压力 p(物理概念是压力)是单位面积上的力,与负载的大小有关,即
p=F/A (2-1)
公式中的 p-压力(俗称压强)(兆帕);
F-负载力(通常称为外力)(牛顿);
受荷载力作用的横截面积(mm²)。
在不考虑机械和流体摩擦、流体流动阻力(包括阻力和局部阻力)等因素的情况下,该公式(2-1)解释了物理意义:施加到液压执行器上的外部负载力(F \)产生液压系统流体压力。然后,液压执行器对流体产生该流体压力。
这表明液压系统的压力来自外部负载。因此,根据公式 (2-1),可通过选择面积 A 来确定系统可承受的最大压力。外部负载可分为两种类型。一种是产生直线往复运动的负载力 (F)。另一种是产生旋转运动的扭矩 (M)。当外部负载为扭矩时,电机中的压力(p)与背压(p_0 = 0)可由公式(2-2)得出。此时,可以认为压力\( p\) 是由外部负载提供的扭矩\( T\) 决定的,即
p=T/V (2-2)
公式中 p-压力(兆帕);
T 负载外部扭矩(牛顿-米);
V 液压马达排量(mL/r)。

当液压外部负载力或扭矩的作用方向与液压执行器的运动方向相同时,我们称这种外部负载为 "负负载"。或者,我们也可以将其称为 "过载"。例如,起重机下落的重量或同向运动物体的自重。在这种情况下,执行机构的进油腔会在一段时间内呈现真空状态。因此,这会导致回油腔停滞,变得无法控制,并可能造成危险。此外,即使系统设计考虑了负负载条件,系统在运行过程中仍会出现能量损失。因此,这种能量损失会导致严重的系统发热和其他问题。
根据国家标准,流体传动系统压力可分为以下标准等级:
表 2-1 流体传动系统及部件公称压力系列(GB/T2346-2003)
(单位:兆帕)
| 1 | [1.25] | 1.6 | [2] | 2.5 | [3.15] | 4 | [5] | 6.3 | [8] | 10 | ||
| 12.5 | 16 | 20 | 25 | 31.5 | [35] | 40 | [45] | 50 | 63 | 80 | 100 | |
| 125 | 160 | 200 | 250 |
注:括号中的值为非首选值。
表 2-1 中的公称压力系列是以国家标准 GB321-1980 中规定的优先系数 \(q_r\)作为理论公比对各种量进行分级后给出的。理论公比 \(q_r\),定义为 \(\sqrt[r]{10}\)(r = 5、10、20、40)。表 2-2 列出了液压系统和元件的压力分类。
表 2-2 液压系统和元件的压力分类
| 压力类别 | 欠压 | 中压 | 中压和高压 | 高压 | 超高压 |
| 压力值/兆帕 | 0~6.3 | 8.0~21 | 25~31.5 | 35~63 | >70 |
| 典型应用 | 机床 | 农机 | 挖掘机械 | 压力机 | 救灾设备 |
上述压力分类概念基于液压技术的发展。目前,液压泵制造商正在从标称压力 31.5MPa 向 35MPa 级发展。先进的制造商,尤其是大型制造商,已将其产品开发到 42 至 48 MPa 级。这些产品已出现在其产品目录中。最高压力等级的产品已达到 63MPa(由博世力士乐生产),见表 2-3。
表 2-3 液压元件的压力应用值
| 应用行业 | 机床 | 造船 | 压机 | 建筑机械 | 最新发展 | 预期发展 |
| 压力值/兆帕 | 21 | 25 | 35~63 | 31.5~35 | 42~48 | 56~63 |
在对产品应用流体压力概念时,我们通常会规定产品(如液压泵)可承受的最大压力。该压力应能保证产品在设计寿命内持续工作。无论产品是连续运行还是短暂达到某个极限,都应如此。由此可得出以下压力值指标:
(1) 最大元件工作压力 (p_{max}\) 系统短暂运行期间液压元件的最大允许工作压力。
(2) 元件最低工作压力 指系统稳态工作条件下液压元件(泵)允许的最低工作压力。
(3) 元件峰值压力 (p_{p}\) 系统允许液压元件在瞬间达到的最高压力。
(4) 标称元件压力 指系统连续运行的稳态条件下,液压元件的最大允许工作压力。

不同的制造商在其产品样本中使用上述压力值指标。在许多情况下,最大工作压力和标称压力基本相同。不过,差异主要来自于制造商的强调,这有助于方便用户选择。
这里需要强调的是,压力的形成源于负载。压力的形成与系统的流速或其形成无关。压力和流量只有在流体流动的情况下才相关,即伯努利方程。
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