12－2液压传动系统中流量和压力

第十二章液压传动的基本概念第二节液压传动系统的流量和压力【学习目标】

1．撑握流量和压力的概念。2．理解液流连续性原理和帕斯卡原理。3．掌握流速和液压缸运动速度的计算。4．掌握压力与负载的计算。5．理解液压系统中压力的建立过程。一、流量和液压缸的运动速度1．流量单位时间内流过管路或液压缸某一截面的油液的体积，称为流量，用符号qv表示。流量的国际单位为m3/s（米3/秒），工程上常用单位为L/min（升/分）。换算关系为:

1m3/s=6×104L/min2．流量与速度的关系1）油液通过管路或液压缸的平均流速—油液通过管路或液压缸的平均流速，m/s；qv—油液的流量，m3/s；A—管路的通流面积或液压缸的有效作用面积，m2。（2）活塞（或液压缸）的运动速度活塞（或液压缸）的运动速度等于液压缸内油液的平均流速。v—活塞（或液压缸）的运动速度，m/s；qv1—流入液压缸的流量，m3/s；qv2—流出液压缸的流量，m3/s；A1—液压缸无杆腔有效作用面积，m2；A2—液压缸有杆腔有效作用面积，m2。二、液流的连续性原理理想液体（既无粘性又不可压缩的液体）在无分支管路中作稳定流动时，通过每一截面的流量相等，这称为液流连续性原理。图12-4液流连续性原理液流连续性原理表明：油液在同一管路中流动，每一截面的平均流速与该截面的面积成反比，即管径细的地方，流速大；管径粗的地方，流速小。例12-1如图12-5所示的液压千斤顶简图中，小活塞面积A1=1.13×10-4m2,大活塞面积A2=9.62×10-4m2，油管的截面积A3=1.3×10-5m2，若小活塞下压速度v1=0.2m/s，试求大活塞的上升速度v2和油管内油液的平均流速v3。图12-5液压千斤顶简图解：小活塞排出的流量：qv1=A1v1=1.13×10-4×0.2=2.26×10-5（m/s）根据液流连续性原理，流入大活塞腔的流量为：qv2=qv1大活塞的上升速度为：（m/s）同理：qv3=qv1(m/s)二、压力及其特性1．压力油液单位面积上承受的作用力称为压力。图12-6压力的产生p—油液的压力，Pa；F—作用在油液表面的外力，N；A—油液表面的承压面积，即活塞的有效作用面积，m2。

压力的单位为Pa（帕斯卡），常用单位还有Mpa（兆帕），1Mpa=106Pa。 液压传动系统中的压力可分为低压、中压、中高压、高压和超高压五个等级。五个等级的压力范围如表12-1所示。表12-1压力等级等级低压中压中高压高压超高压p/MPa≤2.5>2.5～8>8～16>16～32>322．静压传递原理（帕斯卡原理）及应用静止油液的压力具有下列特点：（1）静止油液中任意一点所受到的各个方向的压力都相等，这个压力称为静压力。（2）油液的静压力方向总是垂直指向承压表面。（3）在密闭容器内，施加于静止液体上的某点压力将以等值同时传递到液体内各点，这称为帕斯卡原理，又称为静压传递原理。图12-7液压千斤顶简图如图12-7所示液压千斤顶简图，按帕斯卡原理，在密闭容器内，大、小活塞处的液体的压力p1、p2是相等的，即W/A2=F/A1。所以，在小活塞上施以较小的力，可以推动大活塞上较大的重物，大活塞上的重力是小活塞上力的A2/A1倍。液压千斤顶就是利用这个原理来进行工作的。例12-2

如图12-7所示的液压千斤顶简图中，小活塞面积A1=1.13×10-4m2,大活塞面积A2=9.62×10-4m2，若小活塞上的作用力F=5.78×103N，试问密封容积内的压力为多少？大活塞能顶起的重物重量W为多少？图12-7液压千斤顶简图解：密封容积内的压力为：5.115×107Pa（N）活塞能顶起的重物重量W为：=51.15MPa1．压力的产生密闭容器内静止油液的压力是受到外力挤压作用而产生的。四、液压系统中压力的建立2．压力的大小压力的大小取决于负载，并随负载的变化而变化。4．并联负载的压力值压系统某处有几个负载并联时，系统压力的大小取决于克服负载压力值中的最小值。3．压力的建立过程压力的建立过程是从无到有、从小到大迅速进行的思考与练习1．什么是液压传动的流量、压力？它们的单位分别是什么？2．什么是液流连续性原理？什么是帕斯卡原理？3．液压系统中的压力建立过程有何特点？4．图12-9所示为液压千斤顶原理图，已知：压动手柄的力F=200N，作用点到支点的距离为500mm，小活塞铰链到支点的距离为20mm，小活塞3的有效作用面积A1=1×10-3m2，大活塞8的有效作用面积A2=10×10-3m2，试求：（1）作用在小活塞上的力F1为多少？（2）系统中的压力为多少？（3）顶起的重物的重量为多少？（4）若小活塞的下降速度为10m/min，则大活塞的上升速度为多少？（5）若要求提升的重物重量为10kN，那么施加在手柄的力为多少？5．如图12-10所示液压系统，两液压缸无杆腔的有效工作面积分别是A1=6×10-3m2,A2=12×10-3m2。两液压缸工作时负载分别是F1=12kN,F2=36kN。定量泵额定流量为1.8×10-3m3/s，溢流阀的开启压力p=5MPa，不计损失，试计算