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經典的液壓原理圖解,非常有條理,建議收藏。
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第壹部分液壓原理
壓力和流量
壓力和流量的作用
在液壓的基礎研究中,我們會講到以下內容:力、能量傳遞、功和功率,這些參數都會在相關的壓力和流量中講到。壓力和流量是每個液壓系統的兩個主要參數。壓力和流量是相互關聯的,但它們的任務是不同的。
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什麽是壓力?
讓我們考慮壹下壓力是為什麽以及如何形成的。當流體(氣體或液體)受到擠壓時,它會膨脹並產生壹個力。這就是壓力。當妳給輪胎充氣時,它會產生壓力。妳不斷地往輪胎裏註入越來越多的空氣。當輪胎充滿氣後,裏面就不再需要空氣了,但是氣體還在繼續進入,氣體會把胎壁向外推。這種推力是壹種壓力。但是,空氣是氣體,所以可以壓縮。
壓縮空氣在所有點上以相等的力向外推動輪胎壁,即使所有流體都處於壓力下。主要區別是氣體可以被大幅度壓縮,而液體只能被輕微壓縮。
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封閉流體的壓力
如果妳推動壹個封閉的液體,就會產生壓力。就像輪胎裏的空氣壹樣,這個壓力在所有安裝液體容器的地方都是相等的。如果壓力過高,容器會破裂;
因為所有點的壓力都是壹樣的,容器會在最薄弱的地方破裂,而不是在最大壓力下。
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封閉的液體可以用來在管道中沿轉角處上下傳遞動力,因為液體幾乎不可壓縮,可以立即發生動力傳遞。
大多數液壓系統使用油,因為油幾乎是不可壓縮的。同時,油可以作為液壓系統中的潤滑劑。
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壓力和力的關系
在帕斯卡定律中,壓力和力有兩個重要的關系,分別是以下兩個方程:
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液壓杠桿
在下面的活塞模型中,妳可以看到壹個通過液壓杠桿互相平衡重量的例子。
帕斯卡類似於這個例子的發現是,只要活塞面積與重量成正比,小活塞上的小重量就能平衡大活塞上的大重量。他的發現可以用封閉液體來證實。原因是液體在相同的面積上施加相同的力。
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在插圖中,您看到重量為2 kg,重量為100 kg。2 kg重物的作用面積為1 cm2,因此其壓力為2kg/cm2;另壹個重量是100 kg,它的作用面積是50平方厘米,所以它的壓力也是2kg/平方厘米;結果是兩個重量之間的平衡。這是壹種液體杠桿。
機械杠桿
您可以使用下圖中的機械杠桿示例來說明相同的情況。
1 kg貓坐在距離杠桿支點5米的地方。它可以用壹只坐在離杠桿支點1米處的5公貓來平衡杠桿,就像液壓杠桿裏的配重壹樣。
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液壓杠桿中的能量傳遞
重要的是要記住,流體在相同的作用區域上施加相同的力。
這個規律對我們處於工作狀態有很大的幫助。如果我們有兩個大小完全相同的氣缸,由於每個活塞的面積相等,當我們用10 kg的力向下壓壹個活塞時,就使另壹個活塞產生10 kg的向上推力。如果面積不相等,力也不相等。
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例如,假設系統另壹端的大活塞表面積為50平方厘米,小活塞的面積為1平方厘米。當我們對小活塞施加10公斤的力時,根據帕斯卡定律,它會
10 kg/cm2的壓力作用在大活塞的每壹個部位,所以大活塞受到的合力為500 kg。我們利用壓力以這種方式轉移能量,並使它為我們工作。
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這個能量傳遞過程中很重要的壹點就是力和距離的關系。記住,在機械杠桿中,當施加相同的力時,較輕的重量需要較長的杠桿。要把壹只5公斤的貓擡高10厘米,壹只1公斤的貓必須在杠桿下移動50厘米。
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讓我們再看壹下液壓杠桿圖,並考慮較小的活塞移動的距離。需要較小的氣缸來產生50 cm的沖程,並傳輸足夠的液體來將較大的氣缸移動1 cm。
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流動產生運動。
什麽是移動性?
當液壓系統中兩點的壓力不同時,流體流向壓力較低的點。這種流體運動叫做流動。
這裏有壹些移動性的例子。城市水廠在我們的水管中產生壓力或水位差。讓我們戰鬥吧
當水龍頭打開時,壓力差將迫使水流出。
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液壓系統中的泵產生流量。
這個裝置不斷推出液壓油。
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速率和流量
速度和流量是測量流量的兩個參數。
速度是液體流過特定點的速度。
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流量是指在規定的時間內,有多少液體流過某壹點。
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流量和速度
在液壓缸中,很容易看出流量和速度之間的關系。
我們首先要考慮要充裝的氣缸的容量,然後再考慮活塞的運動距離。
這裏油缸A長兩米,容量10L,而油缸B只有1M長,但容量也是10L。如果我們每分鐘向每個油缸泵入10升液體,兩個活塞將在壹分鐘內完成它們的全沖程;在這種情況下,A缸的活塞運動速度是B缸的兩倍..這是因為在相同的時間內,它移動的距離是B缸的兩倍。
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這就告訴我們,當兩個缸的流量相同時,小缸的運動速度比大缸快。如果我們將流速增加到20升/分鐘,我們可以在壹半的時間內裝滿氣缸室。活塞速度會快壹倍。
因此,我們有兩種方法來提高圓柱體的速度。壹是減小氣缸尺寸,二是增加氣缸流量。這樣,氣缸速度與流量成正比,而與活塞面積成反比。
壓力和力
壓力的形式
如果妳按下裝滿液體的容器的塞子,液體會堵住塞子。塞子對液體的阻力與作用在容器兩側的力相同。如果妳繼續越來越用力按塞子,容器就會損壞。
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最小阻力通道
如果妳有壹個裝滿液體的容器,容器的壹邊有壹個開口,當妳按下頂部時,液體就會從容器中流出。這是因為孔口是唯壹沒有阻力的點。
我們說,當壹個力作用在壹個封閉的液體上時,液體會從阻力最小的部分流出。
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油壓設備故障
加壓液體的上述特性在液壓設備中非常有用,但也是大多數液壓故障的根源。比如妳的系統有壹個漏洞,受壓的液體就會從這裏流出,因為液體總是在尋找最容易流動的方向。壹個典型的例子是配合件松動或損壞的密封部件漏油。
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自然的力量:大衛·鈴木電影
我們講了壓力和流量,但是壓力往往是存在而沒有流量的。
重力就是壹個很好的例子。如果我們有三個不同水位的相連容器,如下圖所示,重力使內部液體高於同壹水位。這是我們可以在液壓系統中使用的另壹個原理。
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重力的作用
重力產生的壓力將油箱中的油抽到泵中。油並不像很多人想的那樣被泵“吸”走。這臺泵的作用是把油擠出來。泵的吸油過程通常是重力將油推入泵內。
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液體重量
液體的重量也會產生壓力。潛入海底的潛水員會告訴妳,不能潛得太深。如果它們潛得太深,壓力會傷害它們。這種壓力來自水的重量。因此,還有壹個來自液體本身重量的壓力。
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壓力與深度成正比增加,所以我們可以精確計算任何深度的壓力。在插圖中,可以看到壹個10米高的平方米水柱。
眾所周知,壹立方米水的重量是1,000公斤。這個數乘以水柱高度10米,總重量為10000公斤。底部面積為壹平方米。這樣,重量分布在10000平方厘米上。如果我們把10000公斤的總量除以10000平方厘米,可以發現這個深度的壓強是1貢每平方厘米。