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液壓傳(chuan)動中的主要參數(shu)是壓力和流量,了(le)解這兩大參數的(de)概念、基本特性和(hé)應用,有助于深入(ru)理解🌂液壓🧑🏽🤝🧑🏻傳動的(de)基本工作原理和(hé)特性。
一、壓力
1.壓力(li)的概念
液體在單(dān)位面積上所受的(de)法向力稱為壓力(li)(在物理學中稱為(wéi)壓強),壓力通常用(yong)p表示。若在液體的(de)面積麼上受均勻(yún)分布的作♉用力F,則(zé)壓力可表示為:
p=F/A
壓(yā)力的國标單位為(wéi)N/m2(牛/米2),即Pa(帕);工程上(shang)常用MPa(兆帕)、bar(巴)和kgf/cm2,它(ta)們的換算關系為(wei):
1MPa=10bar=106Pa=10.2kgf/cm2
2.靜壓傳遞
據帕斯(sī)卡原理可知,在密(mì)閉容器中的靜止(zhǐ)液體,由外力🤟作❌用(yong)在液面的壓力能(neng)等值地傳到液體(tǐ)内部的所有各點(diǎn)。
如圖2-1所示,A1、A2分别為(wei)液壓缸1和2的活塞(sai)面積,兩缸用管🌈道(dao)連通。大活塞缸2内(nèi)的活塞上有重力(li)W,當給小活塞💜缸1的(de)⛹🏻♀️活塞上施加力F1時(shí),液體中就産生了(le)的壓力。随着F1的增(zēng)🔱加,液體🏃🏻的壓力🥵也(ye)不斷增加,當壓力(lì)到達平衡時,大活(huó)塞缸2的活🤟塞開始(shi)運動。
1-小活塞缸;2-大(da)活塞缸;3-管道
可見(jiàn),靜壓力傳動有以(yǐ)下特點。
傳動必須(xu)在密封容器内進(jin)行。
液壓系統内壓(ya)力大小取決于外(wài)負載的大小。也就(jiù)是🛀🏻說,液體的壓力(lì)是由于受到各種(zhǒng)形式的阻力而形(xíng)成的,當外負載W=0時(shí),則p=0。
液壓傳動可以(yi)将力放大,力的放(fang)大倍數等于活塞(sai)面積之🏃♂️比。
3.靜壓力(lì)基本方程
靜止液(ye)體内部受力情況(kuàng)可用圖2-2來說明。設(shè)容器中裝滿液體(ti),在任意一點A處取(qu)一微小面積dA,該點(diǎn)距液面深㊙️度為h,距(ju)坐标原點高度為(wei)乙容器液平面距(ju)坐标原點為Z0。為了(le)求得任意一點A的(de)壓力,可取dA·矗這個(ge)液柱為分離體,見(jian)圖2.2(b)。根據靜壓👅力的(de)特性,作用于這個(ge)液柱上的📧力在各(ge)方向♉都呈平衡,現(xian)💘求各作用力❄️在Z方(fang)向的平衡⭐方程。微(wei)小液柱頂面上的(de)作用力為p0dA(方向向(xiang)下),液柱本身的重(zhong)力G=ρghdA(方向向下),液柱(zhù)底面對液柱的作(zuo)用力為pdA(方向向上(shàng)),則平衡方程👉為:
pdA=P0dA+ρghdA
故(gu)P=P0+ρgh。
分析上式可知:
(1)靜(jing)止液體中任一點(diǎn)的壓力均由兩部(bu)分組成,即液面上(shàng)的☎️表面壓力P0和液(yè)體自重而引起的(de)對該點的壓力ρgh。
(2)靜(jing)止液體内的壓力(lì)随液體距液面的(de)深度變化呈線性(xing)規律分布,且在同(tong)一深度上各點的(de)壓力相等,壓力相(xiàng)等的所有點組成(cheng)的面為等壓面,很(hěn)顯然,在重力作用(yòng)下靜🏃🏻♂️止液體的等(deng)壓面為一個平面(miàn)。
(3)可通過下述三種(zhǒng)方式使液面産生(sheng)壓力p0:
通過固體壁(bì)面(如活塞)使液面(miàn)産生壓力;
通過氣(qi)體使液面産生壓(ya)力;
通過不同質的(de)液體使液面産生(shēng)壓力。
4.壓力的表示(shì)方法
壓力的表示(shì)方法有絕對壓力(lì)和相對壓力兩種(zhǒng)。
以絕對真空(p=0)為基(ji)準,所測得的壓力(li)為絕對壓力;以大(da)氣壓pa為基準,測得(dé)的壓力為相對壓(yā)力。
若絕對壓力大(dà)于大氣壓,則相對(dui)壓力為正值,由于(yu)大多數🏃♂️測壓儀表(biao)所測得的壓力都(dou)是相對壓力,所🐕以(yǐ)相對壓力也⛷️稱為(wéi)表壓力;若絕對壓(yā)力小于大氣壓,則(zé)相對壓力為負值(zhí),比大氣壓小的🛀那(nà)部分稱為真空度(dù)。
圖2-3清楚地給出了(le)絕對壓力、相對壓(yā)力和真空度三者(zhě)之🐆間的關系。
5.液體(tǐ)作用在固體壁面(miàn)上的力
液體流經(jing)管道和控制元件(jiàn),并推動執行元件(jiàn)做功,都要和固體(ti)壁面接觸。因此,需(xū)要計算液體對固(gu)體壁面的作用力(li)。
當固體壁面為一(yi)平面時,流體對平(ping)面的作用力E等💋于(yú)🌈流體的🌈壓力p乘以(yǐ)該平面的面積麼(me),即F=pA
二、流量
1.流量的(de)概念
流量是指單(dān)位時間内流過某(mou)一通流截面的液(ye)體♌體積,用g表💚示。流(liu)量的國标單位為(wéi)m3/S(立方米/秒),工程上(shang)常用的單位是L/min,它(tā)們的換算關系為(wei):1m3/S=6×104L/min。
油液通過截面積(jī)為麼的管路或液(yè)壓缸時,其平均流(liú)速用v表⛹🏻♀️示。
活塞或(huo)液壓缸的運動速(su)度等于液壓缸内(nei)油液的平均速度(du),其大小取決于輸(shu)入液壓缸的流量(liàng)。
2.液流的連續性
理(li)想狀态,液體在同(tóng)一時間内流過同(tong)一通道兩個✔️不同(tong)通流🈲截🔆面的體積(ji)相等。
如圖2-4所示管(guan)路中,流過截面1和(hé)2的流量分别為q1和(hé)q2,截面面積分别♈為(wéi)A1、A2,液體流經截面1、2時(shí)的平均流速分别(bié)為v1、v2。根據液流連續(xu)性原理,q1=q2,即
v1A1=v2A2=常量。
上(shang)式表明,液體在無(wu)分支管路中穩定(ding)流動時,流經🈚管☔路(lu)不同🈲截面時的平(píng)均流速與其截面(mian)積大小成反比。管(guǎn)路截面💋積小的地(dì)方平均流速大,管(guǎn)路截面積大的地(dì)方平均流速小。
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