帕斯卡定律是流體靜力學(xué)的一條定律，它指出，不可壓縮靜止流體中任一點(diǎn)受外力產(chǎn)生壓力增值后，此壓力增值瞬時(shí)間傳至靜止流體各點(diǎn)。人們利用這個(gè)定律設(shè)計(jì)并制造了水壓機(jī)、液壓驅(qū)動(dòng)裝置等流體機(jī)械。

基本信息
中文名稱(chēng)：帕斯卡定律

外文名稱(chēng)：Pascal law

別稱(chēng)：靜壓傳遞原理

表達(dá)式：p=p0+ρgh

提出者：布萊士·帕斯卡

適用領(lǐng)域范圍：流體力學(xué)

基本簡(jiǎn)介
帕斯卡定律是流體靜力學(xué)的一條定律，帕斯卡大小不變地由液體向各個(gè)方向傳遞。大小根據(jù)靜壓力基本方程(p=p0+ρgh)，盛放在密閉容器內(nèi)的液體，其外加壓強(qiáng)p0發(fā)生變化時(shí)，只要液體仍保持其原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)不變，液體中任一點(diǎn)的壓強(qiáng)均將發(fā)生同樣大小的變化。 這就是說(shuō)，在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓強(qiáng)將以等值同時(shí)傳到各點(diǎn)。這就是帕斯卡原理，或稱(chēng)靜壓傳遞原理。

基本內(nèi)容
加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變地由液體向各個(gè)方向傳遞。根據(jù)靜壓力基本方程(p=p0+ρgh)，盛放在密閉容器內(nèi)的液體，其外加壓強(qiáng)p0發(fā)生變化時(shí)，只要液體仍保持其原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)不變，液體中任一點(diǎn)的壓強(qiáng)均將發(fā)生同樣大小的變化。 這就是說(shuō)，在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓強(qiáng)將以等值同時(shí)傳到各點(diǎn)。這就是帕斯卡原理，或稱(chēng)靜壓傳遞原理。

基本原理
帕斯卡定律是流體力學(xué)中，由于液體的流動(dòng)性，封閉容器中的靜止流體的某一部分發(fā)生的壓強(qiáng)變化，將大小不變地向各個(gè)方向傳遞。帕斯卡首先闡述了此定律。

壓強(qiáng)等于作用壓力除以受力面積。根據(jù)帕斯卡定律，在水力系統(tǒng)中的一個(gè)活塞上施加一定的壓強(qiáng)，必將在另一個(gè)活塞上產(chǎn)生相同的壓強(qiáng)增量。如果第二個(gè)活塞的面積是第一個(gè)活塞的面積的10倍，那么作用于第二個(gè)活塞上的力將增大為第一個(gè)活塞的10倍，而兩個(gè)活塞上的壓強(qiáng)仍然相等。

　　什么是液壓傳動(dòng)

　　液壓傳動(dòng)是指以液體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)方式。在液體傳動(dòng)中，根據(jù)其能量傳遞形式不同，又分為液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。液力傳動(dòng)主要是利用液體動(dòng)能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)方式，如液力耦合器和液力變矩器。液壓傳動(dòng)是利用液體壓力能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)方式。在機(jī)械上采用液壓傳動(dòng)技術(shù)，可以簡(jiǎn)化機(jī)器的結(jié)構(gòu)，減輕機(jī)器質(zhì)量，減少材料消耗，降低制造成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和工作的可靠性。

　　液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)

　　（1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的10%~20%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過(guò)載或停車(chē)時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊;

　　（2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá)1:2000（一般為1:100）。

　　（3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換;

　　（4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受?chē)?yán)格限制;

　　（5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑，磨損小，使用壽命長(zhǎng);

　　（6）操縱控制簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高;

　　（7）容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。

　　（8）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)、制造和使用

　　液壓傳動(dòng)缺點(diǎn)

　　（1）使用液壓傳動(dòng)對(duì)維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔;（2）對(duì)液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高;

　　（3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平;

　　（4）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化較敏感，這會(huì)影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動(dòng)不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適。

　　（5）液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。

　　（6）由于液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮性使這種傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。

　　液壓傳動(dòng)的發(fā)展

　　自18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)起，液壓傳動(dòng)技術(shù)已有二三百年的歷史。然而，直到20世紀(jì)30年代它才真正地推廣使用。

　　1650年帕斯卡提出靜壓傳遞原理，1850年英國(guó)將帕斯卡原理先后應(yīng)用于液壓起重機(jī)、壓力機(jī)，1795年英國(guó)約瑟夫·布拉曼在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)；1905年工作介質(zhì)由水改為油，使液壓傳動(dòng)效果進(jìn)一步得到改善。第二次世界大戰(zhàn)期間，在一些兵器上用上了功率大、反應(yīng)快、動(dòng)作準(zhǔn)的液壓傳動(dòng)和控制裝置，大大提高了兵器的性能，也大大促進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制定和完善，各類(lèi)元件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化，在機(jī)械制造、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)制造等行業(yè)中推廣開(kāi)來(lái)。20世紀(jì)60年代后，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)向前推進(jìn)，使它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各方面都得到了應(yīng)用，已成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等必不可少的重要手段之一。

