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[分享] 液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

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  • TA的每日心情
    无聊
    2018-3-14 20:45
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2018-8-9 19:11:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本小节主要介绍液压系统中力、压力、承压面积三者间的关系。由于论坛字数限制,本篇原本应是“液压系统基础——流量、流速、流体流动状态”的延续,所以如果结合上一篇一起来阅读,条理可能会更清晰一点。
    1、帕斯卡定理
    帕斯卡定理可表述为:施加于静止液体上某一点处的压强,会同时、等值、且沿各个不同的方向传递。
    如图9中的三个压力表所示,无杆腔中的压力处处相等。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图9

    2、压力
    液压系统中,压力是由阻力产生的,我们称之为动压。而由于重力引起的压力,我们称之为静压。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图10

    静态压力是表示当流体想要运动时却受到了限制,不能发生流动。如图11所示,重物受重力的作用,将活塞杆向下压。但是由于前端的控制阀处于关闭状态,使得活塞杆无法下落。
    因此,被困在液压缸无杆腔中的油液获得重物的势能,获得的能量我们可以通过压力表以压力的形式中度量出来。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图11

    另一方面,动态压力与流体的动能有关。
    因此,当流体所受阻力增大时,动态压力就增大。请看图12中的演示:
    当不断减小节流口的通流面积时,压力表的读数不断增加;
    当不断增大节流口的通流面积时,压力表的读数不断减小。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图12

    有一点需要说明,当流体经过节流口时,由于摩擦等损失的存在,会导致节流口前后存在压力差。也就是说当流体经过节流口时,存在能量损失。
    当流体经过节流断面时,流速是最大的,即流速的增加伴随着节流断面处压力的大大降低。
    当流体流过节流断面之后,扩展进入更大的区域,速度下降,压力增加。
    但下游压力不会完全恢复到上游的压力(对比前后两个压力表的读数),这是由于较大内部紊流        和能量消耗的结果。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图13

    3、伯努利定理
    在能量的基础那一小节,我们讲过,一个系统的总能量必须保持恒定。
    伯努利原理指出,当流体的动能(流体速度)减小时,那么它的压力能(压力)则必然增大。(该定理的前提是忽略流体的粘性损失)
    通过图14可以直观理解该原理:
    当减小管路中间部位的管径时,该处流速不断增加,但是压力表的数值不断减小。
    当增大管路中间部位的管径时,该处流速不断减小,但是压力表的数值不断增加。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图14

    4、面积
    圆的面积计算公式为:A=πr2
    这个用不着多说。
    在液压系统中,我们最关心的是与流体相接触的零部件的面积。比如图15中,液压缸的活塞面积。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图15

    5、FPA 三角形
    如图16所示,我们称之为FPA三角形,它可以很直观的展示液压系统中力、压力以及被驱动面积三者之间的关系。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图16

    下面我们就来看看如何应用这个FPA三角形。
    如果我们知道了系统压力P和液压缸活塞的面积A,那么我们就可以求出系统所传递的力F的大小。
    如图17所示,知道了系统压力P=250psi,活塞面积A=10in2,就可算出力F的大小为2500lbf(lbf表示英制单位,磅力)。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图17

    如果我们知道了系统压力P和系统所传递的力F的大小,那么我们就可以求出活塞面积A的大小。
    如图18所示,知道了系统压力P=325psi,力F=2000lbf(lbf表示英制单位,磅力),就可算出活塞面积A的大小为6.15in2。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图18

    如果我们知道了系统所传递的力F的大小和活塞面积A的大小,那么我们就可以求出系统压力P的大小。
    如图19所示,知道力F=2000lbf(lbf表示英制单位,磅力),活塞面积A=10in2,就可算出系统压力P的大小为200psi。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图19

    6、力的放大作用
    如图20所示,在左侧液压缸的小活塞底部施加一个较小的力,那么右侧液压缸就可以获得一个较大的举升力。从图中可知,该力被放大了5倍之多。

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

    液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系


    图20



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  • TA的每日心情
    郁闷
    2018-5-16 08:25
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2018-8-10 10:19:17 | 显示全部楼层
    齿轮泵转向错了!
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