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液壓傳動基礎(chǔ)知識之壓(yā)力和(hé)流(liú)量
2020.01.06

液壓傳動中的(de)主要參(cān)數是壓(yā)力和流量,了解(jiě)這兩大參數(shù)的(de)概念、基本特性和應(yīng)用,有助于(yú)深入理解(jiě)液壓傳動(dòng)的基(jī)本工作原理和特性。

一、壓(yā)力

1.壓力的概念

液體在單位面(miàn)積上所受的法(fǎ)向力稱(chēng)為(wéi)壓力(lì)(在物(wù)理(lǐ)學(xué)中稱為壓(yā)強),壓力通(tōng)常用p表示。若在(zài)液(yè)體的面積麼(me)上受均勻分布的作(zuò)用力(lì)f,則壓(yā)力可(kě)表示為:

p=f/a

壓力的國标單位(wèi)為n/m2(牛(niú)/米2),即pa(帕);工(gōng)程上(shàng)常(cháng)用mpa(兆帕(pà))、bar(巴)和kgf/cm2,它們(men)的換(huàn)算關(guān)系為:

1mpa=10bar=106pa=10.2kgf/cm2

2.靜壓(yā)傳遞(dì)

據帕(pà)斯卡原理可知,在密(mì)閉容器中的靜(jìng)止液體,由外力(lì)作用在液面的(de)壓力能(néng)等值地(dì)傳到(dào)液(yè)體内部(bù)的所有(yǒu)各點。

如(rú)圖2-1所(suǒ)示,a1、a2分(fèn)别為(wéi)液壓(yā)缸(gāng)1和(hé)2的活(huó)塞面(miàn)積,兩(liǎng)缸用(yòng)管道連(lián)通。大活(huó)塞缸2内的(de)活(huó)塞(sāi)上有重(zhòng)力w,當給(gěi)小活塞缸1的活塞上(shàng)施加力f1時(shí),液(yè)體(tǐ)中就(jiù)産生了的(de)壓(yā)力。随着(zhe)f1的增加,液體的(de)壓力也不斷增(zēng)加,當(dāng)壓力(lì)到達平衡時,大(dà)活塞(sāi)缸2的活塞開始(shǐ)運動。

1-小(xiǎo)活(huó)塞缸(gāng);2-大活塞缸(gāng);3-管道

可見,靜壓力傳(chuán)動有以下特點(diǎn)。

傳動必(bì)須在密(mì)封容器内(nèi)進行(háng)。

液壓(yā)系統内壓(yā)力大(dà)小取決于外負(fù)載的大小(xiǎo)。也就是說,液體(tǐ)的壓力是(shì)由于(yú)受到各種形式(shì)的阻力而形成的(de),當外負載w=0時(shí),則p=0。

液(yè)壓(yā)傳動可以将力(lì)放大,力的放(fàng)大(dà)倍數等(děng)于活(huó)塞面積之(zhī)比。

3.靜壓力基本(běn)方程

靜止液體内部受(shòu)力情況(kuàng)可用圖2-2來(lái)說明(míng)。設容(róng)器中裝滿(mǎn)液體,在任(rèn)意一(yī)點a處取(qǔ)一微小(xiǎo)面積(jī)da,該點(diǎn)距液(yè)面深度(dù)為(wéi)h,距坐(zuò)标原(yuán)點高(gāo)度為(wéi)乙容器液(yè)平面(miàn)距坐标原點為(wéi)z0。為了(le)求得(dé)任意(yì)一點a的(de)壓(yā)力,可(kě)取da·矗(chù)這個液柱(zhù)為分(fèn)離體(tǐ),見圖(tú)2.2(b)。根據(jù)靜(jìng)壓力的特性,作(zuò)用(yòng)于這個液柱(zhù)上的力(lì)在各方向(xiàng)都呈平(píng)衡(héng),現求(qiú)各作(zuò)用力在(zài)z方向的平衡(héng)方程(chéng)。微小(xiǎo)液柱頂(dǐng)面(miàn)上的作用(yòng)力為p0da(方向(xiàng)向下),液柱本身(shēn)的重(zhòng)力g=ρghda(方向(xiàng)向(xiàng)下),液柱底(dǐ)面對(duì)液柱(zhù)的(de)作用力(lì)為pda(方向(xiàng)向上),則(zé)平(píng)衡方(fāng)程為:

pda=p0da+ρghda

故(gù)p=p0+ρgh。

分析上式可知(zhī):

(1)靜止液體中任(rèn)一點(diǎn)的(de)壓(yā)力均(jun1)由兩部分組成(chéng),即液面(miàn)上的表面壓力p0和液體(tǐ)自重而引起的(de)對該點的壓力(lì)ρgh。

