
液壓(yā)傳動中(zhōng)的主要(yào)參數是(shi)壓力和(hé)流量,了(le)解這兩(liang)大參數(shu)的👈概念(niàn)、基本特(te)性和應(yīng)用,有助(zhù)于深入(rù)理解液(yè)壓傳動(dòng)的基本(ben)工作原(yuán)㊙️理和特(tè)性。
一、壓(ya)力
1.壓力(li)的概念(niàn)
液體在(zai)單位面(miàn)積上所(suo)受的法(fa)向力稱(chēng)為壓力(li)(在物理(lǐ)學㊙️中稱(chēng)為壓強(qiang)),壓力通(tōng)常用p表(biǎo)示。若在(zài)液體的(de)面積麼(me)上受均(jun1)勻分布(bù)的作用(yòng)力F,則壓(ya)力可表(biao)示為:
p=F/A
壓(yā)力的國(guó)标單位(wei)為N/m2(牛/米(mǐ)2),即Pa(帕);工(gōng)程上常(cháng)用MPa(兆帕(pà))、bar(巴)和kgf/cm2,它(tā)們😄的換(huan)算關系(xì)為:
1MPa=10bar=106Pa=10.2kgf/cm2
2.靜壓(yā)傳遞
據(jù)帕斯卡(ka)原理可(ke)知,在密(mi)閉容器(qì)中的靜(jìng)止液體(ti),由外❓力(lì)作用🧡在(zai)🔴液面的(de)壓力能(neng)等值地(di)傳到液(ye)體内部(bu)的所有(yǒu)各點。
如(ru)圖2-1所示(shi),A1、A2分别為(wei)液壓缸(gāng)1和2的活(huo)塞面積(jī),兩缸用(yong)管道✔️連(lian)🧡通。大活(huó)塞缸2内(nèi)的活塞(sai)上有重(zhong)力W,當給(gei)小活塞(sāi)缸1的活(huó)塞上施(shi)加力F1時(shí),液體中(zhōng)就産生(shēng)了的壓(ya)力。随着(zhe)F1的增加(jiā),液體的(de)壓力也(yě)不斷🔞增(zēng)加,當壓(ya)力到達(da)平衡時(shí),大活塞(sai)缸2的活(huo)塞開始(shi)運💰動。
1-小(xiao)活塞缸(gang);2-大活塞(sāi)缸;3-管道(dao)
可見,靜(jìng)壓力傳(chuán)動有以(yi)下特點(diǎn)。
傳動必(bi)須在密(mi)封容器(qi)内進行(hang)。
液壓系(xi)統内壓(yā)力大小(xiao)取決于(yú)外負載(zai)的大小(xiao)。也就是(shi)☀️說🈲,液體(tǐ)的㊙️壓力(lì)是由于(yu)受到各(gè)種形式(shì)的阻力(li)而形成(chéng)的,當👈外(wai)負❓載W=0時(shí)👈,則p=0。
液壓(yā)傳動可(kě)以将力(lì)放大,力(lì)的放大(dà)倍數等(deng)于活塞(sai)面積之(zhī)❓比。
3.靜壓(ya)力基本(běn)方程
靜(jìng)止液體(ti)内部受(shou)力情況(kuang)可用圖(tu)2-2來說明(míng)。設容器(qì)中裝滿(man)液體,在(zài)任意一(yī)點A處取(qǔ)一微小(xiǎo)面積dA,該(gai)點距液(ye)面深度(du)為🎯h,距坐(zuò)😄标原點(diǎn)高度為(wei)乙容器(qi)液平面(miàn)距坐标(biao)原點為(wéi)Z0。為了求(qiu)得任意(yì)一點A的(de)壓力,可(ke)取dA·矗這(zhè)個液柱(zhù)為分離(lí)體,見圖(tu)2.2(b)。根據靜(jìng)壓力的(de)特性✊,作(zuò)用于這(zhe)🙇♀️個液柱(zhu)上的力(li)在各方(fang)向都呈(cheng)平衡,現(xiàn)求各作(zuo)用力☀️在(zai)Z方向的(de)平衡方(fang)程。微小(xiao)液柱頂(dǐng)面上的(de)作用力(lì)為p0dA(方向(xiang)向下),液(yè)柱本身(shen)的重力(lì)G=ρghdA(方向向(xiàng)下),液柱(zhu)底面對(duì)液柱的(de)作用力(lì)為pdA(方向(xiàng)向上),則(zé)平衡方(fāng)程為:
pdA=P0dA+ρghdA
故(gu)P=P0+ρgh。
分析上(shang)式可知(zhī):
(1)靜止液(ye)體中任(rèn)一點的(de)壓力均(jun1)由兩部(bù)分組成(chéng),即液面(miàn)🈲上的表(biǎo)面壓力(li)P0和液體(ti)自重而(ér)引起的(de)對該點(diǎn)的⛹🏻♀️壓力(li)ρgh。
