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博尔法液压有限公司铁牛牛工程机械论坛汉力达液压缸(专业厂家)高性能液压伺服控制器
查看: 2754|回复: 17

[讨论] 想到了一个幼稚的问题,压力会突变吗?

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该用户从未签到

发表于 2017-12-4 16:40:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
如图,假如重物G放在一个底端可以支撑住的的触点上,三个图代表三种情况,分别为进油口和活塞尺寸相同、进油口为活塞的1/5、进油口为活塞的1/10.
为了把重力为G的物体顶起,慢慢给从下面注油,根据力学平衡油的压力与施加在活塞上的受力面积有关(假设重物底面绝对平整)。
当油压给力=重力时是将重物顶起的临界状态,第一种情况的临界状态是 G=PA(假设整个活塞面积为A),第二种是G=25P*(A/25),第三种为G=100P*(A/100),那么问题来了,假如进一步提高油压,因为第一种前后面积无变化,活塞受力不变,第二种 当活塞被抬起一点点,油压产生的作用力为100P为第一种的25倍,第三种为100倍,这样活塞会迅速上升,且油管越细,产生的加速度越大,这岂不是很危险?

三个截面积一样

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  • TA的每日心情
    郁闷
    2017-12-2 10:42
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2017-12-5 09:29:57 | 显示全部楼层
    1)流体内部的压力,跟材料力学中的压杆截面应力一样,都是内力,没有外负载时,压力可以认为是0;
    2)第二、三种情况中,可以认为活塞刚运动时,压力分别是25P和100P;活塞抬起后,由于底部的空腔面积增大为25倍和100倍,会出现流体向空腔部分的补充、流动;流体压力很快会重新分布,变为P;
    3)压力会突变吗?如果认为dP/dt=无穷大,这倒不会;不过,流体的体积弹性模量B很大,理想时可能有1400MPa左右,按dp/dt=-B/V*(dv/dt),压力变化会很快;
         

    该用户从未签到

     楼主| 发表于 2017-12-5 14:42:41 | 显示全部楼层
    seahaven 发表于 2017-12-5 09:29
    1)流体内部的压力,跟材料力学中的压杆截面应力一样,都是内力,没有外负载时,压力可以认为是0;
    2)第二 ...

    感谢回复。
    问题是,第二种和第三种情况下,油的压强通过液压泵加压已经上升到25P和100P,应该不会自动泄压,最终作用在活塞上的“力”应该变为 25P*A 和 100P*A吧?
    然后三种情况的区别就是,第一种匀速缓慢上升,第二种和第三种都是 加速上升,因为存在 加速度 a=(25A-G)/m 或者 a=(100A-G)/m,意思就是初始油管越细,开始运动时加速度越大。假如无限细的话,那速度会上升很快吧?
  • TA的每日心情
    郁闷
    2017-12-2 10:42
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2017-12-5 15:48:54 | 显示全部楼层
    这种问题属于比较浅显的原理性的,还是多翻翻书吧;
    1)“油的压强通过液压泵加压已经上升到25P和100P”;我发的第一句话就是针对你这个错误说法;流体的压力从来不是液压泵加压的,是这个问题里活塞给的;液压泵出口敞开的话,不管你怎么加压,流体压力都是0;
    2)二、三种情况加速上升的依据是什么?对三个活塞做受力分析,液压力F=P*A,不都是一样的吗?压力变大25倍,面积也小了25倍。
    3)无限细的话,流体流量能有多大呢?怎么会上升很快?这都反直觉。

    该用户从未签到

     楼主| 发表于 2017-12-5 16:06:27 | 显示全部楼层
    seahaven 发表于 2017-12-5 15:48
    这种问题属于比较浅显的原理性的,还是多翻翻书吧;
    1)“油的压强通过液压泵加压已经上升到25P和100P”; ...

    非常抱歉,我可能没有把问题描述清楚
    这个绿色的管子另一端是连接加压装置的,比如液压泵什么的,那个橙黄色的是重量为G的一个重物,
    这个重物的重力G应该考两侧的支撑力和油的压力给提供的,当物体没有动的时候,液压油和物体的接触面积随着油管的粗细是不同的,一旦物体开始移动,液压油充满后,三个面积变成一样大。
    液压泵持续给油压力,两侧的支撑力越来越小,油压越来越大,当支撑力变到0的时候,油管粗细的接触面积上提供的“力”正好等于 物体的重力,但由于F=PA,细油管由于横截面积比较小,故达到这样的力,需要更大的油压强,当物体向上移动后,对物体向上的托举力应该大于粗油管的托举力吧?

    该用户从未签到

     楼主| 发表于 2017-12-5 16:07:51 | 显示全部楼层
    非常抱歉,可能我没有把问题描述清楚。
    那个绿色的是液压油,底部是和一个泵连接的,橙色的是一个重物,重力为G
    液压油和重物接触的面积,也就是作用力的面积随油管直径是不同的。

    该用户从未签到

     楼主| 发表于 2017-12-5 16:09:44 | 显示全部楼层
    seahaven 发表于 2017-12-5 15:48
    这种问题属于比较浅显的原理性的,还是多翻翻书吧;
    1)“油的压强通过液压泵加压已经上升到25P和100P”; ...

    虽然活塞的整个面积都是一样大A,但是油管液压油和重物接触的面积并不相同,故为了达到相同的力F,液压油需要提供的压强是不一样的,是吧?
  • TA的每日心情
    郁闷
    2017-12-2 10:42
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2017-12-5 17:18:04 | 显示全部楼层
    年轻人,你的问题没歧义;这几张图很直白,不会有其他错误理解;

    1)活塞刚抬起时,压力可以分别认为是P、25P、100P,没问题;
    2)我在第一条回复里说了,一旦活塞(重物)抬起,压力很快会重新平衡,变为P、P、P;
    3)做受力分析,活塞刚要抬起时,作用力分别是P*A、25P*A/25、100P*A/100;所以完全一样;细管根本就不会加速;
    4)压力不会突变,但是会短时间就调整;
    5)多看看书。

    该用户从未签到

     楼主| 发表于 2017-12-5 19:00:22 | 显示全部楼层
    嗯,开始感觉对了,但后来想想还是有点问题,我又换了一种思路,倒过来,不知道这样理解可不可行?

    该用户从未签到

     楼主| 发表于 2017-12-5 19:06:00 | 显示全部楼层
    seahaven 发表于 2017-12-5 17:18
    年轻人,你的问题没歧义;这几张图很直白,不会有其他错误理解;

    1)活塞刚抬起时,压力可以分别认为是P ...

    就是把整个装置倒过来,应该是一样的吧。
    两个容器,一个上面有一个细的管子,一个就是一个直通。一开始里面是都没有水的,慢慢地向里面滴水,这样作用在活塞上的力越来越大,当滴到一定程度力平衡时(左面是  ρghA=F 右边是ρgH*100A=F)这时左边的高度为右边的100倍,即h=100H,再滴一滴水,压力不平衡活塞开始运动,右边以 恒定的加速度a开始运动,而左边呢,因为水慢慢慢慢向下流,且高度缓慢的下降直到和右边相等,也就是H,但在这下降的过程中,经历了高度由100H向H的变化过程,压力也由 ρgh*100A逐渐下降到ρgH*100A,这样是不是产生了一个瞬间的加速度呢?
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