首页理论教育液压传动：工作原理与特性

液压传动：工作原理与特性

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：下面以液压千斤顶来说明液压传动的工作原理。图0.1液压千斤顶工作原理图1—手柄;2—小活塞;3—液压缸;4、5—单向阀;6—大活塞;7—大液压缸;8—开关阀;9—油箱从液压千斤顶的工作原理可以看出液压传动有以下特点:①液压传动以液体作为工作介质,动力的传递必须经过两次能量转换。③液压传动的液体压力由外负载决定。只要连续减少v1就可以获得逐渐减小的v2,这就是液压传动能实现无级调速的原因。

传动即动力的传递,是把动力源的能量通过某种方式送到执行机构,去带动工作机构实现一定的动作。传动的类型有许多种,凡是以液体为工作介质,依靠运动着的液体的压力能来传递动力的叫液压传动。

下面以液压千斤顶来说明液压传动的工作原理。图0.1 所示为液压千斤顶的工作原理图,将手柄1 向上扳动时,小活塞2 向上移动,使小液压缸3 的下腔(无杆腔)密闭容积增大形成局部真空,油箱中的液体便在大气压力的作用下经管道和单向阀4 吸入小液压缸下腔。当手柄被压下时,将使小活塞向下移动,下腔中的液体受到挤压,由于液体几乎是不可压缩的,于是液体便只能经单向阀5 进入大液压缸7 的下腔(此时单向阀4 关闭),迫使大活塞6 向上运动,顶起负载。反复提压杠杆,就可以使重物不断上升,达到起重的目的。当需要大活塞向下运动时,这时单向阀5 关闭,只要将开关阀8 打开,大液压缸下腔的液体便经管道和开关阀8 流回油箱,大活塞便在负载及自重作用下向下运动,恢复到原始位置。

pagenumber_ebook=8,pagenumber_book=2

图0.1　液压千斤顶工作原理图

1—手柄;2—小活塞;3—液压缸;　4、5—单向阀;6—大活塞;7—大液压缸;8—开关阀;9—油箱

从液压千斤顶的工作原理可以看出液压传动有以下特点:

①液压传动以液体作为工作介质,动力的传递必须经过两次能量转换。首先通过动力装置把机械能转换为液体的压力能,然后再通过执行元件把液体的压力能转换为机械能。

②液体必须在密封容器内传送,而且容积要发生变化。

③液压传动的液体压力由外负载决定。如图0.1 所示,在两个活塞的作用下,两缸工作腔和管道中的液体具有压力p。

pagenumber_ebook=8,pagenumber_book=2

式中　A1——小活塞的有效面积;

A2——大活塞的有效面积。

由静压传递原理可知,封闭容器中液体的压力处处相等,即

pagenumber_ebook=8,pagenumber_book=2

由此可得出结论:液体压力p 是由输出端的外负载F2 引起,其大小随外负载的大小而变化。同时,力的传递效果随承压面积的增大而增大。

④运动速度或转速的传递与液体容积变化有关。设小活塞的位移为S1,大活塞的位移为S2,在不计液体压缩性及泄漏,不考虑液压缸及管道变形时,则小活塞向下运动所扫过的容积等于大活塞向上所扫过的容积,即(https://www.chuimin.cn)

pagenumber_ebook=8,pagenumber_book=2

设在时间间隔t 内同时完成位移S1 和S2,则

pagenumber_ebook=8,pagenumber_book=2

式中　v1——小活塞的运动速度;

v2——大活塞的运动速度。

同理:

pagenumber_ebook=8,pagenumber_book=2

由此可得出结论:在输入速度v1 和面积A1 一定时,输出速度v2 与面积A2 成反比变化。只要连续减少v1(或流量q)就可以获得逐渐减小的v2,这就是液压传动能实现无级调速的原因。

将式(0.3)代入式(0.5),可以得:

该式说明,在输入功率F1v1 一定时,无论输出力F2 和输出速度v2 怎样变化,它们的乘积是不变的,且等于输出功率(忽略损失),这正是能量守恒定律在液压传动中的体现。

式(0.6)若用液压参数表示,则液压功率为:

pagenumber_ebook=9,pagenumber_book=3

式中　q——体积流量,简称流量。

在液压传动中,液体的压力和流量是两个很重要的参数,它是设计和选用液压泵、控制阀、液压缸、液压马达和管道等液压元件的重要依据。