
液壓傳(chuan)動中的主要(yao)參數是壓力(lì)和流量,了解(jie)這兩㊙️大🌈參👨❤️👨數(shu)的概念、基本(ben)特性和應用(yòng),有助于深入(rù)理解液壓傳(chuán)動的基本工(gong)作原理和特(te)性。
一、壓力
1.壓(ya)力的概念
液(yè)體在單位面(mian)積上所受的(de)法向力稱為(wéi)壓力(在物理(lǐ)學中稱為壓(yā)強),壓力通常(cháng)用p表示。若在(zài)液體的面積(jī)麼上受均勻(yún)🥰分布的作用(yòng)力F,則壓力可(ke)表示為:
p=F/A
壓力(li)的國标單位(wèi)為N/m2(牛/米2),即Pa(帕(pa));工程上常用(yòng)MPa(兆帕)、bar(巴)和kgf/cm2,它(ta)們的換算關(guān)系為:
1MPa=10bar=106Pa=10.2kgf/cm2
2.靜壓傳(chuán)遞
據帕斯卡(kǎ)原理可知,在(zai)密閉容器中(zhōng)的靜止液體(ti),由外力作用(yòng)在✉️液面的壓(ya)力能等值地(dì)傳到液體内(nei)部的所有各(gè)點。
如圖2-1所示(shi),A1、A2分别為液壓(yā)缸1和2的活塞(sāi)面積,兩缸用(yong)管道連通。大(da)活❌塞缸2内的(de)活塞上有重(zhong)力W,當給小活(huó)塞⛱️缸1的活塞(sai)上施加力F1時(shí),液體中就産(chǎn)生了的壓力(li)。随着F1的增💋加(jia),液體的壓力(lì)也不斷✉️增加(jiā),當壓力到達(dá)平衡時,大活(huó)塞缸2的活塞(sai)開始運動。
1-小(xiao)活塞缸;2-大活(huó)塞缸;3-管道
可(kě)見,靜壓力傳(chuan)動有以下特(tè)點。
傳動必須(xu)在密封容器(qì)内進行。
液壓(yā)系統内壓力(li)大小取決于(yú)外負載的大(dà)小。也就💰是說(shuo),液體的壓力(li)是由于受到(dào)各種形式的(de)阻力而形成(chéng)的,當外負載(zai)W=0時🎯,則p=0。
液壓傳(chuan)動可以将力(lì)放大,力的放(fang)大倍數等于(yú)活塞面積之(zhī)比。
3.靜壓力基(ji)本方程
靜止(zhǐ)液體内部受(shòu)力情況可用(yòng)圖2-2來說明。設(shè)容器中裝滿(mǎn)❌液體😄,在任意(yì)一點A處取一(yī)微小面積dA,該(gāi)點距液面深(shen)度為h,距坐标(biāo)原點高度為(wéi)乙容器液平(ping)面距坐标原(yuán)點為Z0。為了求(qiú)得任意一點(dian)A的壓力,可取(qǔ)dA·矗這個🌂液柱(zhu)為分離體,見(jiàn)圖👨❤️👨2.2(b)。根據靜壓(yā)力的特性,作(zuo)用于這個液(ye)柱上的🛀🏻力在(zai)各方向都呈(chéng)平衡,現求各(gè)作用力🚶♀️在Z方(fang)向的平衡🛀方(fang)程。微小液柱(zhù)頂面上的作(zuo)用力為p0dA(方向(xiàng)向下),液柱本(běn)身的重力G=ρghdA(方(fāng)向向下),液柱(zhu)底面對液柱(zhu)的作用力為(wei)pdA(方🔆向向上),則(ze)平衡方程為(wéi):
pdA=P0dA+ρghdA
故P=P0+ρgh。
分析上式(shi)可知:
(1)靜止液(ye)體中任一點(diǎn)的壓力均由(yóu)兩部分組成(chéng),即液面🙇♀️上的(de)📱表面壓力P0和(he)液體自重而(er)引起的對該(gāi)點的壓力ρgh。
