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液(yè)壓傳(chuán)動基礎知識之壓力和流量(liàng)
2020.01.06

液壓傳動中的主要(yào)參數是(shì)壓力和流量,了解這兩大參數的概念、基本(běn)特(tè)性和應用(yòng),有助于深入理解液壓傳動的基(jī)本工作原(yuán)理和特性。

一、壓力

1.壓力的概念

液體(tǐ)在單位面積上所受的法向力稱為壓力(在物(wù)理學中稱為壓(yā)強),壓力通(tōng)常用p表示(shì)。若在液體(tǐ)的面積麼上受均勻分布的作(zuò)用力F,則壓力可表示(shì)為:

p=F/A

壓力的國标單位為N/m2(牛/米2),即(jí)Pa(帕);工(gōng)程上(shàng)常用MPa(兆帕)、bar(巴)和kgf/cm2,它們的換算關(guān)系為(wéi):

1MPa=10bar=106Pa=10.2kgf/cm2

2.靜壓傳遞(dì)

據帕斯卡原理(lǐ)可知,在密閉容器中的靜止液體,由外力(lì)作用在液面的壓力能等值地傳到液體内部的所有各(gè)點(diǎn)。

如(rú)圖2-1所示,A1、A2分别為液壓缸1和2的活塞面積,兩(liǎng)缸(gāng)用管道連通。大活塞缸2内的活塞上有重力W,當給小活塞缸1的活塞上(shàng)施加(jiā)力F1時,液體中就産生了的(de)壓力。随着(zhe)F1的增(zēng)加,液體的壓力也不(bú)斷增加,當壓(yā)力到達平衡(héng)時,大活塞缸2的活塞開始運動。

1-小活塞缸;2-大活塞缸;3-管道(dào)

可見,靜壓力(lì)傳動有(yǒu)以下特點。

傳動(dòng)必須在密封容器内進行。

液壓系統内壓力大(dà)小取決于外負(fù)載的大小(xiǎo)。也就是說,液體(tǐ)的壓(yā)力是由于受到(dào)各種形式的阻力而形成的,當(dāng)外負載W=0時,則p=0。

液壓傳動可以将力放大,力(lì)的放大倍數等(děng)于活塞面(miàn)積之比。

3.靜(jìng)壓力基本方程

靜(jìng)止液體内部受力情況可用圖2-2來(lái)說明。設容(róng)器中裝滿液(yè)體,在任意一點(diǎn)A處取一微小面積(jī)dA,該點距液面深度為h,距坐标原點高(gāo)度為乙容器液(yè)平面距坐标原點為(wéi)Z0。為了求(qiú)得任意一點A的壓力,可取dA·矗這個液柱為分離(lí)體,見圖2.2(b)。根(gēn)據靜壓力的特性,作用于這(zhè)個液柱(zhù)上的力在各方向都(dōu)呈平衡,現求(qiú)各作用力(lì)在Z方向的平衡方程。微小液柱頂面(miàn)上的作用力為p0dA(方向向下),液柱本身的重(zhòng)力G=ρghdA(方向(xiàng)向下(xià)),液柱底面對液柱(zhù)的作用力為pdA(方向向上),則平衡方程為:

pdA=P0dA+ρghdA

故P=P0+ρgh。

分析上式可(kě)知:

(1)靜止(zhǐ)液體中任一點的壓力均由(yóu)兩部分組成,即液面上的(de)表面壓力(lì)P0和液體自重而引起的對該點的壓力(lì)ρgh。

(2)靜止液體内的壓力(lì)随液體距液(yè)面的深度(dù)變化呈(chéng)線性規律分布(bù),且在同一深度上各點(diǎn)的壓力相(xiàng)等,壓力相等的所有點組成的面為等壓面,很顯然,在重力作用下靜止液體(tǐ)的等壓面為一個平面(miàn)。

(3)可通過下述(shù)三種方式使液(yè)面産生壓力(lì)p0:

通過固體壁面(如活塞)使(shǐ)液面産生壓力;

通(tōng)過氣體使液面産(chǎn)生壓力;

通過不同質的液體使液面産生壓力。

4.壓力的表示方法

壓力的(de)表示方(fāng)法有絕對壓力和相對壓力兩種。

以絕對真空(p=0)為基準(zhǔn),所測得的壓力為絕對壓力;以大氣壓pa為基準,測得的壓力為相對壓力。

若絕對壓力大于大氣壓,則相對壓力為正值(zhí),由于大多數測壓儀表所(suǒ)測得的壓力都(dōu)是相對壓力(lì),所以相對壓力也(yě)稱為表壓力;若絕(jué)對壓力小于大氣壓,則(zé)相對壓力為負值,比大氣壓小的那部分稱為真空度。

圖2-3清楚(chǔ)地給出了絕對壓力(lì)、相對壓力(lì)和真空度(dù)三者之間的關系。

5.液(yè)體作用在固體(tǐ)壁面上的力

液體流經管道和控制(zhì)元件,并推動執行元件做功,都要和固體壁(bì)面接觸。因此,需要計算液體對固體壁面的作用力。

當固體壁面為一平面時,流體(tǐ)對平面的作用力(lì)E等于流體的壓力p乘(chéng)以該平面的面積麼,即F=pA

二、流量

1.流量的概念

流量是指(zhǐ)單位時(shí)間内流過某一通(tōng)流截面的液(yè)體體積,用g表示。流(liú)量的國(guó)标單(dān)位為m3/S(立方米/秒),工(gōng)程(chéng)上(shàng)常用的單位(wèi)是L/min,它們的換算關系為:1m3/S=6×104L/min。

油液通過截面積為麼的管路或液壓缸時(shí),其平均流速(sù)用v表示。

活(huó)塞或液壓缸的運動速度等于液壓缸(gāng)内油液的(de)平均(jun1)速度,其大小取決于輸入液壓缸的流量。

2.液流的連續性

理想狀态,液體(tǐ)在同一時間内流過同一通道兩個(gè)不同通流截面的體積相等。

如圖2-4所(suǒ)示管(guǎn)路中,流過截(jié)面1和2的流量分别為q1和q2,截面(miàn)面積分别為A1、A2,液體流經截(jié)面1、2時的平均流速分(fèn)别為v1、v2。根據液流(liú)連續性(xìng)原理,q1=q2,即

v1A1=v2A2=常(cháng)量。

上式表明,液體(tǐ)在無分支管路(lù)中穩定流動時,流經管路不同截面時的平均流速與其截面積大小成(chéng)反比(bǐ)。管路截面積小(xiǎo)的地方平均流速大,管路(lù)截面積大的地方平均流速小。

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