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液压传动基础知识之压力和流量

作者: 大兰液压-标 编辑: TGB 来源: 大兰液压 发布日期: 2019.08.13
信息摘要:
液压传动中的主要参数是压力和流量,了解这两大参数的概念、基本特性和应用,有助于深入理解液压传动的基本工作原理和特性

液压传动中的主要参数是压力和流量,了解这两大参数的概念、基本特性和应用,有助于深入理解液压传动的基本工作原理和特性。

一、压力

1.压力的概念

液体在单位面积上所受的法向力称为压力(在物理学中称为压强),压力通常用p表示。若在液体的面积么上受均匀分布的作用力F,则压力可表示为:

p=F/A

压力的国标单位为N/m2(牛/米2),即Pa(帕);工程上常用MPa(兆帕)、bar(巴)和kgf/cm2,它们的换算关系为:

1MPa=10bar=106Pa=10.2kgf/cm2

2.静压传递

      据帕斯卡原理可知,在密闭容器中的静止液体,由外力作用在液面的压力能等值地传到液体内部的所有各点。

如图2-1所示,A1、A2分别为液压缸1和2的活塞面积,两缸用管道连通。大活塞缸2内的活塞上有重力W,当给小活塞缸1的活塞上施加力F1时,液体中就产生了的压力。随着F1的增加,液体的压力也不断增加,当压力到达平衡时,大活塞缸2的活塞开始运动。

帕斯卡原理

图2-1  帕斯卡原理的应用

1-小活塞缸;2-大活塞缸;3-管道

可见,静压力传动有以下特点。

传动必须在密封容器内进行。

液压系统内压力大小取决于外负载的大小。也就是说,液体的压力是由于受到各种形式的阻力而形成的,当外负载W=0时,则p=0。

液压传动可以将力放大,力的放大倍数等于活塞面积之比。

3.静压力基本方程

静止液体内部受力情况可用图2-2来说明。设容器中装满液体,在任意一点A处取一微小面积dA,该点距液面深度为h,距坐标原点高度为乙容器液平面距坐标原点为Z0。为了求得任意一点A的压力,可取dA·矗这个液柱为分离体,见图2.2(b)。根据静压力的特性,作用于这个液柱上的力在各方向都呈平衡,现求各作用力在Z方向的平衡方程。微小液柱顶面上的作用力为p0dA(方向向下),液柱本身的重力G=ρghdA(方向向下),液柱底面对液柱的作用力为pdA(方向向上),则平衡方程为:

pdA=P0dA+ρghdA

故P=P0+ρgh。

静压力基本方程

图2-2静止液体内压力分布规律

 分析上式可知:

(1)静止液体中任一点的压力均由两部分组成,即液面上的表面压力P0和液体自重而引起的对该点的压力ρgh。

(2)静止液体内的压力随液体距液面的深度变化呈线性规律分布,且在同一深度上各点的压力相等,压力相等的所有点组成的面为等压面,很显然,在重力作用下静止液体的等压面为一个平面。

(3)可通过下述三种方式使液面产生压力p0:

通过固体壁面(如活塞)使液面产生压力;

通过气体使液面产生压力;

通过不同质的液体使液面产生压力。

4.压力的表示方法

压力的表示方法有绝对压力和相对压力两种。

以绝对真空(p=0)为基准,所测得的压力为绝对压力;以大气压pa为基准,测得的压力为相对压力。

若绝对压力大于大气压,则相对压力为正值,由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力,所以相对压力也称为表压力;若绝对压力小于大气压,则相对压力为负值,比大气压小的那部分称为真空度。

图2-3清楚地给出了绝对压力、相对压力和真空度三者之间的关系。

压力的表示方法

图2-3绝对压力、相对压力及真空度的关系

5.液体作用在固体壁面上的力

液体流经管道和控制元件,并推动执行元件做功,都要和固体壁面接触。因此,需要计算液体对固体壁面的作用力。

当固体壁面为一平面时,流体对平面的作用力E等于流体的压力p乘以该平面的面积么,即F=pA

二、流量

1.流量的概念

流量是指单位时间内流过某一通流截面的液体体积,用g表示。流量的国标单位为m3/S(立方米/秒),工程上常用的单位是L/min,它们的换算关系为:1m3/S=6×104L/min。

油液通过截面积为么的管路或液压缸时,其平均流速用v表示。

活塞或液压缸的运动速度等于液压缸内油液的平均速度,其大小取决于输入液压缸的流量。

2.液流的连续性

理想状态,液体在同一时间内流过同一通道两个不同通流截面的体积相等。

如图2-4所示管路中,流过截面1和2的流量分别为q1和q2,截面面积分别为A1、A2,液体流经截面1、2时的平均流速分别为v1、v2。根据液流连续性原理,q1=q2,即

v1A1=v2A2=常量。

上式表明,液体在无分支管路中稳定流动时,流经管路不同截面时的平均流速与其截面积大小成反比。管路截面积小的地方平均流速大,管路截面积大的地方平均流速小。

液流的连续性方程原理

图2-4液流连续性原理

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