(2)靜(jing)止液體内的(de)壓力随液體(tǐ)距液面的深(shen)度變化呈線(xian)🏃♀️性規律分布(bù),且在同一深(shen)度上各點的(de)壓力相等,壓(ya)力相等㊙️的所(suo)👉有點組成的(de)面為等壓面(mian),很顯然,在重(zhòng)力作用下靜(jìng)止液體♌的等(deng)壓面為一個(ge)平面。
(3)可通過(guò)下述三種方(fāng)式使液面産(chan)生壓力p0:
通過(guò)固體壁面(如(rú)活塞)使液面(mian)産生壓力;
通(tong)過氣體使液(ye)面産生壓力(lì);
通過不同質(zhi)的液體使液(ye)面産生壓力(li)。
4.壓力的表示(shi)方法
壓力的(de)表示方法有(yǒu)絕對壓力和(he)相對壓力兩(liǎng)種。
以絕對真(zhēn)空(p=0)為基準,所(suǒ)測得的壓力(lì)為絕對壓力(lì);以⁉️大氣壓pa為(wei)基準,測得的(de)壓力為相對(dui)壓力。
若絕對(duì)壓力大于大(dà)氣壓,則相對(dui)壓力為正值(zhi),由于大多🏃🏻♂️數(shù)測壓儀表所(suo)測得的壓力(li)都是相對壓(yā)力,所以相對(duì)壓力也⭐稱為(wéi)表壓力;若絕(jué)對壓力小于(yú)大氣壓,則相(xiàng)‼️對壓力為負(fu)值📱,比大氣壓(ya)小的那部分(fèn)稱為真空度(dù)。
圖2-3清楚地給(gěi)出了絕對壓(ya)力、相對壓力(li)和真空度三(san)者之🌈間的關(guān)系。
5.液體作用(yong)在固體壁面(mian)上的力
液體(ti)流經管道和(he)控制元件,并(bìng)推動執行元(yuan)件做功,都要(yào)和固💞體🧡壁面(mian)接觸。因此,需(xu)要計算液體(ti)對固體壁面(mian)的作用力。
當(dāng)固體壁面為(wéi)一平面時,流(liú)體對平面的(de)作用力E等于(yú)流體的壓力(lì)p乘以該平面(miàn)的面積麼,即(ji)F=pA
二、流量
1.流量(liang)的概念
流量(liang)是指單位時(shi)間内流過某(mǒu)一通流截面(mian)的液體體🏒積(jī),用👌g表🥵示。流量(liang)的國标單位(wèi)為m3/S(立方米/秒(miao)),工程上常用(yòng)的單位是L/min,它(ta)們的換算關(guān)系為:1m3/S=6×104L/min。
油液通(tōng)過截面積為(wei)麼的管路或(huò)液壓缸時,其(qi)平均流速用(yong)v表🍉示。
活塞或(huò)液壓缸的運(yùn)動速度等于(yú)液壓缸内油(you)液的平🌂均速(su)㊙️度,其大小取(qǔ)決于輸入液(yè)壓缸的流量(liàng)。
2.液流的連續(xu)性
理想狀态(tai),液體在同一(yi)時間内流過(guo)同一通道兩(liang)個不同通流(liu)截面的體積(ji)相等。
如圖2-4所(suo)示管路中,流(liú)過截面1和2的(de)流量分别為(wéi)q1和q2,截面面積(ji)分🍓别為A1、A2,液體(ti)流經截面1、2時(shi)的平均流速(sù)分别🔆為v1、v2。根據(ju)液㊙️流連續性(xìng)原理,q1=q2,即
v1A1=v2A2=常量(liàng)。
上式表明,液(yè)體在無分支(zhi)管路中穩定(ding)流動時,流經(jing)管路不同截(jié)面時的平均(jun)流速與其截(jie)面積大小成(chéng)反比✊。管路截(jié)面積小🌈的地(dì)方平均流速(su)大,管路截面(mian)積大的地方(fāng)平均流速小(xiao)。
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