第三章 液压系统的能量和功率

液压系统的能量和功率

第三章 液压系统的能量和功率 (Energy and Power in Hydraulic Systems) )3.1概述(INTRODUCTION) 概述( 概述 ) 在液压系统中，油液在大气压下进入油泵， 在液压系统中，油液在大气压下进入油泵，这个压 力称为吸油压力。当油液通过油泵时， 力称为吸油压力。当油液通过油泵时，油液压力的增加 使其势能显著增加。当油液流过管道、阀和管接头时， 使其势能显著增加。当油液流过管道、阀和管接头时， 因摩擦作用引起这些能量损失。 因摩擦作用引起这些能量损失。摩擦能量的损失表现为 热能。在输出装置(液压执行元件) 热能。在输出装置(液压执行元件)上剩余的能量传递 给负载完成有用的工作。 给负载完成有用的工作。这实质上是能量传递在液压系 统中的循环。 统中的循环。油泵将能量加入系统并传递到系统执行元 件用来驱动外负载。 件用来驱动外负载。 一个液压系统本身是没有能源的。这个能源是驱动 一个液压系统本身是没有能源的。

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油泵的原动机(如电机或一种内燃机)。事实上， )。事实上 油泵的原动机(如电机或一种内燃机)。事实上，一个 液压系统仅仅是一个能量传递系统。为什么不取消液压 液压系统仅仅是一个能量传递系统。 传动而直接将原动机与机械设备连接起来？ 传动而直接将原动机与机械设备连接起来？回答是在传 递功率方面液压系统优点非常强。 递功率方面液压系统优点非常强。这些优点包括调速方 变向容易、易于过载保护、功率- 便、变向容易、易于过载保护、功率-单位重量比高以 及发生故障的情况下危险性小。 及发生故障的情况下危险性小。 能量守恒定律表明能量既不产生也不消失。这就意 能量守恒定律表明能量既不产生也不消失。 味着系统中任何部位能量的总和保持恒定。 味着系统中任何部位能量的总和保持恒定。能量总和包 含因高度和压力而表现出的势能与因速度而表现出的动 如果所有的能量改变了， 能。如果所有的能量改变了，那么真正说明液压系统总 是能量守衡的。这将用伯努利原理来完成， 是能量守衡的。这将用伯努利原理来完成，当油液经过 液压系统时注意这些变化表现在势能和动能的变化。由 液压系统时注意这些变化表现在势能和动能的变化。 于摩擦产生的能量损失变成热能，由油泵输入机械能， 于摩擦产生的能量损失变成热能，由油泵输入机械能， 负载执行元件输出机械能。 负载执行元件输出机械能。

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3.2 能量守恒(CONSERVATING OF 能量守恒( ENERGY) ) 能量守恒定律表明了能量既不能产生也不能消失。 能量守恒定律表明了能量既不能产生也不能消

失。 其意味着系统的能量总和在任何情况下都是恒定的。 其意味着系统的能量总和在任何情况下都是恒定的。总 能量包括因高度和压力而表现出的势能和因速度而表现 出的动能。我们来探讨这三种能量。 出的动能。我们来探讨这三种能量。 1.势能(EPE):如图所示为一距离基准面高度为 势能( ):如图所示为一距离基准面高度为 势能 ):如图所示为一距离基准面高度为Z 重W(N)的流体。相对于基准面这个重量的流体具有 ( )的流体。 相应的势能因为已经对流体作了功使其离开基准面一个 距离Z: 距离 ： EPE= =WZ (3-1) - ) 注意EPE的单位是 的单位是N m。 注意 的单位是 。 2.压力能(PPE):如果图中 压力能( ):如果图中 压力能 ): 的流体具有压力p, 的流体具有压力 ，它就包含了 压力能。 压力能。

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p PPE=W = γ

(3-2) - )

其中： 为流体的重度 为流体的重度。 的单位是N m。 其中：γ为流体的重度。PPE的单位是 的单位是 。 3.动能(KE):如果图中重 (N)的流体以速度 动能( ):如果图中重W ):如果图中重 动能 )的流体以速度v 运动，它就包含了动能， 运动，它就包含了动能，能够用下式计算

1W 2 KE= v = 2 g

(3-3) - )

其中： = 其中：g=9.81m/s2; / KE的单位是 的单位是N m。 的单位是 。 W(N)重的流体所具有的能量总和既不会生也不 ( ) 会灭。能量的代数和E 是常数： 会灭。能量的代数和 T是常数：

p 1W 2 ET WZ +W + v =常数 (3-4) = - ) γ 2 g

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当然，能量可以从一种形式转变为另一种形式。 当然，能量可以从一种形式转变为另一种形式。例 流体可以损失高度而减小势能，但是， 如，流体可以损失高度而减小势能，但是，将导致压力 能或动能的增加。 能或动能的增加。

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3.3 连续方程(THE CONTINUITY 连续方程( EQUATION) ) 管道中稳定流动的连续状态方程表明经过管道所有 截面的重量流量是相等的。 截面的重量流量是相等的。 为了说明连续方程的重要性，参见图， 为了说明连续方程的重要性，参见图，它表明了流 体以重量流量W(单位时间流过的流体重量) 体以重量流量 (单位时间流过的流体重量)在管道中 流动。这个管道有两个不同直径的截面1和 。 流动。这个管道有两个不同直径的截面 和2。如果在管 道的任何部位流体无增加或减少，那么流过截面1和 的 道的任何部位流体无增加或减少，那么流过截面 和2的 重量流量必然相等： 重量流量必然相等：

W1或

W2 = t t

γ1 A v1 γ2 A2v2 1 …… 此处隐藏：5314字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……