液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。可压缩性的大小用体积压缩系数κ表示,其定义为:单位压力变化引起的液体体积的相对变化量,表达式为
式中,V为液体的初始体积;ΔV为液体体积在压力变化Δp时的变化量;Δp为液体压力的变化量。
由于压力增大时液体的体积减小,因此为了使κ为正值,式(11-1)的右边须加一负号。
液压体积压缩系数κ的倒数称为液体体积弹性模量,用KV表示,即
在实际应用中,常用KV值说明液体抵抗压缩能力的大小,它表示产生单位体积相对变化量所需的压力增量。
液压油的体积弹性模量KV=(1.4~2)×109 Pa,液压油的体积弹性模量是钢的0.67%~1%。因此,在系统压力变化不是很大时,可忽略液压油的可压缩性,即认为油液是不可压缩的。当系统压力变化较大或研究液压系统的动态特征、设计液压伺服系统时必须考虑油液的可压缩性。
在实际液压系统中,液压油难免会混有空气,在工程计算中通常对矿物油型液压油取KV=(0.7~1.4)×109Pa。液压油液的体积弹性模量与温度、压力有关。温度升高时,KV值减小,在液压油液正常的工作温度范围内,KV值会有5%~25%的变化。压力增大时,KV值增大,反之则减小,但这种变化呈非线性关系。(www.daowen.com)
在实际液压系统中,根据流体理论,油液的瞬时密度ρ可以表示为
式中,Po为油液标准状态下的密度;Kv为油液体积弹性模量;p为油液瞬时压力;Po为油巍初始压力。
由流体理论可知,具有可压缩性的流体,其质量流量(流体的体积流量Q与流体密度p的乘积)保持不变,
式中,Q为油液的流量;ρ为油液密度。
设油气液压缸筒的面积为Sg,油液初始高度为xoil0,则由式(11-2)可得油气弹簧油液的线刚度ko为
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