Основни понятия и принципи на хидравликата
Основни понятия и принципи.
Тази поредица от статии е предназначена за широк кръг оператори на хидравлично оборудване с различни нива на теоретично обучение в областта на хидравликата. Тази поредица от статии не е пълна и изчерпателна, но съдържа основна информация за физическите принципи на хидравличните системи и хидравличните агрегати. Статиите съдържат обзорна информация с акцент върху проблемите, които най-често създават затруднения на нашите клиенти.
Хидравликата днес е здраво вкоренена в различни машини и механизми. Хидравличните системи са широко използвани в металорежещи машини, манипулатори, подемни устройства, пътно оборудване, превозни средства, самолетни механизми, воден транспорт и др. Широкото използване на хидравлични системи вместо механични задвижващи системи се дължи главно на простотата на преобразуване на въртеливото движение на хидравличната помпа в транслационно (линейно) или въртеливо движение на хидравличния задвижващ механизъм. С правилния избор на хидравлична помпа и хидравличен задвижващ механизъм може да се постигне почти всякаква сила. Също така предимството на хидравличното задвижване е неговата компактност, малкият размер на хидравличните агрегати е следствие от високата плътност на мощността. Фигура 1 показва електрически генератор с мощност 50 kW и хидравличен двигател със същата мощност, който го задвижва. Ясно се вижда, че хидравличният двигател е със значително по-малки размери при еднаква мощност.
Концепцията за натиск.
Налягането е стойност, числено равна на стойността на действието на силата на единица площ, виж фиг. 2
Опростено, тази зависимост може да бъде представена подобно на закона на Ом в електротехниката:
Основна мерна единицаналягане - Паскал [Pa]
Да предположим, че силата F=1 Newton [N] действа върху площ от 1 m2, в този случай налягането ще бъде 1Pa. Това е много малка стойност, тъй като сила от 1 N (≈0,981 kgf) се разпределя върху площ от 1 m2. Атмосферното налягане на земната повърхност има приблизителна стойност от 100 000 Pa, което е равно на 0,1MPa (MegaPascal). В допълнение към MPa, на уредите за измерване на налягането има такива количества като kgf / cm2 (at.) И bar. Единичните съотношения са показани в таблица 1.
Таблица 1. Съотношения на единиците за налягане.
Хидростатично налягане – налягане на стълб течност в покой.
Вътре в колоната течност, под тежестта на масата течност, действаща върху определена площ, възниква налягане, което зависи от височината на колоната течност (h), плътността на течността (ρ) и ускорението на гравитацията (g).
P= ρ ∙g∙h
Ако разгледаме различни форми на съдове, пълни с една и съща течност, тогава налягането в определена точка ще зависи само от височината на течния стълб. P1=P2=P3 виж фиг. 3.
Хидростатичното налягане действа върху дъното на съда с определена сила (F1, F2, F3) и ако площите на дъното на съдовете са A1 = A2 = A3 и плътността на течността във всички съдове е еднаква, то силите, действащи върху дъното на съдовете, са равни (F1 = F2 = F3).
Законът на Паскал
Един от основните закони на хидравликата е законът на Паскал. Той гласи, че налягането в затворен съд, причинено от действието на външна сила, е равномерно разпределено във всички посоки и еднакво във всяка точка. (този закон не взема предвид хидростатичното налягане, тъй като е незначително в сравнение със стойностите на налягането, действащо в хидравличните системи). Вижте фиг.4.
Законът на Паскал се крие вбазиран на принципа на предаване на силата чрез хидравликата. Фиг.5.
Както следва от закона на Паскал, налягането във всички точки на работния флуид е еднакво, следователно:
Един прост хидравличен крик може да служи като прост пример за прилагането на този принцип.
Заключение
Тази статия описва основните принципи, използвани в хидростатичните задвижващи системи. На базата на тези закони са изградени почти всички хидравлични системи на задвижвания на машинни инструменти и мобилни машини. Познавайки само няколко закона на хидравликата, читателят ще може да извърши изчисление на мощността на хидравличния задвижващ механизъм и да оцени предимствата от използването на хидравлично задвижване.