液壓傳動(dòng)的工作原理及工作特性

1.   液壓傳動(dòng)的工作原理 

對(duì)于不同的液壓裝置和設(shè)備，它們的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)雖然不同，但液壓傳動(dòng)的基本工作原理是相同的。下面以左圖所示的液壓千斤頂為例，介紹其工作原理。圖中大小兩個(gè)液壓缸5和3的內(nèi)部分別裝有大話塞6和小活塞2，當(dāng)向上提起手動(dòng)杠桿4時(shí)，小活塞就被帶動(dòng)上升，于是小缸體3的下腔密封容積增大，腔內(nèi)壓力下降，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力的作用下推開(kāi)單向閥1進(jìn)入小缸的下腔，完成一次吸油動(dòng)作。當(dāng)壓下杠桿4，小活塞下移，小缸下腔的密封容積減小，腔內(nèi)壓力升高，這時(shí)單向閥1 關(guān)閉，小缸下腔的壓力油頂開(kāi)單向閥7進(jìn)人大缸體5的下腔，推動(dòng)大活塞帶動(dòng)重物一起上升一段距離。如此反復(fù)地提 壓手動(dòng)杠桿4，就能使重物不斷上升，達(dá)到起重的目的。 

若將截止閥8打開(kāi)，則在重物自重的作用下，大缸中的油液流回油箱，大活塞落回到原位。

分析液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^(guò)程可知，小液壓缸3和單向閥1、7一起實(shí)現(xiàn)吸油和排油，將杠桿的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能輸出，稱為手動(dòng)液壓泵；大液壓缸5將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出，稱為舉升液壓缸?？傊簤簜鲃?dòng)是依靠液體在密封容積變化中的壓力能來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的。液壓傳動(dòng)裝置本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液壓能，然后又將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能做有用功。

2.   液壓傳動(dòng)的工作特性

當(dāng)大話塞上有重物負(fù)載時(shí)，其下腔的油液將產(chǎn)生一定的壓力p，即

 

P=G/A₂

 

根據(jù)流體力學(xué)中的帕斯卡定律 “在密閉容器內(nèi)，施加于路上液體上的壓力將以等值同時(shí)傳到液體各點(diǎn)”，若要頂起重物，則在小活塞下腔就必須產(chǎn)生一個(gè)等值的壓力p，即小活塞上施加的力F₁，為

 

F_l=PA₁ =GA₁/A₂

 

式中，A₁、A₂ 分別為大小活塞6、2的面積。

可見(jiàn)在活塞面積A₁，A₂一定的情況下，液體壓力p取決于重物負(fù)載，而小活塞上施 加的大F₁則取決于壓力p。所以，負(fù)載越大，液體壓力p越高，小活塞上所需要施加的力F1也就越大；反之，如果空載工作，且不計(jì)摩擦力，則液體壓力P和小活塞上施加的力F1都為零。即有了負(fù)載，液體才會(huì)有壓力，并且壓力大小取決于負(fù)載。簡(jiǎn)單地說(shuō)，液壓傳動(dòng)中液體壓力取決于負(fù)載。實(shí)際上，液壓傳動(dòng)中液體的壓力相當(dāng)于機(jī)械傳動(dòng)中機(jī)械構(gòu)件的應(yīng)力。機(jī)械構(gòu)件應(yīng)力是取決于負(fù)載，同樣液體的壓力也取決于負(fù)載。但是機(jī)械構(gòu)件在傳動(dòng)時(shí)可以承受拉、壓、彎、剪等各種應(yīng)力，而液壓傳動(dòng)中液體只能承受壓力，這是兩者的重要區(qū)別。

另外，由于小活塞到大治塞之間為密封工作容積，所以小活塞向下壓出油液的體積必然等于大活塞向上升起缸體內(nèi)擴(kuò)大的體積，即A₁h₁=A₂h₂

公式A₁h₁=A₂h₂兩端同時(shí)除以活塞移動(dòng)的時(shí)間t得

V₁A₁=v₂A₂

令q=v₁A₁，其中q表示小活塞以速度v₁運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從小缸3中排出液體的體積，稱為流量。流量9進(jìn)人大缸時(shí)，大活塞6的運(yùn)動(dòng)速度為

V₂=q/A₂

即大活塞6的運(yùn)動(dòng)速度取決于進(jìn)入活塞缸的流量。流量越大，速度越快，反之亦然。流量為零，速度也為零。簡(jiǎn)單地說(shuō)，速度取決于流量。

液壓系統(tǒng)的壓力和外界負(fù)載，速度和流量的這兩個(gè)關(guān)系稱為液壓傳動(dòng)的兩個(gè)工作特性。