认识液压技术

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欢迎访问e展厅 展厅 6 液压元件/液力元件展厅 蓄能器, 液压缸, 油缸, 液压泵/泵站, 气液增压缸, ... 我们可以利用液压技术，通过传递和控制压力与流量来传递控制力量与速率。 在许多领域，我们都可以利用液压驱动和控制技术，例如： 工程机械、汽车制造、农业技术、挖掘与矿山技术、造船技术、海上技术’航空航天技术。 液压技术原理并不是新东西。在18世纪，伦敦就出现了液压印刷机，爱菲尔铁塔利用水压千斤顶来调节。大约2000年前，希腊人已经使用水利驱动机械。 液压系统的运作是依据帕斯卡定律。帕斯卡定律是：封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。 动画：当某人在小活塞上跳跃，他就向液压系统施加压力。 压力也同样作用于大的活塞：在较大的区域，压力所产生的作用力能将车辆顶起。 压力可以用下面的公式计算： 在此： p=压力（psi） f=作用力（磅） A=区域（平方英寸） 帕斯卡（Pascal，Blaise），法国数学家、物理学家、近代概率论的奠基者。他提出一个关于液体压力的定律，后人称为帕斯卡定律。他建立的直觉主义原则对于后来一些哲学家，如卢梭和伯格森等都有影响。 帕斯卡生于法国奥弗涅的克莱蒙费朗，帕斯卡从小就智力高人一等，12岁时就爱上数学，他父亲是一位受人尊敬的数学家，在其精心地教育下，帕斯卡很小时就精通欧几里得几何，他自己独立地发现出欧几里得的前32条定理，而且顺序也完全正确。12岁独自发现了 “三角形的内角和等于180度”后，开始师从父亲学习数学。16岁就参加巴黎数学家和物理学家小组（法国科学院的前身），17岁时写成数学水平很高的《圆锥截线论》一文，这是他研究德扎尔格关于综合射影几何的经典工作的结果。笛卡儿坚决不相信16岁的孩子能够写出来这样的书，帕斯卡反过来也不承认笛卡儿的解析几何的价值。1642年，刚满19岁的他，设计制造了世界上第一架机械式计算装置——使用齿轮进行加减运算的计算机，原只是想帮助他父亲计算税收用，这是他为了减轻父亲计算中的负担，动脑筋想出来的，却因此而闻名于当时，它成为后来的计算机的雏型。在加法机研制成功之后，帕斯卡认为：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械模拟人的思维活动。 1646年前帕斯卡一家都信奉天主教。由于他父亲的一场病，使他同一种更加深奥的宗教信仰方式有所接触，对他以后的生活影响很大。帕斯卡和数学家费马通信，他们一起解决某一个上流社会的赌徒兼业余哲学家送来的一个问题，他弄不清楚他赌掷三个骰子出现某种组合时为什么老是输钱。在他们解决这个问题的过程中，奠定了近代概率论的基础。在他暂短的一生中作出了许多贡献，以在数学及物理学中的贡献最大。1646年他为了检验意大利物理学家伽利略和托里拆利的理论，制作了水银气压计，在能俯视巴黎的克莱蒙费朗的山顶上反复地进行了大气压的实验，为流体动力学和流体静力学的研究铺平了道路。实验中他为了改进托里拆利的气压汁，他在帕斯卡定律的基础上发明了注射器，并创造了水压机。他关于真空问题的研究和著作，更加提高了他的声望。他从小就体质虚弱，又因过度劳累而使疾病缠身。然而正是他在病休的1651～1654年间，紧张地进行科学工作，写成了关于液体平衡、空气的重量和密度及算术三角形等多篇论文，后一篇论文成为概率论的基础。在1655~1659年间还写了许多宗教著作。晚年，有人建议他把关于旋轮线的研究结果发表出来，于是他又沉浸于科学兴趣之中，但从1659年2月起，病情加重，使他不能正常工作，而安于虔诚的宗教生活。最后，在巨大的病痛中逝世。 帕斯卡定律是流体（气体或液体）力学中，指封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。帕斯卡首先阐述了此定律。压强等于作用力除以作用面积。根据帕斯卡原理，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍，而两个活塞上的压强仍然相等。