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1、液压系统的物理学基础,液体的压力,压力：液体的压力是指液体在单位面积上所受的作用力，用p表示。,P=,F,A,p=液体的压力（Pa）F=力（N）A=面积（m2）,单位：工业中常用的单位为巴（bar）。1bar=1105 Pa(N/m2)=0.1 MPa1MPa=1106 Pa 1bar=14.5 磅/英寸2,液体静压力的特性：1、液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内法线方向一致。2、静止液体内，任意点处的静压力在各个方向上都相等。,已知：力F=100kN，工作压力p=350bar求：活塞的直径d。解：查表得：d=60 mm,利用图表计算液体的压力,液体静力学的基本方程,p=p0+gh,静止
2、液体中任一点处的静压力是作用液面 上的压力p0和液体重力所产生的压力 gh之和。当液面与大气接触时，p0为 大气压力p大气压，故p=p大气压+gh 液体静压力随液深呈线性规律分布。离液面深度相同的各点组成了等压面，此 等压面为一水平面。,压力的表示方法,绝对压力：以绝对真空为基准进行度量而得到的压力值（pa）。相对压力：以大气压为基准进行度量而得到的压力值（pg）。真空度：绝对压力不足大气压的那部分压力值。,绝对真空100%真空,真空度,绝对压力,相对压力（表压力）,大气压=1.013bar,帕斯卡原理,帕斯卡原理：在密闭的容器内，由外力施加于静止液体表面所产生的压力，将等值且同时地传递到液体
3、内部各点（静压传递原理）。,力的倍增,行程的倍增,压力的倍增,液体的流量,流量：单位时间流过某一通流截面的流体的容量（体积）。,Q=流量（m3/s）V=容量（m3）t=时间（s）,液压缸工作时，活塞运动的速度就等于缸内液体的平均流速。活塞运动速度的大小由输入液压缸的流量来决定：,Q=进入液压缸的流量A=液压缸活塞的有效作用面积v=液压缸活塞的运动速度,层流和紊流,液流连续性方程,伯努利方程,V12/2,V22/2,p1/,p2/,gh1,gh2,液压传动的能量损失-压力损失,V=液流的平均流速=液体的密度=沿程阻力系数，适用于层流和紊流。圆管层流：金属管=75/Re，橡胶管=80/Re紊流：当
4、2.3103Re105时，可取0.3146Re-0.25,液压传动的能量损失-压力损失,液压传动的能量损失-总压力损失,液压传动的能量损失-流量损失,主要泄漏部位：元件和集成块之间的固定联接面；管接头的螺纹联接处；液压缸的滑动面；轴伸的转动部位；阀孔和阀芯的间隙等。,位能,压力能,动能,热能,功率,效率,输出功率与输入功率之比为效率（）,效率=,输出功率,输入功率,容积效率（v）：它涉及到泵、马达和阀的内部和外部的泄漏引起的损耗。是泵的实际流量与理论流量的比值。液压机械效率（hm）：它涉及到泵、马达和油缸内的摩擦所造成的损耗。是泵的理论驱动转矩与实际驱动转矩之比。在泵、马达和油缸中，由于能量转
5、换所造成的总损耗可以从给定的总效率（ges）并以下式来计算：ges=v hm,输入功率与输出功率,P=pQ,液压功率,PE=2nEME,电机向泵提供的输入功率,PA=2nAMA,PA=FV,油缸或马达,5%10%,阀管道,10%,泵,10%,电动机,5%,液压功率损耗,25%/30%,输出功率PA,70%/75%,EI 电功率 stung,液压冲击和气穴现象,液压冲击在液压系统中，由于某种原因而引起油液的压力在瞬间急剧上升，这种现象称为液压冲击。1，当管道内的液体运动时，在某一瞬时将液流通路迅速切断（如阀门迅速关闭），则液体 的流速将突然将为0。2，液压系统中的高速运动部件突然制动时。如液压缸
6、运动到底时。3，当液压系统中的某些元件反应不灵敏时,气穴现象在液压系统中，如果某处的压力迅速下降至低于空气分离压时，溶于油液中的空气游离出来形成气泡，这些气泡夹杂在油液中形成气穴，这种现象称为气穴现象。为了避免气穴现象的产生，我们可以减小阀口的压降，希望阀口前后的压力比P1：P2小于3.5。整个系统的管道应尽可能做到平直，避免急弯和局部窄缝，密封要好，配置合理。,液压冲击和气穴现象,气蚀,所谓气蚀就是工件材料表面上最小颗粒的丢失。它发生在液压器件（泵和阀）的控制边缘。,V3V4,-0.3 bar,V3,V4,狭窄部位的压力降,相对真空,压力(bar),0,3,2,1,0.7,压力降,压力中断,谢谢！,
