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液壓傳動中(zhōng)的主要參數是(shi)壓力和流量,了(le)解這兩大參♻️數(shu)的概念、基本特(te)性和應用,有助(zhù)于深入理解液(yè)壓傳動的基本(běn)工作原理和特(tè)性。
一、壓力
1.壓力(li)的概念
液體在(zài)單位面積上所(suo)受的法向力稱(cheng)為壓力(在物理(li)學中稱為壓強(qiáng)),壓力通常用p表(biǎo)示。若在液體的(de)面🛀積麼上受均(jun)勻分布的作用(yòng)力F,則壓力可表(biǎo)示為:
p=F/A
壓力的國(guo)标單位為N/m2(牛/米(mǐ)2),即Pa(帕);工程上常(cháng)用MPa(兆帕)、bar(巴)和✂️kgf/cm2,它(ta)👅們的換算關系(xi)為:
1MPa=10bar=106Pa=10.2kgf/cm2
2.靜壓傳遞
據(ju)帕斯卡原理可(ke)知,在密閉容器(qì)中的靜止液體(ti),由🌈外🙇🏻力作用在(zai)液面的壓力能(néng)等值地傳到液(ye)體内部🏃的所有(yǒu)各點。
如圖2-1所示(shi),A1、A2分别為液壓缸(gāng)1和2的活塞面積(ji),兩缸用管道連(lian)通。大👨❤️👨活塞缸2内(nèi)的活塞上有重(zhòng)力W,當給小活塞(sāi)缸1的活塞上施(shi)加力F1時,液體中(zhōng)就産生了的壓(ya)力。随✔️着F1的增㊙️加(jia),液體的壓力也(ye)不斷增加,當壓(yā)力到達平衡時(shi),大活塞缸2的活(huó)塞開始運動。
1-小(xiǎo)活塞缸;2-大活塞(sai)缸;3-管道
可見,靜(jing)壓力傳動有以(yǐ)下特點。
傳動必(bi)須在密封容器(qi)内進行。
液壓系(xi)統内壓力大小(xiǎo)取決于外負載(zǎi)的大小。也就㊙️是(shì)⭐說,液🔆體🛀的壓力(lì)是由于受到各(gè)種形式的阻力(li)而形成的,當外(wai)負🌈載W=0時,則p=0。
液壓(yā)傳動可以将力(li)放大,力的放大(dà)倍數等于活塞(sai)面積❗之比。
3.靜壓(yā)力基本方程
靜(jing)止液體内部受(shòu)力情況可用圖(tu)2-2來說明。設容器(qi)中裝滿液體,在(zài)任意一點A處取(qǔ)一微小面積dA,該(gāi)點距液面深度(dù)為🌏h,距坐标原點(diǎn)高度為乙容器(qi)液平面距坐标(biao)原點為Z0。為了求(qiu)得任意一點A的(de)壓力,可取dA·矗這(zhe)個液柱為分離(lí)體,見圖💋2.2(b)。根據靜(jing)壓力的特性,作(zuo)用于這個液柱(zhu)上的力在各方(fang)向都呈平衡,現(xiàn)求各作用力在(zài)Z方向的平衡方(fāng)程。微小液柱頂(dǐng)面上的作用力(lì)為p0dA(方向向下),液(yè)柱本身的重力(li)G=ρghdA(方向向下),液柱(zhù)底面對液柱的(de)作用力為pdA(方🔞向(xiàng)向上),則平衡方(fang)程為:
pdA=P0dA+ρghdA
故P=P0+ρgh。
分析上(shang)式可知:
(1)靜止液(yè)體中任一點的(de)壓力均由兩部(bù)分組成,即液面(mian)🔅上的表面壓力(lì)P0和液體自重而(er)引起的對該點(diǎn)的壓力ρgh。
(2)靜止液(yè)體内的壓力随(sui)液體距液面的(de)深度變化呈線(xian)性規律分布,且(qie)在同一深度上(shàng)各點的壓力相(xiàng)等,壓力相等的(de)所有點組成的(de)面為等壓面,很(hěn)顯然,在🈲重力作(zuo)用下靜止液體(ti)的等壓面為一(yī)⛱️個平面。
(3)可通過(guo)下述三種方式(shi)使液面産生壓(yā)力p0:
通過固體壁(bì)面(如活塞)使液(yè)面産生壓力;
通(tong)過氣體使液面(mian)産生壓力;
通過(guò)不同質的液體(ti)使液面産生壓(ya)力。
4.壓力的表示(shì)方法
壓力的表(biao)示方法有絕對(duì)壓力和相對壓(yā)力兩種。
以絕對(duì)真空(p=0)為基準,所(suǒ)測得的壓力為(wei)絕對壓力;以大(dà)氣壓pa為基準,測(cè)得的壓力為相(xiàng)對壓力。
若絕對(dui)壓力大于大氣(qi)壓,則相對壓力(lì)為正值,由于大(dà)多數🐕測壓儀表(biao)所測得的壓力(lì)都是相對壓力(lì),所以相對壓力(lì)也稱為💃🏻表壓力(li);若絕對壓力小(xiao)于大氣壓,則相(xiàng)對壓力為負值(zhi),比大氣壓小的(de)那部分稱為真(zhen)空度。
圖2-3清楚地(dì)給出了絕對壓(yā)力、相對壓力和(he)真空度三🙇♀️者之(zhī)間的關系。
5.液體(tǐ)作用在固體壁(bi)面上的力
液體(ti)流經管道和控(kòng)制元件,并推動(dong)執行元件做功(gong),都要和固體🧑🏽🤝🧑🏻壁(bì)面接觸。因此,需(xū)要計算液體對(duì)固體壁面的作(zuo)用力。
當固體壁(bi)面為一平面時(shí),流體對平面的(de)作用力E等于㊙️流(liú)體的壓力p乘以(yǐ)該平面的面積(ji)麼,即F=pA
二、流量
1.流(liú)量的概念
流量(liàng)是指單位時間(jiān)内流過某一通(tōng)流截面的液體(tǐ)體積,用g表示🥰。流(liu)量的國标單位(wei)為m3/S(立方米/秒),工(gong)程上常用的單(dān)位是L/min,它們的換(huan)算關系為:1m3/S=6×104L/min。
油液(ye)通過截面積為(wéi)麼的管路或液(ye)壓缸時,其平均(jun)流速用🤩v表🏒示。
活(huó)塞或液壓缸的(de)運動速度等于(yú)液壓缸内油液(ye)的平均速度,其(qi)大小取決于輸(shu)入液壓缸的流(liú)量。
2.液流的連續(xu)性
理想狀态,液(ye)體在同一時間(jian)内流過同一通(tong)道兩個不同通(tōng)流截面的體積(jī)相等。
如圖2-4所示(shi)管路中,流過截(jié)面1和2的流量分(fèn)别為q1和q2,截面面(miàn)積分别為A1、A2,液體(tǐ)流經截面1、2時的(de)平均流速分别(bie)為v1、v2。根據液流連(lian)續性原理,q1=q2,即
v1A1=v2A2=常(cháng)量。
上式表明,液(yè)體在無分支管(guǎn)路中穩定流動(dong)時,流經管路不(bú)同截面時的平(píng)均流速與其截(jie)面積大小成✂️反(fǎn)比。管路截面積(ji)小的地方平均(jun)流速大,管路截(jié)面積大的地方(fāng)平💃🏻均流速㊙️小。
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