水压机就是帕斯卡原理的实例。它具有多种用途，如液压制动等。帕斯卡还发现：静止流体中任一点的压强各向相等，即该点在通过它的所有平面上的压强都相等。这一事实也称作帕斯卡原理（定律）。 帕斯卡在数学方面的贡献也很杰出。1639年，他在一篇出色的数学论文《论圆锥曲线》，提出了一条定理，后人把它叫做帕斯卡定理。他还提出了有名的帕斯卡三角形，阐明了代数中二项式展开的系数规律。数学家德札尔格非常欣赏帕斯卡的才华，把这个曲线命名为 “帕斯卡神秘六线形”，并亲自担任了帕斯卡的教师。 在他撰写的哲学名著《思想录》 里，帕斯卡留给世人一句名言：“人只不过是一根芦苇， 是自然界最脆弱的东西，但他是一根有思想的芦苇。” 科学界铭记着帕斯卡的功绩，国际单位制规定“压强”单位为“帕斯卡”，是因为他率先提出了描述液体压强性质的“帕斯卡定律”。计算机领域更不会忘记帕斯卡的贡献，1971年面世的PASCAL语言，也是为了纪念这位先驱，使帕斯卡的英名长留在电脑时代里。 ◇帕斯卡的发现◇ 在日常生活中，我们经常看到，没有灌水的水龙带是扁的。水龙带接到自来水龙头上，灌进水，就变成圆柱形了。如果水龙带上有几个眼，就会有水从小眼里喷出来，喷射的方向是向四面八方的。水是往前流的，为什么能把水龙带撑圆？ 早在几百年前，帕斯卡就注意到这类现象。 帕斯卡从小就凡事好问个为什么，而且最爱通过实验来提出自己的新见解。他想，也许水对四面八方都有压强吧？ 于是他首先设计了一个实验，那就是“帕斯卡球”实验。帕斯卡球是一个壁上有许多小孔的空心球，球上连接一个圆筒，筒里有可以移动的活塞。把水灌进球和筒里，向里压活塞，水便从各个小孔里喷射出来了，成了一支“多孔水枪”。 帕斯卡球的实验证明，液体能够把它所受到的压强向各个方向传递。水龙带灌满水以后变成圆柱形，就是因为水龙带里的水把自来水里的压强传递到了带壁的各个部分的结果。 细心的帕斯卡并没有就此结束他的研究。他又多次做实验，研究哪个孔喷出去的水最远？结果发现，并没有射得特别远的，距离都差不多。这说明，每个孔所受到的压强都相同。 认真的观察使帕斯卡发现了液体传递压强的基本规律，这就是著名的帕斯卡定律。所有的液压机械都是根据帕斯卡定律设计的，所以帕斯卡被称谓“液压机之父”。上海重型机械厂有一台水压机，它能把一个将近百吨重的钢锭像揉面团一样揉来揉去。 帕斯卡在物理学方面的研究中也是功绩卓著。其最重要的成果是于1653年首次提出了“帕斯卡定律”。定律指出：“加在密闭流体任一部分的压强，必然按照其原来的大小由流体向各个方向传递。”现代的一切应用着的液压机械，都是帕斯卡定律的具体应用，尤其是近些年来，液压科学又以更崭新的面貌应用于现代科学技术之中。 压强的国际制单位是以帕斯卡的名字命名的。1984年我国颁布的法定单位制，也采用帕斯卡（简称“帕”）作为压强的单位，并且有：1帕（Pa）=1牛顿（N）/米2（m2）。 帕斯卡定律 是密闭液体传递外加压强的规律，即加于密闭液体的任一部分的压强，能保持其大小不变沿着液体朝各个方向传递到各处（包括液体内部以及与液体接触的器壁）。该规律由法国数学家、物理学家帕斯卡发现，由此而命名为帕斯卡定律。 说明： （1）帕斯卡定律旧译为巴斯噶定律。 （2）帕斯卡定律的基础是液体的不可压缩性。液体的体积随压强变化的规律可表示为 V＝V0［1－β（p－p0）］， 式中p0为标准大气压强，V0为压强p0时液体的体积，β为液体的压缩系数。 压缩系数是个常数，且均很小，如水的压缩系数为β＝5×10-5/大气压。故通常认为液体是不可压缩的。对于密闭容器中的液体来说，因液体是不可压缩的，所以各处密度相等。又由于各处的高度差不大，则其内部静压强跟外加压强（往往可大到几十、几百个大气压）相比，可以忽略不计，因此可以将密闭液体内各点的压强都看成与外加压强相等，这就是帕斯卡定律。 （3）根据帕斯卡定律，在类似图示的连通器中，在小活塞上作用一个较小的力，通过活塞将其产生的压强加于液体，由密闭液体传递后可以在大活塞上获得一个相当大的力。这就是液压机的制造原理。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/9/2007)