[发明专利]一种用于液压孔口和/或缝隙高、低温流体力学实验的一体化实验模块

说明书

本发明是一种用于液压孔口和/或缝隙高低温流体力学实验的一体化实验模块以及应用该模块的测控系统。该模块采用一体化设计原理将油液、供油机构、被试阀及传感器集成在一个小的实验模块内，整个模块可以放置在高低温箱内，可以方便、有效、准确解决对被试阀温度控制的问题。被试阀包括被测试的液压孔口和/或缝隙，可以根据不同的实验要求进行准备与更换。应用该一体化实验模块的自动测控系统，不但能自动控制被试阀的温度、供油量，还能自动测试被试阀的油温、压力、流量等物理量，并将测试数据进行后处理、保存和输出。

技术领域

本发明涉及一种能针对常见液压孔口和/或缝隙，在高、低温环境下进行流体力学实验的一体化实验模块及自动测控系统，属于液压实验仪器设备、液压实验技术领域。

背景技术

随着现代社会的发展，人类日益要求车辆、移动机械、航空航天、海洋工程等各种高端装备能在极端高、低温或高低温交替的环境下服役，而液压技术是这些装备驱动的关键技术之一，因此对高端装备中各种液压元器件的性能也提出了高的要求。譬如：现代高铁可能要求在一天内从高寒地区(-40℃以下)运行到高温地区，那么包括液压元件在内的核心零部件都必须具有优良的高低温特性，以保障高铁安全、可靠、舒适地运营。

液压孔口和/或缝隙流体力学是各种液压元器件设计制造的理论基础，但这些理论基础以及对这些理论的实验研究，过去一般是都在常温环境下进行的。下面举几个例子予以说明。

(1)薄壁小孔的流量-压力特性方程为：

式中：q为流量，m³/s；Δp为孔前、后压差，MPa；A为孔通流面积，m²；ρ为流体密度，kg/m³； C_d为流量系数。

现有技术关于(式1)的研究都是默认在常温下进行的，那么在高低温、特别是在低温条件下，薄壁小孔流量系数C_d是否还遵循常温下的规律？薄壁小孔流量-压力特性是否真的不受温度影响？这些问题并没有得到实验的验证。事实上，式1中的流体密度ρ肯定是受温度影响的。

(2)细长孔的流量-压力特性方程为：

式中：d为孔直径，m；l为孔长度，m；μ为流体动力粘度，Pa·s。

(3)平行圆盘间隙的流量-压力特性方程为：

式中：δ为平行圆盘之间的间隙，m；r、R分别为平行圆盘之间环状密封带的内、外半径，m。

(4)圆环缝隙的流量-压力特性方程为：

式中：d为圆环缝隙内侧直径，m；l为圆环轴向长度，m；δ为内、外圆同心时在半径上的缝隙值，m；ε为内、外圆偏心率，ε＝e/δ，其中e为内、外圆的偏心距，m。

现有技术关于(式2)、(式3)、(式4)在高低温、特别是在低温条件下的特性并没有进行实验研究。

为了研究以上问题，必须针对常见液压孔口、缝隙进行高低温流体力学实验。

现有关于液压孔口和/或缝隙在常温环境下的流体力学实验原理一般都是采用包括液压泵、各种液压阀、蓄能器在内的一整套液压系统向被试液压孔口或缝隙(以下统一称被试阀) 供油，通过压力传感器测量被试阀前后压差，通过流量传感器或者量杯测量通过被试阀的流量，从而获得被试阀的流量-压力特性的。

以上实验方式在常温下是可行的，但在高低温、特别是在低温条件下运用上述方法是不可行的。因为在低温、譬如-30℃以下时，一般液压泵已不能有效吸油，很多液压阀、管路不能正常工作，更不用说有效、准确地进行相关实验了；再者，在高、低温实验中，对整个液压系统液压油进行温度控制，既不方便也不准确。