压力形成--压力与流体的关系及其控制回路

压力 p(物理学概念是压力)是单位面积上的力,与负载的大小有关,即

p=F/A

在公式中

  • p - 压力(通常称为应力)(兆帕)
  • F - 负载力(通常指外力)(牛顿)
  • A - 承受载荷的横截面积(平方毫米)

在不考虑机械和流体摩擦、流体流动阻力以及阻力和局部阻力等其他因素的情况下,公式 (2-1) 的物理意义变得更加清晰。具体来说,液压系统的流体压力来自施加在液压执行器上的外部负载力 F。因此,该压力是通过液压执行器产生的。换句话说,液压执行器产生了这一压力。

这表明 液压系统的压力来自外部负载。因此,我们根据公式(2-1)选择面积 A 来确定系统可承受的最大荷载。外部负载可分为两类:一类是负载力 (F)输出直线往复运动,另一个是扭矩 (M),输出旋转运动。当外部负载为转矩时,在电机背压 P₀ = 0 的条件下可得出公式(2-2),此时可认为力为 pp 由扭矩提供的外部负载 T 决定。

p=T/V

在公式中

  • p - 压力(兆帕)
  • T - 外部负载扭矩(N-m)
  • V - 液压马达排量(毫升/转)

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。我们称这种外部负载为 "负负载 "或 "超出负载(超限运行)"(如起重机自重下降、物体自重和运动方向相同)。在这种情况下,执行器在一定时期内,进油腔会呈现真空状态,回油腔容易失速,导致无法控制,十分危险。即使设计考虑了负负载情况,系统在运行过程中仍会出现能量损失。这种损失会导致严重的系统发热和其他问题。

对于流体传动系统的力,可根据国家标准选择以下标准等级:

表 2-1 流体传动系统和部件的公称压力系列(GB/T 2346-2003)
(单位:兆帕)
1[1.25]1.6[2]2.5[3.15]4[5]6.3[8]10
12.516202531.5[35]40[45]506380100
125160200250
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 GB 321-1980 中规定的优先系数 qᵣ 作为理论公称比,并对各种量进行分级后得出的。理论公称比 qᵣ 定义为 ʳ√10 (r = 5, 10, 20, 40).表 2-2 显示了液压系统和元件的受力分类。

表 2-2 液压系统和元件压力分类
压力类别低气压中压中压和高压高压超高压
压力值/兆帕0~6.38.0~2125~31.535~63>70
典型应用机械农机推土机压力机救灾设备

上述分类概念基于液压技术的发展。目前,液压泵制造商正在将公称压力从 31.5 兆帕提高到 35 兆帕。先进的制造商,尤其是大型制造商,已将其产品开发到 42-48 兆帕。这些产品已经出现在他们的产品目录中。最高压力已达到 63 兆帕,见表 2-3。

表 2-3 液压元件的压力应用值
应用行业机械造船压力机建筑机械最新进展预期发展
压力值/兆帕212535~6321.5~3542~4856~63

将流体压力的概念应用于产品时,通常会指定最大力。

以下是修改后的句子,开头各不相同:

1.该力定义了产品有效运行的最高级别。
2.这个力代表了产品的设计极限。
3.这种力量保证了产品的使用寿命。

无论产品是液压泵还是其他类型的泵,这一点都适用。它还包括产品是否能保证连续运行。此外,它还考虑了产品短暂达到某一极限值时的情况。由此可得出以下力值指示:

  1. 元件最大工作 Pₘₐₓ 指系统短暂工作时液压元件的最大允许工作力。
  2. 元件最小工作 Pₘᵢₙ 指液压元件(泵)在系统稳定工作状态下的最小允许工作力。
  3. 元件峰值 pₚ 是指系统允许液压元件承受的瞬时最大力。
  4. 元件额定 pₙ 是指液压元件在连续工作时,在系统稳定状态下可承受的最大工作力。

每个制造商的产品样本通常都使用上述力值指标。不过,最大工作力和标称力主要因制造商的侧重点不同而有所区别。因此,这种区别有助于方便用户选择。

这里需要强调的是,力的形成源于负载。力的形成与系统的流速无关。伯努利方程只在流体流动的情况下将压力和流量联系起来。

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