液压传动的基本原理和工作特征

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一般将液压技术分为液压传动和液压控制两类。

液压传动是以液体作为传动介质来实现能量传递和控制的一种传动形式。

液压控制系统也叫液压随动系统或液压伺服系统。与液压传动系统的区别在于是否具有反馈装置,通常液压控制系统我们可以理解为装有反馈装置,构成闭环回路的液压传动系统。

液压传动的基本原理是依据帕斯卡原理,包括以下三个方面:

1作用在密闭容器内的静止液体的一部分上的压力,以相等的强度(压力)传递到液体的所有部分。

2压力总是垂直作用于液体内的任意表面。

3液体中各点的压力在所有的方向上都相等。

为了实现某种特定功能,由液压元件构成的组合我们称为液压回路。

将各种元件组成不同功能的液压回路,若干液压回路再经过有机整合就构成液压传动系统。按照油液循环方式分为开式和闭式两种。

建立在帕斯卡原理基础上的液压传动系统能够实现传递压力、速度和能量的传动与控制要求。

液压传动系统的基本原理与工作关系图如下:

液压传动系统的基本原理与工作关系图

我们可以对液压传动系统的工作特征进行如下描述:

1力的传递依靠流体压力实现,系统工作压力与负载大小有关,与流体的流入多少无关。

2运动速度的传递依靠容积变化相等原则实现,运动速度与流量大小有关,与流体压力大小无关,调节流量即可实现无级调速。

3动力传递符合能量守恒定理,功率等于压力与流量之积。系统运行时省力但不省功。

4工作介质可以在受控下工作。

在此,我们以手摇泵给飞机襟副翼充压工作过程为例,进一步了解一下液压传动的工作原理:

液压传动的工作原理图

1重物(襟副翼)2小活塞缸3小活塞4单向阀5吸油管6进油管7单向阀8大活塞杆9大活塞缸10回油管11截止阀12油箱液压油

手摇泵给襟副翼充压其液压系统由以下部分组成:手摇杆、摇杆活动座、小活塞缸、油箱、单向阀、进油管(手摇泵与襟副翼液压系统连接)、大活塞缸(位于襟副翼)、回油管、截止阀、重物(襟副翼)等组成。

充压之前,检查液压油(飞机液压系统一般使用15号航空液压油)是否充足,开启进油截止阀同时关闭回油截止阀,否则手摇杆无法工作,或油压不能上升(无法进油)。

工作原理:手摇杆1向上摇动时,带动小活塞缸2腔内小活塞3向上移动,产生真空,将油箱里的液压油12通过油管5和单向阀门4被吸进小活塞3下部,是将机械能转换成油液的压力能,反向摇动时,带动小活塞向下移动,油箱12与小活塞下部路被单向阀4关闭,使其无法流回油箱,小活塞下部的油通过进油管6(手摇泵与襟副翼液压系统连接)和单向阀7压进大活塞缸9腔内下部。此过程需关闭截止阀11。

由于杠杆的反复作用,进入小活塞缸腔内油压力增大,根据原理所知,大活塞受到传递的液压力亦增大。油压力增大,活塞杆8推动重物W(襟副翼)向上移动。

根据帕斯卡原理大小活塞面积比与压力比呈反比,可知手上的力通过手摇杆1反复摇动到小活塞缸上最终作用到大活塞缸(位于襟副翼)其输出力成倍数增大,从而带动襟副翼向上或向下移动,是将油液的压力能又转换成机械能。襟副翼要求反方向移动时,需关闭正方向截止阀(正、反方向截止阀以三通方式串接于分别处于管路某端),然后打开回油截止阀,将管路倒置接入反方向管路,重新打压,直到满足规定压力和位置。

如果压力到达,位置有出入,需稍微开启正方向截止阀通过释放压力油进行位置调平。调平后关闭正方向和反方向截止阀,使油液不能倒流,从而保证了襟副翼不会移动,最终要求是双向压力满足负载要求并处于指定位置。

需要指出,将压力进至约5Mp时,通过阀口或管接头以释放少量压力油方式排气,即此动作之前,满足压力平衡的截止阀应处于关闭状态。任务结束或换装操作,应通过手压泵上截止阀释放中间一段管路压力。

如图所示,假定小活塞缸2的活塞3面积为A1,其受力为F1,大活塞缸9的活塞8面积为A2,其受力为F2。根据帕斯卡原理,施加作用力F作用于活塞缸2,其大小为F1,它使工作腔内液压力处处为q,可以看出大活塞缸9液压力也为q。向上的作用力F2等于液压力q乘以活塞面积A2,由于q等于F1除以A1,可知A2/A1=F2/F1,即F2=A2×F1/A1.

可见,施加一个小的作用力F1,如果活塞A2的面积是活塞A1面积的几倍,其受到的作用力也增大到几倍。整个过程是力的传递、放大和运动过程。

在结构强度试验现场使用的液压缸,正是因为活塞比的不同,在相同液压力作用下,其压向腔最大压力就高于拉向腔压力。




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