液压千斤顶的主要参数有:缸径、杆径、行程、供液压力、流量、推力、拉力、运动速度,前三个是其结构参数,出厂制造时就已确定,属于固定值,后面的参数与其工况有关,即供液压力、流量决定了推力、拉力、运动速度,压力、流量不同相应的推力、拉力、运动速度不同,当然液压系统的压力是有额定值的,不能无限高。它们之间的关系由两个简单而重要的公式决定。
推力、拉力计算公式:F=PS,F:推力、拉力,单位N(牛)、kN(千牛),P:供液压力,单位Pa(帕)、MPa(兆帕),S:缸体、杆体截面积,单位s2(平方米)。
这个公式实际上是从另一个公式演变而来的:P=F/S,这个就是压强的定义公式,在知道外加压力F和受力面积S的情况下,可以求出压强P,这个公式具有普遍性,比如我们为什么脚踩泥土容易下陷,而在泥土上面铺上一块木板,再踩上去就不会下陷,这就是压强不同的缘故。如果是液压系统,则P在各处是一样的,也即F1/S1=F2/S2,这就是大名鼎鼎的帕斯卡定律,这是液压系统工作的重要理论基础。
需要指出的是上面的量单位的对应关系,F、P、S对应N(牛)、Pa(帕)、s2(平方米),计算时一定要注意。
杆体、缸体运动速度v=Q/S,V单位,m/s,Q:流量m3/s,S:杆体、缸体截面积m2(平方米);
注意:杆体、缸体是不同的,缸体指液压缸的外壳,杆体液压缸以内的部分,二者的运动是相对的,可以是杆体静止,缸体运动,也可以是缸体静止,杆体运动,根据不同的需要,选择不同的方式。
通过该公式,我们可以知道,在流量一样的条件下,截面积增大,运动速度降低,反之加快。我们在设计时可以选择改变流量或截面积来改变运动速度,达到我们的使用目的。
以上两个公式是解决液压缸、杆运动问题的重要公式,比较简单,非常有用,它们是设计、制造液压元件的重要公式,不仅适用于液压缸,也适用于液控阀的设计、计算。今天只针对液压缸进行讲解。
举例如下:如下图一支液压千斤顶的缸径D=160mm,杆径d=85mm,供液压力P=40.47MPa,流量0.2m3/min,求其拉力、推力各是多少?伸出速度、收回速度各是多少?
解答过程如下:
推力、拉力计算
伸出、收回速度
从以上计算可以,对于固定结构的液压缸,其推力大于拉力,二者的关系是定比关系,取决于直径比;但收回速度大于伸出速度,也是定比关系。
根据上述理论可以制成不同形式的千斤顶,或不同的连接形式,满足不同的使用场合。