液壓傳動中的主(zhǔ)要參數是壓力和(he)流量,了解這兩大(dà)參數的概念、基本(běn)特性和應用,有助(zhù)于深入理解液壓(ya)📱傳動的基本工作(zuò)原理和特性。
一、壓(ya)力
1.壓力的概念
液(yè)體在單位面積上(shàng)所受的法向力稱(cheng)為壓力(在物理🔞學(xué)中稱為壓強),壓力(lì)通常用p表示。若在(zài)液體的面積麼上(shang)受均勻分布的作(zuò)‼️用力F,則壓力可表(biao)示為:
p=F/A
壓力的國标(biao)單位為N/m2(牛/米2),即Pa(帕(pà));工程上常用MPa(兆帕(pà))、bar(巴❓)和🏃🏻♂️kgf/cm2,它們的換算(suan)關系為:
1MPa=10bar=106Pa=10.2kgf/cm2
2.靜壓傳遞(di)
據帕斯卡原理可(ke)知,在密閉容器中(zhong)的靜止液體,由外(wai)力作用在液面的(de)壓力能等值地傳(chuan)到液體内部的所(suo)有各點。
如圖2-1所示(shi),A1、A2分别為液壓缸1和(he)2的活塞面積,兩缸(gāng)用管道連通♋。大活(huó)📐塞缸2内的活塞上(shàng)有重力W,當給小活(huo)塞缸1的活塞上施(shi)加力F1時,液體中就(jiu)産生了的壓力。随(suí)着F1的增加,液體的(de)壓力也不斷增加(jiā),當壓力到達平衡(héng)時,大活塞缸2的活(huo)塞開始運動。
1-小活(huó)塞缸;2-大活塞缸;3-管(guǎn)道
可見,靜壓力傳(chuán)動有以下特點。
傳(chuan)動必須在密封容(rong)器内進行。
液壓系(xì)統内壓力大小取(qǔ)決于外負載的大(dà)小。也就是說🔆,液體(ti)的壓力是由于受(shou)到各種形式的阻(zǔ)力而形成的,當外(wài)負載W=0時,則p=0。
液壓傳(chuán)動可以将力放大(dà),力的放大倍數等(deng)于活塞面🏃🏻♂️積之比(bi)。
3.靜壓力基本方程(chéng)
靜止液體内部受(shòu)力情況可用圖2-2來(lai)說明。設容器中裝(zhuāng)滿液體,在任意一(yī)點A處取一微小面(miàn)積dA,該點距液面深(shēn)度為h,距坐🔴标原點(dian)高度為乙容器液(yè)平面距坐❓标原點(dian)為Z0。為了求得任💋意(yì)一點A的壓力,可取(qǔ)dA·矗這個液柱為分(fèn)離體,見圖2.2(b)。根據靜(jing)壓力的特性,作用(yong)于這👄個液柱上的(de)🥵力在各方向都呈(cheng)平衡,現求各作用(yong)力🚩在Z方向的平🤩衡(heng)方程。微小液柱頂(dǐng)面上的作用力為(wéi)p0dA(方向向下💃),液柱本(ben)身的重力G=ρghdA(方向向(xiang)🆚下),液柱底面對液(yè)柱的作用力為pdA(方(fāng)向向上),則平衡方(fang)程為:
pdA=P0dA+ρghdA
故P=P0+ρgh。
分析上式(shi)可知:
(1)靜止液體中(zhong)任一點的壓力均(jun1)由兩部分組成,即(jí)液面🤞上的表面壓(yā)力P0和液體自重而(er)引起的對該點的(de)壓力ρgh。
(2)靜止液體内(nei)的壓力随液體距(ju)液面的深度變化(huà)呈線性規律分布(bu),且在同一深度上(shang)各點的壓力相等(děng),壓力🔆相等的所有(yǒu)點組成的面為等(děng)壓面,很顯然,在重(zhong)力作👅用下靜止液(yè)體的等壓面為一(yī)個平面。
(3)可通過下(xià)述三種方式使液(yè)面産生壓力p0:
通過(guò)固體壁面(如活塞(sai))使液面産生壓力(li);
通過氣體使液面(mian)産生壓力;
通過不(bú)同質的液體使液(yè)面産生壓力。
4.壓力(lì)的表示方法
壓力(li)的表示方法有絕(jué)對壓力和相對壓(ya)力兩種。
以絕對真(zhēn)空(p=0)為基準,所測得(de)的壓力為絕對壓(ya)力;以大氣壓pa為基(ji)準,測得的壓力為(wéi)相對壓力。
若絕對(duì)壓力大于大氣壓(ya),則相對壓力為正(zheng)值,由于大多數測(ce)🙇🏻壓儀表所測得的(de)壓力都是相對壓(ya)力,所以相對壓力(li)也稱為表壓㊙️力;若(ruò)絕對壓力小于大(dà)氣壓,則相對壓力(li)為負值,比大氣壓(yā)小的那部分稱為(wei)真空度。
圖2-3清楚地(di)給出了絕對壓力(li)、相對壓力和真空(kong)度三者之間的關(guān)系。
5.液體作用在固(gù)體壁面上的力
液(ye)體流經管道和控(kòng)制元件,并推動執(zhí)行元件做功,都要(yao)和固體壁面接觸(chu)。因此,需要計算液(ye)體對固體壁面的(de)作用力。
當固體壁(bì)面為一平面時,流(liu)體對平面的作用(yong)力E等于流體的壓(yā)力p乘以該平面的(de)面積麼,即F=pA
二、流量(liang)
1.流量的概念
流量(liàng)是指單位時間内(nei)流過某一通流截(jie)面的液體♌體積,用(yong)g表💘示。流量的國标(biao)單位為m3/S(立方米/秒(miao)),工程上常用的單(dān)位是L/min,它們的換算(suàn)關系為❗:1m3/S=6×104L/min。
油液通過(guo)截面積為麼的管(guǎn)路或液壓缸時,其(qí)平均流速用v表示(shì)。
活塞或液壓缸的(de)運動速度等于液(ye)壓缸内油液的平(ping)🛀均速度,其大小取(qǔ)決于輸入液壓缸(gāng)的流量。
2.液流的連(lian)續性
理想狀态,液(ye)體在同一時間内(nèi)流過同一通道兩(liǎng)個不🛀同💰通流截面(miàn)的體積相等。
如圖(tu)2-4所示管路中,流過(guò)截面1和2的流量分(fèn)别為q1和q2,截面👉面積(ji)分别🥵為A1、A2,液體流經(jīng)截面1、2時的平均流(liu)速分别為v1、v2。根🔞據液(yè)流連續性原理,q1=q2,即(jí)
v1A1=v2A2=常量。
上式表明,液(yè)體在無分支管路(lù)中穩定流動時,流(liú)經管🏃🏻♂️路不同截😄面(miàn)時的平均流速與(yǔ)其截面積大小成(chéng)反比。管路截面🥰積(ji)小♻️的地方平均流(liu)速大,管路截面積(jī)大的地方平均流(liu)速小。
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