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。

分析液壓千斤頂的工作過程可知，小液壓缸3和單向閥1、7一起實現吸油和排油，將杠桿的機械能轉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運動和動力傳遞的。液壓傳動裝置本質上是一種能量轉換裝置，它先將機械能轉換為便于輸送的液壓能，然后又將液壓能轉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，其下腔的油液將產生一定的壓力p，即

 

P=G/A₂

 

根據流體力學中的帕斯卡定律 “在密閉容器內，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件的應力。機械構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。