第一部分 液压原理
压力和流动压力和流动的作用
在液压基础研究中 , 我们将谈及以下内容:力 , 能量转移 , 功和动力 , 所有这参数将在与之相关的压力和流动中谈到 。压力和流动是每一个液压系统中的两种主要参量 。压力和流动互相关连 , 但是各自完成任务不同 。
什么是压力 ?让我们考虑一下压力是为什么和如何形成的 。流体(气体或液体)受挤压时会膨胀并产生作用力 。这就是压力 。当你把空气注入轮胎时 , 则产生了压力 。你连续将越来越多的空气注入轮胎 , 当轮胎充满气体时 , 内部不再需要空气 , 而气体仍不断进入 , 气体将向外推动轮胎壁 , 这种推力就是压力的一种形式 。然而 , 空气是一种气体 , 因此它可以被压缩 。
压缩空气以各点相等的力向外推动轮胎壁 , 当所有流体处于压力之下时 , 情况也是如此 。主要差别是 , 气体可作较大的压缩 , 液体则只能作微量压缩 。
密闭流体的压力如果您推动密闭的液体 , 则产生压力 。像轮胎中空气的例子一样 , 这种压力在装有液体容器的各点上是相等的 。如果压力太大 , 容器会破裂;
因为各点的压力是相同的 , 所以容器会在其最薄弱之处破裂 , 而不是在压力最大之处破裂 。
密闭液体可用于管路中沿着转角 , 向上向下的传递动力 , 因为液体几乎是不可压缩的 , 动力传送可以立即发生 。
大部分液压系统使用油 , 这是由于油几乎是不可压缩的 。同时 , 油可以在液压系统中起润滑剂作用 。
压力和力的关系在帕斯卡定律中 , 压力和力之间有两个重要关系 , 它们是以下两项等式:
液压杠杆在下图所示的活塞模型中 , 你可以看到通过液压杠杆互相平衡重量的例子 。
帕斯卡类似这一例子的发现是 , 只要活塞面积与重量成比例 , 小活塞上的小重量就可以平衡大活塞上的大重量 。他的这一发现可以利用密闭液体证实 。其原因是 , 液体在相同的面积上作用着相同的力 。
在插图中 , 你看到的是 2 公斤重量和 100 公斤重量 。2公斤重量的作用面积是 1 平方厘米 , 因此其压力为 2公斤/平方厘米;另一重量是 100 公斤 , 其作用面积是50 平方厘米 , 因此它的压力也是 2 公斤/平方厘米;结果是两个重量平衡 。这就是一种类型的液体杠杆 。
机械杠杆可以利用以下插图中的机械杠杆例子说明相同的情况 。
1 公斤的猫坐在距杠杆支点 5 米的位置 , 它与坐在距杠杆支点一米位置的 5 公的猫可以使杠杆平衡 , 就像液压杠杆中的平衡重量一样 。
液压杠杆中的能量传递务必牢记 , 流体在相同的作用面积上的作用力相同 。
在工作状态中 , 这一规律对我们大有帮助 。如果我们有两只尺寸完全相同的油缸 , 因为每只活塞的面积相等 , 所以当我们以 10 公斤的力向下按动一只活塞时 , 它使另一只活塞产生 10 公斤的上推力 。如果面积不相等 , 则力也不相等 。
例如 , 假定系统另一端大活塞的表面面积为 50 平方厘米 , 小活塞的面积为 1 平方厘米 , 当我们将 10 公斤的力作用于较小的活塞时 , 根据帕斯卡定律 , 它将
产生 10 公斤/平方厘米的压力作用于大活塞的每一个部分 , 因此 , 大活塞接受总共为 500 公斤的力 。我们以这种方式利用压力传递能量 , 并使之为我们工作 。
这种能量传递过程中十分重要的一点是力和距离之间的关系 。记住 , 在机械杠杆中 , 施加相等的力时 , 较轻的重量需要更长的杠杆 。要使 5 公斤的猫提高 10 厘米 , 1 公斤的猫必须向杠杆下方移动 50 厘米 。
让我们再看一下液压杠杆插图 , 并考虑较小活塞移动的距离 。需要较小的油缸产生 50 厘米的行程传递足够的液体使大油缸移动 1 厘米 。
流动产生运动什么是流动?
当液压系统的两点上有不同的压力时 , 流体流动至压力较低的一点上 。这种流体运动叫做流动 。
这里举一些流动的例子 。城市水厂在我们的水管中形成压力或水位差 。我们打
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