液壓系統(tǒng)
當(dāng)質(zhì)疑什么是液壓時(shí),必須提到它是一種流體和能量傳輸技術(shù),這是某些機(jī)構(gòu)工作所必需的兩個(gè)要素。例如,液壓泵。
什么是液壓?
水力學(xué)是“負(fù)責(zé)研究流體的行為和運(yùn)動(dòng)的學(xué)科。它分為流體靜力學(xué)或流體靜力學(xué)(研究靜止的流體)和流體動(dòng)力學(xué)或流體動(dòng)力學(xué)(研究運(yùn)動(dòng)的流體)。
這個(gè)來自伊達(dá)爾戈州自治大學(xué) (UAEH) 的定義補(bǔ)充說,流體是所有那些不斷變形的物質(zhì),也就是說,“在切向應(yīng)力的作用下,無論多么小”都會(huì)流動(dòng)。
流體不僅是固態(tài),還可以是氣體;兩者的區(qū)別在于流動(dòng)性,因?yàn)榍罢叩念w粒流動(dòng)性更大,并且占據(jù)了一定的體積。
這個(gè)物理和工程分支專注于研究日常應(yīng)用中流體的平衡和運(yùn)動(dòng)。例如:衛(wèi)生、灌溉、管道和用品等。
由于流體對(duì)該學(xué)科的重要性,有必要提及它們的一些特性,因?yàn)樗鼈兪抢斫庖簤合到y(tǒng)的組成部分及其工作原理的基礎(chǔ)。根據(jù)UAEH,這些屬性是:
- 它定義的體積和中間熵(熱力學(xué)量級(jí))。
- 其顆粒之間的吸引力(小于固體,大于氣體)。
- 它們根據(jù)所處的溫度而呈現(xiàn)的狀態(tài)變化。
- 它們對(duì)氣體的密度越高。
- 它的溶解度,比在固體中的快,在氣體中的慢。
從這些信息中,我們可以具體說明什么是液壓。該學(xué)科包括通過液壓回路增加流體的壓力,以便所述壓力對(duì)氣缸施加直接功,通常存在于液壓泵和閥門中。
液壓
有助于理解該主題的概念之一是液壓力,因?yàn)樗侵苯幼饔迷谝簤焊咨系脑?,因此?dāng)被流體擠壓時(shí),它會(huì)執(zhí)行諸如打開門之類的動(dòng)作。
液壓力是一個(gè)與帕斯卡定律相關(guān)的概念,我們稍后會(huì)看到。但是,我們可以提到,在液壓回路中,力是對(duì)來自機(jī)械泵的流體進(jìn)行加壓的原因。
危地馬拉拉斐爾蘭迪瓦爾大學(xué)的一份文件解釋說:“當(dāng)泵壓的流體被限制在限制區(qū)域內(nèi)時(shí),例如氣缸體內(nèi),就會(huì)產(chǎn)生壓力,這可以用來促進(jìn)工作?!?/span>
水力學(xué)理論基礎(chǔ)
現(xiàn)在可以很方便地明確指出,液壓是一項(xiàng)多年前出現(xiàn)的技術(shù),特別是與被認(rèn)為是該學(xué)科的創(chuàng)造者的阿基米德一起出現(xiàn)的技術(shù)。這位希臘物理學(xué)家和發(fā)明家假設(shè)“每個(gè)浸入液體中的人都會(huì)經(jīng)歷從下向上的推力,其重量等于被排出的液體的重量?!?/span>
在阿基米德對(duì)水力學(xué)做出的工作和假設(shè)之后,亞歷山大的工程師赫倫發(fā)現(xiàn)流體中沒有靜水壓力,但當(dāng)流體所停留的物體是沉積物的壁時(shí),就會(huì)注意到這一點(diǎn)。
所有這一切都在 Edmundo Pedroza 的《基本液壓學(xué)》一書中進(jìn)行了解釋,他在書中詳細(xì)介紹了一些理論基礎(chǔ)和歷史時(shí)刻,這些理論基礎(chǔ)和歷史時(shí)刻使我們今天所知的這門學(xué)科的應(yīng)用成為可能。例如,在 Blaise Pascal 的貢獻(xiàn)之前,意大利人 Benedetto Castelli 在該主題上做出了最重要的貢獻(xiàn)之一:流量測(cè)量。
目前我們知道,流量是流體在一定時(shí)間內(nèi)通過表面的體積,一般以升為單位,時(shí)間以秒為單位。
帕斯卡定律或原理
為了更清楚地了解液壓是什么,有必要談?wù)勁了箍ǖ呢暙I(xiàn),特別是以他的名字命名的定律。該法于 1650 年左右制定,重點(diǎn)關(guān)注施加在流體上的壓力,如以下UAEH 定義中所述:
“施加在封閉的、不可壓縮的流體中的任何地方的壓力在整個(gè)流體的各個(gè)方向上均等地傳遞。也就是說,整個(gè)流體的壓力是恒定的。
這個(gè)原理可以用一個(gè)空心球來驗(yàn)證,空心球必須在不同的點(diǎn)被刺穿,并輔以一個(gè)柱塞。“通過用水填充球體并使用柱塞對(duì)其施加壓力,可以觀察到水以相同的壓力從所有孔中流出,”UAEH 指定。
該定律最著名的應(yīng)用之一是液壓機(jī),這是一種由兩個(gè)氣缸組成的機(jī)器,這些氣缸具有不同直徑的活塞,由于液體(通常是油)所在的管子相互連接。
伯努利定律
另一個(gè)對(duì)正確應(yīng)用液壓至關(guān)重要的定律是伯努利定律,它是在帕斯卡原理之后近一個(gè)世紀(jì)制定的。它的出現(xiàn)很重要,因?yàn)樗_定了流體的能量是由三個(gè)因素引起的:運(yùn)動(dòng)、壓力和高度。
因此,當(dāng)液壓系統(tǒng)中沒有摩擦造成的損失時(shí),能量總和將保持不變。以此,瑞士人丹尼爾·伯努利(Daniel Bernoulli)表明,這三個(gè)變量不能相互獨(dú)立地修改,而是由整個(gè)系統(tǒng)中存在的機(jī)械能決定的。
伯努利的貢獻(xiàn)使流體力學(xué)作為一門科學(xué)誕生成為可能,并且與帕斯卡的工作一起,多年來,有可能開發(fā)出用于泵送和再循環(huán)流體的液壓泵等機(jī)械。