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液壓傳(chuan)動中的主要(yào)參數是壓力(lì)和流量,了解(jiě)這兩大參🙇🏻數(shù)的概💰念、基本(ben)特性和應用(yòng),有助于深入(rù)理解液壓傳(chuan)動的基🏃本工(gōng)作原🧑🏾🤝🧑🏼理和特(te)性。
一、壓力
1.壓(yā)力的概念
液(yè)體在單位面(miàn)積上所受的(de)法向力稱為(wéi)壓力(在物理(lǐ)學中稱為壓(ya)強),壓力通常(chang)用p表示。若在(zài)液體的面👄積(ji)麼上受均勻(yun)分布的作用(yòng)力F,則壓力可(kě)表示為:
p=F/A
壓力(lì)的國标單位(wei)為N/m2(牛/米2),即Pa(帕(pà));工程上常用(yong)MPa(兆帕)、bar(巴)和kgf/cm2,它(tā)♍們的換算關(guān)系為:
1MPa=10bar=106Pa=10.2kgf/cm2
2.靜壓傳(chuán)遞
據帕斯卡(ka)原理可知,在(zai)密閉容器中(zhōng)的靜止液體(tǐ),由外力作用(yòng)在液面的壓(yā)力能等值地(di)傳到液體内(nèi)部的所有各(ge)點。
如圖2-1所示(shì),A1、A2分别為液壓(ya)缸1和2的活塞(sai)面積,兩缸用(yong)管道連通。大(dà)活塞缸2内的(de)活塞上有重(zhòng)力W,當給小活(huo)塞缸1的活塞(sāi)上施加力🈚F1時(shi),液體中就産(chan)生了的壓力(li)。随着F1的增加(jia),液體的壓力(li)也不斷增加(jia),當壓力到達(da)平衡時,大活(huo)塞缸2的活塞(sāi)開始運動。
1-小(xiǎo)活塞缸;2-大活(huó)塞缸;3-管道
可(kě)見,靜壓力傳(chuán)動有以下特(te)點。
傳動必須(xu)在密封容器(qi)内進行。
液壓(yā)系統内壓力(lì)大小取決于(yú)外負載的大(da)小。也就是說(shuo)♻️,液體的壓力(lì)是由于受到(dao)各種形式的(de)阻力而形成(cheng)的,當外負載(zǎi)W=0時,則p=0。
液壓傳(chuan)動可以将力(lì)放大,力的放(fàng)大倍數等于(yú)活塞面🌈積之(zhi)比。
3.靜壓力基(jī)本方程
靜止(zhi)液體内部受(shòu)力情況可用(yong)圖2-2來說明。設(shè)容器中裝滿(man)液體,在💃任意(yi)一點A處取一(yi)微小面積dA,該(gai)點距液面深(shen)度為✂️h,距坐标(biao)原點高度為(wéi)乙容器液平(ping)面距坐标原(yuan)點為Z0。為了求(qiu)得任意一點(diǎn)A的壓力,可取(qu)dA·矗這個液柱(zhu)為分離體,見(jiàn)圖2.2(b)。根據靜壓(ya)力的特性,作(zuò)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(fāng)向的平衡方(fang)程。微小液柱(zhu)頂面上的作(zuò)用力為p0dA(方向(xiang)向下🚶),液柱本(ben)身的重力G=ρghdA(方(fang)向向下),液柱(zhu)底面對液柱(zhù)的作用力為(wéi)pdA(方向向上),則(zé)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(gai)點的壓力✔️ρgh。
(2)靜(jìng)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(bu),且在同一深(shen)度上各點的(de)壓力相等,壓(ya)力❌相等的所(suǒ)有點組成的(de)面為等壓面(miàn),很顯然,在重(zhong)力作用下靜(jìng)止液體的等(děng)壓面為一📞個(gè)平面。
(3)可通過(guo)下述三種方(fāng)式使液面産(chǎn)生壓力p0:
通過(guò)固體壁面(如(ru)活塞)使液面(miàn)産生壓力;
通(tōng)過氣體使液(ye)面産生壓力(li);
通過不同質(zhì)的液體使液(ye)面産生壓力(lì)。
4.壓力的表示(shi)方法
壓力的(de)表示方法有(yǒu)絕對壓力和(hé)相對壓力兩(liang)種。
以絕對真(zhen)空(p=0)為基準,所(suǒ)測得的壓力(li)為絕對壓力(lì);以大氣✉️壓pa為(wéi)🔞基準,測得的(de)壓力為相對(dui)壓力。
若絕對(dui)壓力大于大(dà)氣壓,則相對(duì)壓力為正值(zhí),由于大多數(shù)測壓儀表所(suǒ)測得的壓力(lì)都是相對壓(yā)力,所以相對(dui)壓力也稱為(wei)表壓力;若絕(jue)對壓力小于(yú)大氣壓,則相(xiang)對壓力為負(fu)值🌈,比大氣壓(yā)小的那部分(fen)稱為真空度(dù)。
圖2-3清楚地給(gei)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(yòng)在固體壁面(miàn)上的力
液體(tǐ)流經管道和(he)控制元件,并(bing)推動執行元(yuan)件做功,都要(yao)和固體壁面(miàn)接觸。因此,需(xu)要計算液體(tǐ)對固體壁面(mian)的作用力。
當(dang)固體壁面為(wei)一平面時,流(liu)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(mian)的面積麼,即(ji)F=pA
二、流量
1.流量(liàng)的概念
流量(liàng)是指單位時(shi)間内流過某(mǒu)一通流截面(miàn)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(yong)的單位是L/min,它(ta)們的換算關(guan)系為:1m3/S=6×104L/min。
油液通(tong)過截面積為(wéi)麼的管路或(huò)液壓缸時,其(qí)平均流速用(yòng)v表示。
活塞或(huo)液壓缸的運(yùn)動速度等于(yu)液壓缸内油(you)液的平均速(sù)度,其大小取(qǔ)決于輸入液(yè)壓缸的流量(liàng)。
2.液流的連續(xù)性
理想狀态(tai),液體在同一(yi)時間内流過(guò)同一通道兩(liang)個不㊙️同通⭐流(liú)截面的體積(jī)相等。
如圖2-4所(suǒ)示管路中,流(liú)過截面1和2的(de)流量分别為(wei)q1和q2,截面面積(jī)分别為A1、A2,液體(ti)流經截面1、2時(shí)的平均流速(sù)分别為v1、v2。根據(ju)液流連續性(xing)原理,q1=q2,即
v1A1=v2A2=常量(liàng)。
上式表明,液(ye)體在無分支(zhī)管路中穩定(dìng)流動時,流經(jing)管路不同📞截(jie)面時的平均(jun1)流速與其截(jie)面積大小成(chéng)反比㊙️。管路截(jié)面積小✊的地(di)🏃🏻♂️方平均流速(su)大,管路截面(miàn)積大的地方(fāng)平均流速小(xiao)。
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