液壓傳動的工作原理及工作特性

1.   液壓傳動的工作原理 

對于不同的液壓裝置和設備，它們的液壓傳動系統(tǒng)雖然不同，但液壓傳動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。圖中大小兩個液壓缸5和3的內(nèi)部分別裝有大話塞6和小活塞2，當向上提起手動杠桿4時，小活塞就被帶動上升，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單向閥1進入小缸的下腔，完成一次吸油動作。當壓下杠桿4，小活塞下移，小缸下腔的密封容積減小，腔內(nèi)壓力升高，這時單向閥1 關閉，小缸下腔的壓力油頂開單向閥7進人大缸體5的下腔，推動大活塞帶動重物一起上升一段距離。如此反復地提 壓手動杠桿4，就能使重物不斷上升，達到起重的目的。 

若將截止閥8打開，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^程可知，小液壓缸3和單向閥1、7一起實現(xiàn)吸油和排油，將杠桿的機械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能輸出，稱為手動液壓泵；大液壓缸5將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能輸出，稱為舉升液壓缸。總之液壓傳動是依靠液體在密封容積變化中的壓力能來實現(xiàn)運動和動力傳遞的。液壓傳動裝置本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先將機械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液壓能，然后又將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能做有用功。

2.   液壓傳動的工作特性

當大話塞上有重物負載時，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傳到液體各點”，若要頂起重物，則在小活塞下腔就必須產(chǎn)生一個等值的壓力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。

可見在活塞面積A₁，A₂一定的情況下，液體壓力p取決于重物負載，而小活塞上施 加的大F₁則取決于壓力p。所以，負載越大，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。即有了負載，液體才會有壓力，并且壓力大小取決于負載。簡單地說，液壓傳動中液體壓力取決于負載。實際上，液壓傳動中液體的壓力相當于機械傳動中機械構(gòu)件的應力。機械構(gòu)件應力是取決于負載，同樣液體的壓力也取決于負載。但是機械構(gòu)件在傳動時可以承受拉、壓、彎、剪等各種應力，而液壓傳動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)擴大的體積，即A₁h₁=A₂h₂

公式A₁h₁=A₂h₂兩端同時除以活塞移動的時間t得

V₁A₁=v₂A₂

令q=v₁A₁，其中q表示小活塞以速度v₁運動時，單位時間內(nèi)從小缸3中排出液體的體積，稱為流量。流量9進人大缸時，大活塞6的運動速度為

V₂=q/A₂

即大活塞6的運動速度取決于進入活塞缸的流量。流量越大，速度越快，反之亦然。流量為零，速度也為零。簡單地說，速度取決于流量。

液壓系統(tǒng)的壓力和外界負載，速度和流量的這兩個關系稱為液壓傳動的兩個工作特性。