液壓系統(tǒng)為什么能夠驅動液壓機?

從后院的劈木機到建筑工地上的大型機器,液壓設備有著性能卓越,、使用便捷的特點。在任何一個建筑工地,都可以看到液壓驅動的設備,比如推土機,、反鏟挖土機,、挖土機、裝載機,、鏟車和起重機,。在修車場,你可以看到當液壓設備把汽車吊起后,工人就可以在車下作業(yè)了。許多自動扶梯也是液壓驅動的,甚至你車上的剎車系統(tǒng)也是液壓驅動的!

液壓機

液壓系統(tǒng)的基本原理非常簡單:通過不可壓縮的液體,將作用于一點的力傳遞到另點,。通常使用某種油來作為液體介質。在這一過程中,力通常會增大,。

物理原理

假設在兩個充滿油的、用一根輸油管連接起來的汽缸里放入兩個適合的活塞,如果將其中一個活塞向下壓,壓力通過輸油管中的油就會傳到第二個活塞,。由于油的不可壓縮性,壓力傳導效率很高,幾乎所有的作用力都被傳導到第二個活塞上,。連接兩個汽缸的管道可以是任何長度,、任何形狀,只要它可以穿過兩個活塞中間的所有裝置就行。管道可以分叉,這樣如有必要,主汽缸可以比輔汽缸有更大的驅動力,。

液壓機工作原理示意圖

液壓系統(tǒng)設計的精妙之處在于,對系統(tǒng)進行增壓(或減壓)的過程非常簡單。你只需改變一個活塞頭和一個汽缸的尺寸就可以了,。液體介質在系統(tǒng)中每個點上的壓力都相同,。施加在較大活塞上的壓力作用面積較大,活塞受到的向上的推動力也較大。

液壓系統(tǒng)

為了弄清楚促進作用力增大的因素,讓我們先來看看活塞的尺寸,。假設第一個活塞直徑2厘米,第二個活塞直徑為6厘米?；钊拿娣e為πr2,則第一個活塞的面積為3.14平方厘米,第二個活塞的面積為28.26平方厘米,。第二個活塞的面積是第一個活塞面積的9倍。

氣缸示意圖

這就是說,作用于第一個活塞上的力會在第二個活塞上增大9倍,。因此,如果對第一個活塞施加100牛向下的作用力,第二個活塞就會受到900牛向上的作用力。同理,如果想把第二個活塞提高1厘米,就要把第一個活塞向下壓9厘米,。

更先進的系統(tǒng)

重型液壓機是根據(jù)相同的原理工作的,不過它們大多使用液壓泵而非簡單的主汽缸活塞來驅動活塞,。液壓泵與水泵非常類似,它是從液體箱中抽取液體,用高壓將其導入液壓系統(tǒng)。

液壓機

剛才談到的簡單活塞只能提供單向的增力,。為了能夠把活塞推進推出,必須使用套經(jīng)過改良的系統(tǒng),從而可以把液體引入汽缸中活塞頭的任意一端。

挖掘機液壓泵

在這一系統(tǒng)中,只有很少的一些元件,。液壓泵從液體箱中抽取液體并對其加壓。短管閥控制液體流動的路徑,。如果把短管閥轉向右側,增壓液體(如橘色圖示)就會流入汽缸右側,。當活塞滑向左側,活塞會把未增壓液體(如黃色圖示)重新推回液體箱?；钊s回,。當短管閥轉向左側,增壓液體進入汽缸的左側,推動右側的液體進入液體箱?；钊蚱淄馍斐?。

多功能液壓機如反鏟裝載機使用了許多不同的短管閥來驅動液壓活塞。機器的控制裝置只需前后移動閥門,就可以把活塞推進推出,。

劈木機

現(xiàn)在,你已經(jīng)了解了簡易液壓系統(tǒng)的工作原理,下面讓我們來看一個具體的例子劈木機,。一臺典型的劈木機包括以下幾個部分:一臺400瓦的汽油發(fā)動機。

◇二級液壓油泵,在低壓時最大流量為50升/分;當壓力為17250千帕時,流量為14升/分。

◇直徑為10厘米,、長度為60厘米的液壓汽缸,。

◇14升的液壓油泵?？梢允褂捅３智鍧嵉臑V油器,。

二級油泵設計巧妙,非常省時。油泵一般包括兩個泵吸裝置和一個介于兩個泵吸之間的內壓感應閥門,。一個泵吸在較低壓力下,可達至到最大的流量(升份分),。舉例來說,當木頭被劈開后,可以用這個泵吸將活塞從木頭中抽出。如果想用很小的作用力將活塞迅速重新推入汽缸,就需要在低壓下盡可能產(chǎn)生最大的流動速率,。相反,如果要將活塞推入木頭中,就要盡可能使壓力達到最大,從而產(chǎn)生最大的劈力,。此時,無須過多考慮流動速率,只需要把油泵調整到高壓低容的狀態(tài),來劈開木頭。

液壓機

據(jù)稱,一部典型的劈木機最大劈力可以達到20萬牛,。一個10厘米的活塞面積為78.5平方厘米。如果油泵在每平方厘米上產(chǎn)生的最大壓力為2100牛,那么總壓力可達到16.5萬牛;如果劈力小于20萬牛,則每平方厘米上產(chǎn)生的壓力為1600牛,。

根據(jù)以上數(shù)據(jù),可以推算出活塞的運動周期,。如果要把一個直徑為10厘米的活塞提高60厘米,需要的油料為3.14×52×60=4710立方厘米。每升的油體積約為972立方厘米,因此,要把活塞單向提高60厘米,大約需要5升的油,。下次如果你注意觀察一下液壓反鏟挖土機或裝載機工作時的運動速度,你就可以想象得到需要多少的油料了!對劈木機而言,最大的流量為50升/分,。也就是說,在木頭被劈開后,活塞只需10秒左右的時間復位;而要把活塞推進硬質木材中,則需要30秒左右的時間(因為高壓時的流動速率較低)。

液壓機

如果要把汽缸中裝滿液壓油,液壓系統(tǒng)中至少要有5升的液壓油,。汽缸的一側比另一側的容積大,因為這一側裝有活塞軸需要占據(jù)一定空間,而另一側則沒有。因此,大型的液壓機通常擁有大型的外儲油器,。

◇可容納大量的液壓油(對于有6~8個大型液壓汽缸的機器來說,380升的存油量是很普通的),。

◇擁有大型的外儲油器,可存儲由于汽缸兩側體積不同而造成的油料差量。

下次,當你換輪胎或路過建筑工地時,你就會用一種全新的眼光去欣賞你周圍的液壓設備了!