第十二章液壓傳動的基本概念第二節液壓傳動系統的流量和壓力【學習目標】

1．撐握流量和壓力的概念。2．理解液流連續性原理和帕斯卡原理。3．掌握流速和液壓缸運動速度的計算。4．掌握壓力與負載的計算。5．理解液壓系統中壓力的建立過程。一、流量和液壓缸的運動速度1．流量單位時間內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）。換算關系為:

1m3/s=6×104L/min2．流量與速度的關系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）的運動速度活塞（或液壓缸）的運動速度等于液壓缸內油液的平均流速。v—活塞（或液壓缸）的運動速度，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定流動時，通過每一截面的流量相等，這稱為液流連續性原理。圖12-4液流連續性原理液流連續性原理表明：油液在同一管路中流動，每一截面的平均流速與該截面的面積成反比，即管徑細的地方，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）根據液流連續性原理，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。 液壓傳動系統中的壓力可分為低壓、中壓、中高壓、高壓和超高壓五個等級。五個等級的壓力范圍如表12-1所示。表12-1壓力等級等級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）及應用靜止油液的壓力具有下列特點：（1）靜止油液中任意一點所受到的各個方向的壓力都相等，這個壓力稱為靜壓力。（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，施加于靜止液體上的某點壓力將以等值同時傳遞到液體內各點，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，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原理來進行工作的。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．壓力的產生密閉容器內靜止油液的壓力是受到外力擠壓作用而產生的。四、液壓系統中壓力的建立2．壓力的大小壓力的大小取決于負載，并隨負載的變化而變化。4．并聯負載的壓力值壓系統某處有幾個負載并聯時，系統壓力的大小取決于克服負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、從小到大迅速進行的思考與練習1．什么是液壓傳動的流量、壓力？它們的單位分別是什么？2．什么是液流連續性原理？什么是帕斯卡原理？3．液壓系統中的壓力建立過程有何特點？4．圖12-9所示為液壓千斤頂原理圖，已知：壓動手柄的力F=200N，作用點到支點的距離為500mm，小活塞鉸鏈到支點的距離為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，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。兩液壓缸工作時負載分別是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，不計損失，試計算