12－2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中流量和壓力

第十二章液壓傳動(dòng)的基本概念第二節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的流量和壓力【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1．撐握流量和壓力的概念。2．理解液流連續(xù)性原理和帕斯卡原理。3．掌握流速和液壓缸運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算。4．掌握壓力與負(fù)載的計(jì)算。5．理解液壓系統(tǒng)中壓力的建立過程。一、流量和液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度1．流量單位時(shí)間內(nèi)流過管路或液壓缸某一截面的油液的體積，稱為流量，用符號(hào)qv表示。流量的國際單位為m3/s（米3/秒），工程上常用單位為L/min（升/分）。換算關(guān)系為:

1m3/s=6×104L/min2．流量與速度的關(guān)系1）油液通過管路或液壓缸的平均流速—油液通過管路或液壓缸的平均流速，m/s；qv—油液的流量，m3/s；A—管路的通流面積或液壓缸的有效作用面積，m2。（2）活塞（或液壓缸）的運(yùn)動(dòng)速度活塞（或液壓缸）的運(yùn)動(dòng)速度等于液壓缸內(nèi)油液的平均流速。v—活塞（或液壓缸）的運(yùn)動(dòng)速度，m/s；qv1—流入液壓缸的流量，m3/s；qv2—流出液壓缸的流量，m3/s；A1—液壓缸無桿腔有效作用面積，m2；A2—液壓缸有桿腔有效作用面積，m2。二、液流的連續(xù)性原理理想液體（既無粘性又不可壓縮的液體）在無分支管路中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，通過每一截面的流量相等，這稱為液流連續(xù)性原理。圖12-4液流連續(xù)性原理液流連續(xù)性原理表明：油液在同一管路中流動(dòng)，每一截面的平均流速與該截面的面積成反比，即管徑細(xì)的地方，流速大；管徑粗的地方，流速小。例12-1如圖12-5所示的液壓千斤頂簡圖中，小活塞面積A1=1.13×10-4m2,大活塞面積A2=9.62×10-4m2，油管的截面積A3=1.3×10-5m2，若小活塞下壓速度v1=0.2m/s，試求大活塞的上升速度v2和油管內(nèi)油液的平均流速v3。圖12-5液壓千斤頂簡圖解：小活塞排出的流量：qv1=A1v1=1.13×10-4×0.2=2.26×10-5（m/s）根據(jù)液流連續(xù)性原理，流入大活塞腔的流量為：qv2=qv1大活塞的上升速度為：（m/s）同理：qv3=qv1(m/s)二、壓力及其特性1．壓力油液單位面積上承受的作用力稱為壓力。圖12-6壓力的產(chǎn)生p—油液的壓力，Pa；F—作用在油液表面的外力，N；A—油液表面的承壓面積，即活塞的有效作用面積，m2。

壓力的單位為Pa（帕斯卡），常用單位還有Mpa（兆帕），1Mpa=106Pa。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的壓力可分為低壓、中壓、中高壓、高壓和超高壓五個(gè)等級(jí)。五個(gè)等級(jí)的壓力范圍如表12-1所示。表12-1壓力等級(jí)等級(jí)低壓中壓中高壓高壓超高壓p/MPa≤2.5>2.5～8>8～16>16～32>322．靜壓傳遞原理（帕斯卡原理）及應(yīng)用靜止油液的壓力具有下列特點(diǎn)：（1）靜止油液中任意一點(diǎn)所受到的各個(gè)方向的壓力都相等，這個(gè)壓力稱為靜壓力。（2）油液的靜壓力方向總是垂直指向承壓表面。（3）在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的某點(diǎn)壓力將以等值同時(shí)傳遞到液體內(nèi)各點(diǎn)，這稱為帕斯卡原理，又稱為靜壓傳遞原理。圖12-7液壓千斤頂簡圖如圖12-7所示液壓千斤頂簡圖，按帕斯卡原理，在密閉容器內(nèi)，大、小活塞處的液體的壓力p1、p2是相等的，即W/A2=F/A1。所以，在小活塞上施以較小的力，可以推動(dòng)大活塞上較大的重物，大活塞上的重力是小活塞上力的A2/A1倍。液壓千斤頂就是利用這個(gè)原理來進(jìn)行工作的。例12-2

如圖12-7所示的液壓千斤頂簡圖中，小活塞面積A1=1.13×10-4m2,大活塞面積A2=9.62×10-4m2，若小活塞上的作用力F=5.78×103N，試問密封容積內(nèi)的壓力為多少？大活塞能頂起的重物重量W為多少？圖12-7液壓千斤頂簡圖解：密封容積內(nèi)的壓力為：5.115×107Pa（N）活塞能頂起的重物重量W為：=51.15MPa1．壓力的產(chǎn)生密閉容器內(nèi)靜止油液的壓力是受到外力擠壓作用而產(chǎn)生的。四、液壓系統(tǒng)中壓力的建立2．壓力的大小壓力的大小取決于負(fù)載，并隨負(fù)載的變化而變化。4．并聯(lián)負(fù)載的壓力值壓系統(tǒng)某處有幾個(gè)負(fù)載并聯(lián)時(shí)，系統(tǒng)壓力的大小取決于克服負(fù)載壓力值中的最小值。3．壓力的建立過程壓力的建立過程是從無到有、從小到大迅速進(jìn)行的思考與練習(xí)1．什么是液壓傳動(dòng)的流量、壓力？它們的單位分別是什么？2．什么是液流連續(xù)性原理？什么是帕斯卡原理？3．液壓系統(tǒng)中的壓力建立過程有何特點(diǎn)？4．圖12-9所示為液壓千斤頂原理圖，已知：壓動(dòng)手柄的力F=200N，作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離為500mm，小活塞鉸鏈到支點(diǎn)的距離為20mm，小活塞3的有效作用面積A1=1×10-3m2，大活塞8的有效作用面積A2=10×10-3m2，試求：（1）作用在小活塞上的力F1為多少？（2）系統(tǒng)中的壓力為多少？（3）頂起的重物的重量為多少？（4）若小活塞的下降速度為10m/min，則大活塞的上升速度為多少？（5）若要求提升的重物重量為10kN，那么施加在手柄的力為多少？5．如圖12-10所示液壓系統(tǒng)，兩液壓缸無桿腔的有效工作面積分別是A1=6×10-3m2,A2=12×10-3m2。兩液壓缸工作時(shí)負(fù)載分別是F1=12kN,F2=36kN。定量泵額定流量為1.8×10-3m3/s，溢流閥的開啟壓力p=5MPa，不計(jì)損失，試計(jì)算