(2)靜止液體内的(de)壓力随液體距(jù)液面的深(shēn)度變(biàn)化呈線性規律(lǜ)分布,且在同一(yī)深度(dù)上各點的(de)壓力(lì)相等,壓力相等的所有點組成的面(miàn)為等壓面,很顯然,在(zài)重力作用(yòng)下靜止液(yè)體的等壓(yā)面為一個平面(miàn)。

(3)可通過(guò)下(xià)述三種方式使液面産生(shēng)壓力p0:

通過(guò)固(gù)體壁面(如活(huó)塞)使液面産生壓力;

通過氣體(tǐ)使液面(miàn)産生壓力;

通過(guò)不(bú)同質的液(yè)體使液面(miàn)産生(shēng)壓力(lì)。

4.壓力的表(biǎo)示(shì)方法

壓力的表示(shì)方法(fǎ)有絕(jué)對(duì)壓(yā)力和(hé)相(xiàng)對(duì)壓力(lì)兩種(zhǒng)。

以絕(jué)對真(zhēn)空(p=0)為(wéi)基準,所測得的(de)壓力(lì)為絕(jué)對壓力;以大(dà)氣壓pa為(wéi)基準,測(cè)得(dé)的壓(yā)力為相對壓力。

若絕(jué)對壓力大(dà)于大(dà)氣壓,則相(xiàng)對壓力為正值(zhí),由于大多(duō)數測(cè)壓儀表所測得(dé)的壓力都(dōu)是相(xiàng)對壓(yā)力,所以相(xiàng)對壓力也稱為表(biǎo)壓(yā)力(lì);若絕對(duì)壓力小于大氣壓,則(zé)相對壓力(lì)為負(fù)值,比(bǐ)大氣(qì)壓小(xiǎo)的那(nà)部分(fèn)稱為(wéi)真(zhēn)空度。

圖2-3清楚(chǔ)地(dì)給出了(le)絕對壓(yā)力(lì)、相對壓力(lì)和(hé)真空度三者之間的關系。

5.液(yè)體作用在(zài)固體壁(bì)面(miàn)上的力

液體(tǐ)流經管(guǎn)道和控(kòng)制(zhì)元件,并推(tuī)動執行元(yuán)件做功,都要和(hé)固體壁面接觸(chù)。因此,需要(yào)計算液體對固體壁(bì)面的(de)作用(yòng)力。

當(dāng)固(gù)體壁面為一(yī)平面時,流體對(duì)平面的(de)作用力(lì)e等于流(liú)體的壓(yā)力p乘以該平面(miàn)的(de)面積麼,即f=pa

二(èr)、流量(liàng)

1.流量的概(gài)念

流量(liàng)是(shì)指單(dān)位時間内流過某一(yī)通流(liú)截面(miàn)的液體(tǐ)體(tǐ)積,用(yòng)g表示。流(liú)量的國标單位為m3/s(立方(fāng)米/秒),工程上常用的(de)單位是l/min,它(tā)們的換算關系(xì)為:1m3/s=6×104l/min。

油液通過截(jié)面積為麼(me)的管(guǎn)路或(huò)液(yè)壓缸時(shí),其平(píng)均流(liú)速用(yòng)v表示。

活(huó)塞或液(yè)壓缸的運動速(sù)度等(děng)于液壓缸(gāng)内油液的平均(jun1)速度(dù),其大小取(qǔ)決于輸入液壓(yā)缸的流量(liàng)。

2.液(yè)流(liú)的連續性(xìng)

理想(xiǎng)狀态,液體在同一時(shí)間内(nèi)流過(guò)同一通道兩個(gè)不同(tóng)通(tōng)流(liú)截面(miàn)的體積相(xiàng)等。

如(rú)圖2-4所(suǒ)示管路中(zhōng),流過截面1和2的(de)流(liú)量分别(bié)為q1和(hé)q2,截面面(miàn)積分别為a1、a2,液體(tǐ)流(liú)經截(jié)面1、2時的平均流速分别為v1、v2。根據液流連續性原(yuán)理,q1=q2,即(jí)

v1a1=v2a2=常(cháng)量(liàng)。

上式表明(míng),液(yè)體在無分支(zhī)管(guǎn)路中穩定流(liú)動時,流經(jīng)管路不同截面時的平均(jun1)流(liú)速(sù)與其截(jié)面(miàn)積大(dà)小成(chéng)反比。管路(lù)截面積小的地方(fāng)平均流(liú)速大(dà),管路(lù)截面(miàn)積大的地方(fāng)平(píng)均流(liú)速小。

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