如圖2.1所示,A1、A2分別為液壓缸1和2的活塞面積,兩缸用管道連通。大活塞缸2內(nèi)的活塞上有重力W,當(dāng)給小活塞缸1的活塞上施加力F1時(shí),液體中就產(chǎn)生了的壓力。隨著F1的增加,液體的壓力也不斷增加,當(dāng)壓力到達(dá)平衡時(shí),大活塞缸2的活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。
圖2.1 帕斯卡原理的應(yīng)用
1-小活塞缸;2-大活塞缸;3-管道
可見(jiàn),靜壓力傳動(dòng)有以下特點(diǎn)。
●傳動(dòng)必須在密封容器內(nèi)進(jìn)行。
●系統(tǒng)內(nèi)壓力大小取決于外負(fù)載的大小。也就是說(shuō),液體的壓力是由于受到各種形式的阻力而形成的,當(dāng)外負(fù)載W=0時(shí),則p=0。
●液壓傳動(dòng)可以將力放大,力的放大倍數(shù)等于活塞面積之比。
3.靜壓力基本方程
靜止液體內(nèi)部受力情況可用圖2.2來(lái)說(shuō)明。設(shè)容器中裝滿液體,在任意一點(diǎn)A處取一微小面積dA,該點(diǎn)距液面深度為h,距坐標(biāo)原點(diǎn)高度為乙容器液平面距坐標(biāo)原點(diǎn)為Z0。為了求得任意一點(diǎn)A的壓力,可取dA·矗這個(gè)液柱為分離體,見(jiàn)圖2.2(b)。根據(jù)靜壓力的特性,作用于這個(gè)液柱上的力在各方向都呈平衡,現(xiàn)求各作用力在Z方向的平衡方程。微小液柱頂面上的作用力為p0dA(方向向下),液柱本身的重力G=ρghdA(方向向下),液柱底面對(duì)液柱的作用力為pdA(方向向上),則平衡方程為:
pdA=P0dA+ρghdA
故P=P0+ρgh。
分析上式可知:
(1)靜止液體中任一點(diǎn)的壓力均由兩部分組成,即液面上的表面壓力P0和液體自重而引起的對(duì)該點(diǎn)的壓力ρgh。
圖2.2靜止液體內(nèi)壓力分布規(guī)律
(2)靜止液體內(nèi)的壓力隨液體距液面的深度變化呈線性規(guī)律分布,且在同一深度上各點(diǎn)的壓力相等,壓力相等的所有點(diǎn)組成的面為等壓面,很顯然,在重力作用下靜止液體的等壓面為一個(gè)平面。
(3)可通過(guò)下述三種方式使液面產(chǎn)生壓力p0:
●通過(guò)固體壁面(如活塞)使液面產(chǎn)生壓力;
●通過(guò)氣體使液面產(chǎn)生壓力;
●通過(guò)不同質(zhì)的液體使液面產(chǎn)生壓力。
4.壓力的表示方法
壓力的表示方法有絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力兩種。
以絕對(duì)真空(p=0)為基準(zhǔn),所測(cè)得的壓力為絕對(duì)壓力;以大氣壓pa為基準(zhǔn),測(cè)得的壓力為相對(duì)壓力。
若絕對(duì)壓力大于大氣壓,則相對(duì)壓力為正值,由于大多數(shù)測(cè)壓儀表所測(cè)得的壓力都是相對(duì)壓力,所以相對(duì)壓力也稱為表壓力;若絕對(duì)壓力小于大氣壓,則相對(duì)壓力為負(fù)值,比大氣壓小的那部分稱為真空度。
圖2.3清楚地給出了絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力和真空度三者之間的關(guān)系。
圖2.3絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力及真空度的關(guān)系
5.液體作用在固體壁面上的力
液體流經(jīng)管道和控制元件,并推動(dòng)執(zhí)行元件做功,都要和固體壁面接觸。因此,需要計(jì)算液體對(duì)固體壁面的作用力。
當(dāng)固體壁面為一平面時(shí),流體對(duì)平面的作用力E等于流體的壓力p乘以該平面的面積么,即
F= pA