節(jié)流千斤頂線速度分析

張芳衛(wèi) 陳素芳 黃泉清 解成林 張旭和 車艷春

（鄭州四維礦業(yè)機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450000）

一直以來(lái)，公司產(chǎn)品液壓支架上的護(hù)幫千斤頂均采用上腔進(jìn)液孔為正常?8、下腔進(jìn)液孔為?2 的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行千斤頂液壓系統(tǒng)節(jié)流，以達(dá)到調(diào)節(jié)護(hù)幫收縮運(yùn)動(dòng)速度的目的。最近，新產(chǎn)品陸續(xù)出現(xiàn)幾起類似護(hù)幫、挑梁等結(jié)構(gòu)的千斤頂節(jié)流功能明顯減弱、結(jié)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度過(guò)快的情況，引起設(shè)計(jì)部門的注意。

1 計(jì)算分析過(guò)程

1.1 基本參數(shù)

初步分析，發(fā)現(xiàn)原來(lái)速度適宜的千斤頂缸徑是?100；后來(lái)節(jié)流速度不正常的千斤頂缸徑與之前不同，為?125或?63，而且?63 缸的節(jié)流孔為6，顯然，缸徑大小與節(jié)流孔大小都會(huì)一定程度影響千斤頂?shù)氖湛s速度。因此，決定對(duì)類似結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較分析，以期找出原因、解決問(wèn)題。

下面圖示1為帶有節(jié)流孔的千斤頂模型圖：

圖1 液壓缸內(nèi)徑φD；桿徑為φd

1.2 速度v與?d1，?d2以及?D等尺寸部位的關(guān)系

先假定液體為無(wú)黏性、不可壓縮的理想液體，液體流動(dòng)時(shí)任何一點(diǎn)的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化，是一種定常流動(dòng)［1］。

由上圖可以看出，當(dāng)活塞腔內(nèi)液體P1 充滿后，在壓力液體持續(xù)流入的情況下，根據(jù)液壓傳動(dòng)知識(shí)，活塞腔內(nèi)液體的流量q（單位時(shí)間內(nèi)液體流過(guò)液壓缸內(nèi)截面的體積）有以下公式：

則活塞與桿的運(yùn)動(dòng)速度v=q/S，與液體壓力P1 無(wú)關(guān)。可見，在缸體內(nèi)徑?D一定的情況下，活塞桿運(yùn)動(dòng)速度v取決于活塞腔內(nèi)液體的流量q。

如果缸體上的?d1 不是相對(duì)缸內(nèi)徑很小的節(jié)流孔，那么q就較容易確定，可近似為管路中及泵站的流量，但是分析的千斤頂是帶節(jié)流孔的，就要分析孔口液流特性，流經(jīng)節(jié)流孔?d1（細(xì)長(zhǎng)孔）后的流量由下式表示［2-3］，即

式中K=d12/32μl，（μ為液體黏度，l 為節(jié)流孔通流長(zhǎng)度，在此即為缸筒壁厚）為節(jié)流孔截面積；

△p=ρ·（v）2/2，為節(jié)流孔口前后的壓力差；

根據(jù)液流的連續(xù)性方程

由式（3）則有

The undernourished patients were affected by chronic,acute and neoplastic disease at rates of 8%, 74% and 18%, respectively.

以上一些公式、常量等都是根據(jù)液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)得來(lái)的，提出來(lái)是為下一步的分析工作做準(zhǔn)備。我們的最終目的是要找出流速v與節(jié)流孔d1及缸徑D的關(guān)系。

由（2）（3）得v·S=K·A·△p=K·A·ρ·（v′）2/2

（4）式代入上式后得

因?yàn)棣?，ρ是一定的，只剩?jié)流孔流通長(zhǎng)度l 和缸體內(nèi)徑D2是相應(yīng)變量。

2 結(jié)論

本公司產(chǎn)品涉及需節(jié)流的油缸基本三種規(guī)格φ63、? 100 及?125，常用的內(nèi)徑為?100，因此，現(xiàn)在將另兩個(gè)規(guī)格與之比較，看看彼此的流速差別大小。

當(dāng)D=100時(shí)，l=（缸體外徑-缸體內(nèi)徑）/2=（121-100）/2=10.5

V=64μ·10.5/ρ1002

當(dāng)D=63時(shí)，l=（缸體外徑-缸體內(nèi)徑）/2=（83-63）/2=10

V=64μ·10.5/ρ632

當(dāng)D=125時(shí)，l=（缸體外徑-缸體內(nèi)徑）/2=（146-125）/2=10.5

V2=64μ·10.5/ρ1252

那么V1/V=10·1002/10.5·632=2.4

V2/V=10.5·1002/10.5·1252=0.64

上面的分析是假定節(jié)流孔d1 不變，求流速V 與缸體內(nèi)徑D 的關(guān)系，下面假定D 值不變，求節(jié)流孔d 與流量q或流速V的關(guān)系。

上式中μ、l、π、在缸徑D一定的情況，為定值常量；△p在真實(shí)工況下包含若干環(huán)節(jié)，是比較復(fù)雜的，除了d 值，其他環(huán)節(jié)，包括液體在進(jìn)入節(jié)流孔之前及節(jié)流孔之后的流程管道和負(fù)載，都是不變的定量，節(jié)流孔前后的壓降基本不變，為定值，那么在（5）式中流量q 只剩下一個(gè)變量d，可以得出以下結(jié)論：

缸徑一定時(shí)，流量q 與節(jié)流孔直徑的四次方d4成正比。

假設(shè)節(jié)流孔由d=2變成d=3，則q1/q2=24/34=16/81

這個(gè)比值是相當(dāng)大的。

［1］王國(guó)法.液壓支架技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

［2］廣延洪，汪德濤.密封件使用手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

［3］丁紹南.液壓支架設(shè)計(jì)［M］.北京：世界圖書出版社，1992.