为什么液压系统会产生那么大的力?

用户50818319696


很多人理解不了压力和压强的区别。换个思路去解释,能量守恒原理。想像成杠杆原理,大力臂×小力=小力臂×大力

泵:输出流量(液压油),特点:高转速(大力臂)×小排量(小力)。

油缸:慢速(小力臂)×大排量(大力)

两者的介质为液压油,理论不可压缩。

用过千斤顶的不难理解,手压杆的运动距离很大,用力较小,油缸顶着的力很大,但行程较慢。


铅笔93643727


答:液压系统是利用流体静力学中的帕斯卡定律,使用油或者其他液体,把压力在液体中传递,从而实现小压力控制大压力,有点类似杠杆原理。


液体的可压缩性一般非常小,于是在流体静力学中,均认为液体是不可压缩的;在不可压缩的静止液体中,任何一点受到外力产生的效果,会瞬间传递到流体的各点,这就是帕斯卡定律。

根据帕斯卡定律,对于上面的两个连通水缸,任一水平面上的压强必然是相等,如果两个活塞处于同一水平线,那么活塞所受压强就有:

P1=P2;

根据压强公式有:

F1/S1=F2/S2;

既是:

F1/F2=S1/S2=C;

可见,两个活塞所受压力之比,等于活塞面积之比,而且与压强的大小无关;利用这个原理,我们就可以使用较小的力,来产生较大的力,付出的代价就是较小的力位移更大,类似杠杆原理。


比如我们拿一个打针用的针筒,把针头去掉后,用手把出气口轻轻堵住,就需要使用更大的力来推动活塞前进,这与液压系统的原理是一样的。

在液压系统中,以水作为介质的叫做水压机,以油作为介质的叫做油压机,由于液压机内的压力都很高,所以可以把重力造成的压差忽略掉。


液压系统在很多地方有应用,而且容易实现无级操控和高精度操控,比如其中一种千斤顶,就使用了液压原理,如下图:

液压机是液压原理的一大应用,可以产生100Mpa以上的超高压,以及数百吨的压力,是重工业生产当中的重要设备。


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艾伯史密斯


这里涉及到的核心原理就是——帕斯卡定律:在一个密闭容器内充满液体,容器外任一点受力所产生的压强都会被等大的传递到液体各处<strong>

这个知识点实际上在初中物理就有接触,而且小编当时记的很清楚,我的物理老师说外面用的液压传动装置(比如液压千斤顶),原理就是这个帕斯卡定律。

用数学公式来表达则更加清楚,一幅超经典的图(见下图)

容器两边各有两块大小不一的活塞,给右边小活塞一个向下的力F1,由于小活塞面积为S1,因此产生的压强P1=F1/S1,根据帕斯卡定律,容器左边的活塞也会受到相同的压强,因此P2=P1,而P2又等于F2/S2,所以这个向上的力F2就等于F1*S2/S1,可以看出F2大于F1,并且两活塞面积差越大,F2就越大。

不过有得必有失(能量守恒),获得的力F2大了,那么大活塞上升的位移就小了。但即便如此,这个原理对于生产实践仍有重要的指导意义。

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赛先生科普


很多机械设备都用液压系统来驱动执行机构,生活中看到的挖土机、推土机、起重机、甚至车子的刹车系统也是用液压系统来驱动的。其实液压系统的基本原理简单,通过不可压缩的某种油作介质,把作用一点的力传递到另一点,在这一传递过程而力通常是增大的。因为用的液体介质油是不可压缩的,所以几乎所有的作用力都被传递到另一点。


为什么液压系统会产生那么大的力?

液压系统的精妙之处就是其能进行增压/减压非常简单,因此只需更改活塞头或气缸的尺寸即可。介质油在液压系统中每个作用点的压力是相同的,即P1 =P2=P3=………Pn。这里的P是压强(pa)那么P=F/S,F是作用力(N),S是活塞的受力面积(m^2)。假如施加在较大活塞上的受力面积较大,活塞受到的作用力F也比较大,即F=PS,压强P不变的情况下,受力面积S增加,则F也增加。

假设两个受力面积不同的活塞,例如第一个活塞的直径为4cm,第二个活塞直径为8㎝,那么S2/S1=πr2^2/πr1^2=4,因此第二个活塞的受力面积是第一个活塞的4倍。那么F1=P1S1,F2=P2S2,又因为P1=P2,所以F2/F1=4,因此作用在第一个活塞上的力要是作用在第二个活塞上的力就变为原来的4倍,因此受力面积大的活塞的推力大。