(2)靜止液(ye)體内的(de)壓力随(sui)液體距(jù)液面的(de)深度變(biàn)化呈線(xiàn)🔅性規律(lü)💚分布,且(qiě)在同一(yi)深度上(shàng)各點的(de)壓力相(xiang)等,壓力(li)🐆相等的(de)所有點(dian)組成的(de)面為等(děng)壓面,很(hen)顯然,在(zai)重力作(zuò)用下靜(jing)止液體(tǐ)的等壓(yā)面為一(yī)個平面(miàn)。
(3)可通過(guò)下述三(sān)種方式(shi)使液面(mian)産生壓(yā)力p0:
通過(guo)固體壁(bì)面(如活(huó)塞)使液(yè)面産生(sheng)壓力;
通(tong)過氣體(tǐ)使液面(mian)産生壓(ya)力;
通過(guò)不同質(zhì)的液體(ti)使液面(mian)産生壓(ya)力。
4.壓力(li)的表示(shi)方法
壓(yā)力的表(biǎo)示方法(fa)有絕對(dui)壓力和(he)相對壓(ya)力兩種(zhong)。
以絕對(dui)真空(p=0)為(wéi)基準,所(suo)測得的(de)壓力為(wei)絕對壓(yā)力;以大(da)氣👌壓pa為(wéi)基準,測(cè)得的壓(ya)力為相(xiang)對壓力(li)。
若絕對(dui)壓力大(da)于大氣(qì)壓,則相(xiang)對壓力(lì)為正值(zhí),由于❓大(dà)🐕多♻️數🚩測(ce)壓㊙️儀表(biao)所測得(de)的壓力(li)都是相(xiàng)對壓力(li),所以相(xiàng)對壓力(lì)也稱為(wei)表壓㊙️力(lì);若絕對(dui)壓力小(xiǎo)于大氣(qì)壓,則相(xiàng)對壓力(lì)為負值(zhí),比大氣(qì)🈲壓小的(de)那部分(fen)稱為㊙️真(zhen)空度。
圖(tú)2-3清楚地(di)給出了(le)絕對壓(ya)力、相對(dui)壓力和(hé)真空度(du)三者🔞之(zhi)間的關(guān)系。
5.液體(ti)作用在(zài)固體壁(bì)面上的(de)力
液體(tǐ)流經管(guǎn)道和控(kong)制元件(jian),并推動(dong)執行元(yuan)件做功(gong),都🌏要和(he)固體壁(bi)面接觸(chù)。因此,需(xu)要計算(suan)液體對(dui)固體壁(bì)面💔的作(zuò)🌐用力。
當(dang)固體壁(bi)面為一(yi)平面時(shí),流體對(duì)平面的(de)作用力(lì)E等于流(liú)體的💁壓(ya)💁力p乘以(yi)該平面(miàn)的面積(jī)麼,即F=pA
二(er)、流量
1.流(liu)量的概(gài)念
流量(liang)是指單(dān)位時間(jian)内流過(guò)某一通(tōng)流截面(mian)的液體(ti)體積,用(yòng)g表示。流(liú)量的國(guó)标單位(wei)為m3/S(立方(fang)米/秒),工(gong)程上常(chang)用的單(dan)位是L/min,它(tā)們的換(huàn)算關系(xi)為:1m3/S=6×104L/min。
油液(ye)通過截(jie)面積為(wéi)麼的管(guǎn)路或液(ye)壓缸時(shí),其平均(jun)流速🌐用(yòng)👄v表示。
活(huo)塞或液(ye)壓缸的(de)運動速(sù)度等于(yu)液壓缸(gang)内油液(yè)的平均(jun1)🥰速度,其(qí)🌂大小取(qu)決于輸(shū)入液壓(ya)缸的流(liú)量。
2.液流(liu)的連續(xù)性
理想(xiang)狀态,液(ye)體在同(tong)一時間(jian)内流過(guo)同一通(tong)道兩個(ge)不同通(tong)流截面(miàn)的體積(jī)相等。
如(rú)圖2-4所示(shi)管路中(zhōng),流過截(jie)面1和2的(de)流量分(fèn)别為q1和(he)q2,截面面(miàn)積分别(bie)為A1、A2,液體(tǐ)流經截(jié)面1、2時的(de)平均流(liú)速分别(bie)為v1、v2。根據(jù)液流連(lián)💔續性原(yuan)理,q1=q2,即
v1A1=v2A2=常(cháng)量。
上式(shi)表明,液(ye)體在無(wu)分支管(guǎn)路中穩(wěn)定流動(dong)時,流經(jīng)管路不(bú)同截面(miàn)時的平(ping)均流速(sù)與其截(jie)面積大(dà)小成✔️反(fǎn)比。管路(lu)截面積(jī)小的地(dì)方平均(jun)流速大(dà),管路截(jie)面積大(da)的地方(fāng)平均流(liú)速🐪小。
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