　　我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來(lái)才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自從1964年從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，并自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來(lái)，我國(guó)的液壓件已在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。20世紀(jì)80年代起更加速了對(duì)先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn)、消化、吸收和國(guó)產(chǎn)化工作，以確保我國(guó)的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、研究開(kāi)發(fā)等各個(gè)方面全方位地趕上世界水平。

　　當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開(kāi)發(fā)性工作方面，日益顯示出顯著的優(yōu)勢(shì)。

　　液壓傳動(dòng)的工作原理

　　　　液壓傳動(dòng)工作原理是帕斯卡原理。液壓傳動(dòng)的工作原理，可以用一個(gè)液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟�理�?lái)說(shuō)明

　　圖1：液壓千斤頂工作原理圖

　　1—杠桿手柄2—小油缸3—小活塞4，7—單向閥5—吸油管

　　6，10—管道8—大活塞9—大油缸11—截止閥12—油箱

　　圖1是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟�理圖。大油缸9和大活塞8組成舉升液壓缸。杠桿手柄1、小油缸2、小活塞3、單向閥4和7組成手動(dòng)液壓泵。

　　工作原理：

　　（1）如提起手柄使小活塞向上移動(dòng)，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這是單向閥4打開(kāi)，通過(guò)吸油管5從油箱12中吸油；

　　（2）用力壓下手柄，小活塞下移，小缸體下腔的壓力升高，單向閥4關(guān)閉，單向閥7打開(kāi)，小缸體下腔的油液經(jīng)管道6輸入大缸體9的下腔，迫使大活塞8向上移動(dòng)，頂起重物。

　　（3）再次提起手柄吸油時(shí)，舉升缸的下腔的壓力油將力圖倒流入手動(dòng)泵內(nèi)，但此時(shí)單向閥7自動(dòng)關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會(huì)自行下落。不斷地往復(fù)扳動(dòng)手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸的下腔，使重物逐漸地升起。

　　（4）如果打開(kāi)截止閥11，舉升缸的下腔的油液通過(guò)管道10、截止閥11流回油箱，大活塞在重物和自重作用下向下移動(dòng)，回到原始位置。

　　對(duì)液壓傳動(dòng)工作過(guò)程的分析結(jié)論

　　»力的傳遞遵循帕斯卡原理

　　»運(yùn)動(dòng)的傳遞遵照容積變化相等的原則

　　»壓力和流量是液壓傳動(dòng)中的兩個(gè)最基本的參數(shù)

　　»液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載；液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度取決于流量

　　»傳動(dòng)必須在密封容器內(nèi)進(jìn)行，而且容積要發(fā)生變化

　　»傳動(dòng)過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)兩次能量轉(zhuǎn)換

　　磨床工作臺(tái)工作原理

　　1-油箱　2-過(guò)濾器　3、12、14-回油管　　4-液壓泵　5-彈簧　6-鋼球　7-溢流閥　8-壓力支管　9-開(kāi)停閥　10-壓力管　11-開(kāi)停手柄　13-節(jié)流閥　15-換向閥　16-換向閥手柄　17-活塞　18-液壓缸　19-工作臺(tái)

　　工作原理：

　　（1）如圖1.2-2，液壓泵4在電動(dòng)機(jī)（圖中未畫(huà)出）的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，油液由油箱1經(jīng)過(guò)濾器2被吸入液壓泵，又液壓泵輸入的壓力油通過(guò)手動(dòng)換向閥11，節(jié)流閥13、換向閥15進(jìn)入液壓缸18的左腔，推動(dòng)活塞17和工作臺(tái)19向右移動(dòng)，液壓缸18右腔的油液經(jīng)換向閥15排回油箱。以上是換向閥15轉(zhuǎn)換成如圖1-2（a）的位置

　　（2）如果將換向閥15轉(zhuǎn)換成如圖1.2-2（b）的位置，則壓力油進(jìn)入液壓缸18的右腔，推動(dòng)活塞17和工作臺(tái)19向左移動(dòng)，液壓缸18左腔的油液經(jīng)換向閥15排回油箱。工作臺(tái)19的移動(dòng)速度由節(jié)流閥13來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)節(jié)流閥開(kāi)大時(shí)，進(jìn)入液壓缸18的油液增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減小。液壓泵4輸出的壓力油除了進(jìn)入節(jié)流閥13以外，其余的打開(kāi)溢流閥7流回油箱。

　　（3）手動(dòng)換向閥9處于圖1.2-2（c）所示的狀態(tài)，液壓泵輸出的油液經(jīng)手動(dòng)換向閥9流回油箱，這時(shí)工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，液壓系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。

　　對(duì)液壓傳動(dòng)工作過(guò)程的分析結(jié)論

　　•液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞的一種傳動(dòng)形式，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓泵），將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能，然后通過(guò)封閉管道、控制元件等，由另一能量裝置（液壓缸、液壓馬達(dá)）將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

　　•工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下工作的，傳動(dòng)和控制難以分開(kāi)。

　　•液壓系統(tǒng)的壓力是靠液壓泵對(duì)液壓油的推動(dòng)與負(fù)載對(duì)油的阻尼所憋出來(lái)的

　　•工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向由換向閥控制

　　•工作臺(tái)的速度大小是由節(jié)流閥控制，泵輸出的多余油液經(jīng)溢流閥回油箱因此泵出口壓力是由溢流閥決定的。

　　•液壓傳動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)兩次能量轉(zhuǎn)換