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液壓系統基礎——力、壓力、承壓面積三者間的關系
2019-5-6
來源:未知
點擊數: 377          作者:未知
  • 液壓系統基礎——力、壓力、承壓面積三者間的關系

    液壓系統基礎——力、壓力、承壓面積三者間的關系

    本小節主要介紹液壓系統中力、壓力、承壓面積三者間的關系。
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    、帕斯卡定理帕斯卡定理可表述為:施加于靜止液體上某一點處的壓強,會同時、等值、且沿各個不同的方向傳遞。如圖9中的三個壓力表所示,無桿腔中的壓力處處相等。

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    、壓力液壓系統中,壓力是由阻力產生的,我們稱之為動壓。而由于重力引起的壓力,我們稱之為靜壓。

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    靜態壓力是表示當流體想要運動時卻受到了限制,不能發生流動。如圖11所示,重物受重力的作用,將活塞桿向下壓。但是由于前端的控制閥處于關閉狀態,使得活塞桿無法下落。因此,被困在液壓缸無桿腔中的油液獲得重物的勢能,獲得的能量我們可以通過壓力表以壓力的形式中度量出來。

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    另一方面,動態壓力與流體的動能有關。因此,當流體所受阻力增大時,動態壓力就增大。請看圖12中的演示:當不斷減小節流口的通流面積時,壓力表的讀數不斷增加;當不斷增大節流口的通流面積時,壓力表的讀數不斷減小。

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    有一點需要說明,當流體經過節流口時,由于摩擦等損失的存在,會導致節流口前后存在壓力差。也就是說當流體經過節流口時,存在能量損失。當流體經過節流斷面時,流速是******的,即流速的增加伴隨著節流斷面處壓力的大大降低。當流體流過節流斷面之后,擴展進入更大的區域,速度下降,壓力增加。但下游壓力不會完全恢復到上游的壓力(對比前后兩個壓力表的讀數),這是由于較大內部紊流       和能量消耗的結果。

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    、伯努利定理在能量的基礎那一小節,我們講過,一個系統的總能量必須保持恒定。伯努利原理指出,當流體的動能(流體速度)減小時,那么它的壓力能(壓力)則必然增大。(該定理的前提是忽略流體的粘性損失)通過圖14可以直觀理解該原理:當減小管路中間部位的管徑時,該處流速不斷增加,但是壓力表的數值不斷減小。當增大管路中間部位的管徑時,該處流速不斷減小,但是壓力表的數值不斷增加。

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    、面積圓的面積計算公式為:A=πr2
    這個用不著多說。在液壓系統中,我們最關心的是與流體相接觸的零部件的面積。比如圖15中,液壓缸的活塞面積。

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    、FPA 三角形如圖16所示,我們稱之為FPA三角形,它可以很直觀的展示液壓系統中力、壓力以及被驅動面積三者之間的關系。

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    下面我們就來看看如何應用這個FPA三角形。如果我們知道了系統壓力P和液壓缸活塞的面積A,那么我們就可以求出系統所傳遞的力F的大小。如圖17所示,知道了系統壓力P=250psi,活塞面積A=10in2,就可算出力F的大小為2500lbflbf表示英制單位,磅力)。

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    如果我們知道了系統壓力P和系統所傳遞的力F的大小,那么我們就可以求出活塞面積A的大小。如圖18所示,知道了系統壓力P=325psi,力F=2000lbflbf表示英制單位,磅力),就可算出活塞面積A的大小為6.15in2。

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    如果我們知道了系統所傳遞的力F的大小和活塞面積A的大小,那么我們就可以求出系統壓力P的大小。如圖19所示,知道力F=2000lbflbf表示英制單位,磅力),活塞面積A=10in2,就可算出系統壓力P的大小為200psi。

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    、力的放大作用如圖20所示,在左側液壓缸的小活塞底部施加一個較小的力,那么右側液壓缸就可以獲得一個較大的舉升力。從圖中可知,該力被放大了5倍之多。

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