所以说液压系统的压力大,这里压力不是压强而是作用力,在压强一定的情况下,而执行机构的活塞受力面积就会改变及气缸的尺寸的改变,则作用力也在变化,而且用的油是不可压缩的,因此除了在传递过程中的压力损外其余的力几乎都作用在活塞上。


Talk工控小白


阿基米德曾说过:给我一个支点,我能撬起整个地球。液压系统可以产生那么大的力和这个比较相似。

现在应用液压系统较多的都是在工程机械上,例如挖掘机、起重机、压路机等跟工程相关的,这类机械的特点就是要求能产生足够的可持续应用的力。

经典的液压系统一般分为几个部分:液压动力机构(电机带动泵)、液压执行机构(马达、缸)、液压控制机构(换向阀、安全阀、溢流阀等)。除此之外就是液压油箱,给整个液压系统提供足够的工质。上边说的几乎在每个液压系统中都能找到。


液压系统的核心原理就是帕斯卡定律,液态被默认为不可压缩流体,作用在静止流体上的力会瞬间传至流体的任一点。这意味着在等高处的液体压强相当P1=F1/S1=F2/S2=P2,从公式就可以看出来,通过液体传递的力因为作用面积的增大,最后受力也变大。

液压系统比较怕的就是污染,尤其是对液压油的污染,第二点就是各主要元件的泄漏问题。所以检查液压系统的毛病,一般都是这两方面。



科学黑洞


为什么液压系统会产生那么大的力?物理中有能量守恒定律,但是没有力的守恒,能量守恒定律就是力的超级放大器。

最简单的是杠杆,力乘以移动距离就是能量,移动距离越小,力就越大。在无摩擦的斜面上推动物体,物体运动的距离时斜面长度。因为物体横向移动时重力不做功,重力的作用距离是物体上升的高度,所以推力等于斜面长度除以高度,完全不需要复杂的受力分析。



在液压系统中,两边的液体升高或者降低相同的体积,升高或者降低的距离和截面积成反比,升降距离小的一边,受力就大。

任何时候,都可以通过减小运动距离放大力,或者增加运动距离缩小力。


飞鱼科普


看一个实验,金属球壁上朝向不同方向开有多个小孔,在金属球中灌满水后,将金属球的进水口与打气筒相连,用力推动打气筒,可以看到金属球的各个小孔都有水喷出。表明打气筒活塞加在水上的压强被水传到各个小孔处,进一步的实验表明,加在密闭液体上的压强,能够被液体大小不变的向各个方向传递,这就是著名的帕斯卡定律,上面实验用到的仪器就叫帕斯卡球。



液压传动装置的工作原理可通过下图说明,


大小液缸底部连通,在两液缸的液面上加上活塞,液缸内的液体被密闭。设小液缸的横截面积为S1,大液缸的横截面积为S2。当小活塞对液体施加的压力为F1时,小活塞对液体施加的压强p1=F1/S1,根据帕斯卡定律,液体对大活塞的压强p2=p1=F1/S1,则液体对大活塞的压力F2=p2S2=F1S2/S1,因为S2>S1,所以F2>F1,表明在小活塞上施加不大的压力,在大活塞上可以获得很大的压力。并且,大活塞的面积是小活塞的面积的几倍,在大活塞上获得的压力就是加在小活塞上的压力的几倍。


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258星星


液压系统就是液态的杠杆,液压油缸及液压油管内的压强是一样的,进油管直径小,产生相同的压强需要施加的压力小,而做功端缸体直径大,换算出的压力就大,压力÷受力面积=压强,液压系统内压强相等,即可以表述为f÷s=F÷S,f为油管压力,s为油管横截面积;F为油缸压力,S为油缸横截面积,S>s,则F>f,S与s面积相差的越大,做功端的压力就越大,与杠杆相似,支点两段长度相差越大,平衡状态下两段的力相差就越大。换句话说,给我足够大的缸体和足够多的液压油,我就能推动地球(玩笑)


早起猎人


已经知道液压的力量非常大,那么必须了解液压油的流量大小来决定工具动作的快与慢。在输出油管部位安装控制开关,就可以随心所欲控制劳动工具灵活动作


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