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1、液压传动第一节工作原理在静止液体中,取任意形状的一团流体来考虑,将其分割为两部分,如图2-2-1所示。若将第I部分取走,欲使第Ⅱ部分继续保持平衡,则应在面积F上加一个外力P,代替第I部分对第Ⅱ部分的作用,第I部分才能保持平衡。这个作用在任意面积F上的总压力P,称为液体的总静压力。而单位面积上所承受的液体静压力,称为液体的平均静压力。液体的平均静压力Ppj=P/F液体的平均静压力并不代表某一点的真实静压力。若要求F面上A点的真实静压力,则应在A点附近取一微小面积△F,当△F逐渐趋向于零(即△F趋向于A点
2、)时,作用在△F面积上的平均静压力△P/△F就趋向于A点的真实压力,即△P/△F的极限就叫做A点液体的静压力。图2-2-1静止液体中的分离体液体静压力表示作用在单位面积上的力,因而又称为液静压强。其单位为帕斯卡(Pa)。二、帕斯卡定律如图2-2-2所示,在静止液体中,若白由表面的压力为P0,不同深度h1、h2、h3处的1、2、3点所具有的静压力分别为:p1=p0+γh1p2=p0+γh2p3=p0+γh3图2-2-2贮液器式中p1,p2,p3——分别表示1、2、3点的静压力,单位为Pa;h1,h2,h
3、3———分别表示l、2、3点到自由表面的距离,单位为m;γ——表示液体的重度,单位为kg/m3。由于各点的深度不同,它们的静压力也各不相同。但从上面的式子可以看出,每点的静压力都包含了同一个值P0。若将P0看做外力的话,达个结果就说明:在液体内部,外压力将毫不减弱地向各个方向传递,这就是帕斯卡定律。图2-2-3水压机原理示意图帕斯卡定律被广泛地应用在许多机械上,如水压机、水力起重机、液压传动、液压千斤顶等。下面我们应用帕斯卡原理分析一下水压机的工作情况。图2-2-3是一个水压机的工作原理示意图,在小活
4、塞F1上加压力P1,则作用在液体上的静压力p1=P1/F1,根据帕斯卡定律,此压力p1将均匀传递到液体内各点。因此,作用在大活塞上的静压力p2=p1,故F1上所产生向上的总压力P2为:P2=p2F2=p1F1=P1F2/F1P1/P2=F1/F2上式说明:作用在大、小活塞上的压力之比,等于活塞面积之比(忽略了活塞的重量和活塞与筒之间的摩擦力)。换句话说,在小活塞上加一个较小的力,可在大活塞上产生一个放大了F2/F1倍的力。这就是小力举重物的水压机工作原理。三、容积式液压传动的工作原理及特点大家都知道,
5、通过皮带来实现机械能传递的叫皮带传动;通过齿轮来实现机械能传递的叫齿轮传动。那么,凡是以液体为工作介质来实现机械能传递的就叫做液压传动。而以液体为工作介质,通过改变容积大小,将机械能转化为液压能的埃置,我们就称它为容积式液压传动装置。作为一种能量传递装置,其外部的基本参数为力(力矩)和转速(流量)。其相应的内部参数即为液体的压力和流量。下面我们通过图2-2-4来介绍一下容积式液压传动装置的工作原理。1一油泵;2一油缸;3、5一油管路;4—油液图2-2-4液压传动原理图如图所示,1可以看作是一个往复式油
6、泵,2是一个往复式运动的油缸(为了便于理解我们假定油泵1与油缸2的大小尺寸相同),它们之间用管子3、5连接起来,在整个系统(由油泵、油缸、管路组成的系统)中,充满了工作介质油液4,当油泵的活塞在外力Pl的作用下以等速v1向左移动时,要使油泵l的左腔容积变小,将其中的油液排出,并经过管路5进人油缸2的右腔。在一般情况下。我们可以认为油液是不可压缩的。因此,压力油推动油缸2的活塞克服负载阻力P2,以一定的速度v2向左移动.从而完成能量的传递。油缸2的左腔由于容积变小而排除油液。排除的油液经过管路3流回到油
7、泵1的油腔。在油泵1左腔中的油液压力,即单位面积上的作用力可由公式决定:pl=P1/Fl(Pa)式中P1——作用在油泵活塞上的外力(N);F1一一油泵活塞的面积(m2)。油缸2右腔中的压力p2=P2/F2(Pa)式中P2——作用在油缸活塞上的负载阻力(N);F2一一油缸活塞的面积(m2)。从上式可知:负载阻力P2愈大,油缸右腔的压力p2就愈大;反之,负载阻力P2愈小,油缸右腔的压力p2也就愈小。由此可知,油路中的压力是随工作机构所受到负载阻力的大小而变化的。在等速运动的倩况下,且不考虑阻力时,根据帕斯
8、卡定律可知:p1=p2P1/F1=P2/F2P2=PIF2/F1由前面假设知:油泵和油缸的大小尺寸相同,即Fl=F2故P1=P2因此,作用在油泵活塞上的外力大小是随负载阻力的大小而变化的。油泵所排出的油量,即单位时间内排出的液体Q1=v1F1(m3/min)式中v1—油泵活塞的运动速度(m/min)。油缸的流量:Q2=v2F2(m3/min)式中v2—油缸活塞的运动速度(m/min)。由上式知:v2=Q2/F2在不考虑漏损的情况下:Q1=Q2v1F1=v