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
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
Fl=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。