液压系统基础——力、压力、承压面积三者间的关系

本小节主要介绍液压系统中力、压力、承压面积三者间的关系。
1、帕斯卡定理帕斯卡定理可表述为：施加于静止液体上某一点处的压强，会同时、等值、且沿各个不同的方向传递。如图9中的三个压力表所示，无杆腔中的压力处处相等。

图9
2、压力液压系统中，压力是由阻力产生的，我们称之为动压。而由于重力引起的压力，我们称之为静压。

图10
静态压力是表示当流体想要运动时却受到了限制，不能发生流动。如图11所示，重物受重力的作用，将活塞杆向下压。但是由于前端的控制阀处于关闭状态，使得活塞杆无法下落。因此，被困在液压缸无杆腔中的油液获得重物的势能，获得的能量我们可以通过压力表以压力的形式中度量出来。

图11
另一方面，动态压力与流体的动能有关。因此，当流体所受阻力增大时，动态压力就增大。请看图12中的演示：当不断减小节流口的通流面积时，压力表的读数不断增加；当不断增大节流口的通流面积时，压力表的读数不断减小。

图12
有一点需要说明，当流体经过节流口时，由于摩擦等损失的存在，会导致节流口前后存在压力差。也就是说当流体经过节流口时，存在能量损失。当流体经过节流断面时，流速是最大的，即流速的增加伴随着节流断面处压力的大大降低。当流体流过节流断面之后，扩展进入更大的区域，速度下降，压力增加。但下游压力不会完全恢复到上游的压力（对比前后两个压力表的读数），这是由于较大内部紊流       和能量消耗的结果。

图13
3、伯努利定理在能量的基础那一小节，我们讲过，一个系统的总能量必须保持恒定。伯努利原理指出，当流体的动能（流体速度）减小时，那么它的压力能（压力）则必然增大。（该定理的前提是忽略流体的粘性损失）通过图14可以直观理解该原理：当减小管路中间部位的管径时，该处流速不断增加，但是压力表的数值不断减小。当增大管路中间部位的管径时，该处流速不断减小，但是压力表的数值不断增加。

图14
4、面积圆的面积计算公式为：A=πr2
这个用不着多说。在液压系统中，我们最关心的是与流体相接触的零部件的面积。比如图15中，液压缸的活塞面积。

图15
5、FPA 三角形如图16所示，我们称之为FPA三角形，它可以很直观的展示液压系统中力、压力以及被驱动面积三者之间的关系。

图16
下面我们就来看看如何应用这个FPA三角形。如果我们知道了系统压力P和液压缸活塞的面积A，那么我们就可以求出系统所传递的力F的大小。如图17所示，知道了系统压力P=250psi，活塞面积A=10in2，就可算出力F的大小为2500lbf（lbf表示英制单位，磅力）。

图17
如果我们知道了系统压力P和系统所传递的力F的大小，那么我们就可以求出活塞面积A的大小。如图18所示，知道了系统压力P=325psi，力F=2000lbf（lbf表示英制单位，磅力），就可算出活塞面积A的大小为6.15in2。

图18
如果我们知道了系统所传递的力F的大小和活塞面积A的大小，那么我们就可以求出系统压力P的大小。如图19所示，知道力F=2000lbf（lbf表示英制单位，磅力）,活塞面积A=10in2，就可算出系统压力P的大小为200psi。

图19
6、力的放大作用如图20所示，在左侧液压缸的小活塞底部施加一个较小的力，那么右侧液压缸就可以获得一个较大的举升力。从图中可知，该力被放大了5倍之多。

图20

上海洪硕机电设备有限公司(Gates.EMB DNP Gemels一级经销商）主营范围包括: 进口液压管路连接件、测试仪器仪表、管路安装用设备的销售，液压管路连接技术服务等。

主要销售的产品有: 盖茨易安毕品牌，进口硬管接头(卡套式、扩口式、焊接式)、高压胶管总成、进口快速接头、进口测试系统、进口高压球阀、法兰、管夹、旋转接头、液压泵阀等；

上海洪硕主营品牌：Gates胶管、EMB接头、DNP快速接头、Gemels球阀、MHA球阀、KLAAS旋转接头、AVIT旋转接头

上海洪硕机电设备有限公司愿意与中外企业进行多种形式的合作，以谋求共同的发展

   公司网址：www.shhsjd.com

 

免责声明：文章来源于网络，版权归原作者所有，如有侵权请联系删除