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水力學簡介

科目:

  • 水力學簡介
  • 油壓圖

水力學簡介:
水力學是指透過流體傳輸能量(力和運動)。 「液壓」一詞源自希臘文(Hydro = 水,aulos = 管道)。 液壓是我們在機動車輛技術、機械工程、驅動和控制技術、飛機和農業中遇到的驅動、控制和調節技術。 我們可以將液壓分為流體動力驅動和靜液壓驅動:

  • 流體動力:高流體速度和相對較低的壓力,例如自動變速箱中的變矩器;
  • 靜液壓:低流體速度和高壓,正如我們在動力轉向中遇到的那樣。

在實踐中,除了液壓之外,我們還發現氣動、電子和機械驅動技術。 每種技術對於所使用的應用都有其自身的優點和缺點。 與其他技術相比,液壓技術的優點和缺點是:

好處:

  • 高功率密度; 可以用小尺寸的部件傳遞大的力和扭力;
  • 速度、功率、扭力無極可調;
  • 液壓能可儲存並重複利用;
  • 可以實現高精度和恆定定位。

缺點:

  • 技術相對昂貴;
  • 對污垢敏感;
  • 洩漏的可能性(內部和外部)。

在液壓系統中,流體移動。 液體流可以透過泵浦或活塞啟動。 所有液壓系統均以帕斯卡定律為基礎:
“施加在靜止流體上的壓力在封閉容器中均勻地向各個方向傳播。”
我們在下圖中看到了這個原理,其中用活塞向活塞表面施加力(F1)。 此力在充滿流體的(封閉)系統中產生壓力,從而以力 F2 向上推動活塞。

壓力取決於活塞的力和表面積。 在頁面“液壓系統中的壓力」這是透過動畫和計算清楚地表明的。

液壓圖:
由符號組成的液壓圖由製造商編制,以便能夠在維護和/或維修工作期間讀取組件的連接方式。 此流程圖也說明了系統中的元件類型。 符號的概述可以在頁面上找到 液壓符號列表。

在下圖中,我們看到了液壓系統中最常用的組件。 組件以顏色和編號顯示。

電動馬達驅動液壓幫浦 (1),將液壓油移至控制閥 (4)。

洩壓閥 (2) 可防止系統壓力過高。 系統壓力可從壓力計 (3) 讀取。

手動控制閥有四個連接:
P(幫浦)、T(水箱)以及汽缸的連接 A 和 B。
控制滑桿可以設定在三個位置:

  • 靜止時(當前位置);
  • 向右;
  • 向左轉。

根據控制閥的位置,向氣缸供應液壓油,活塞將移動。

下圖概述了可移動氣缸的控制閥的不同位置。

1. 控制滑桿處於中間位置:
下圖中的液壓泵也是由電動馬達驅動的。 幫浦從油箱吸入液壓油,並將增壓後的油供給洩壓閥、壓力計和控制閥。

控制閥處於中間位置,使介面 P 和 T 相互連接,液壓油經 P 進入控制閥,經 T 離開。

液壓油從接頭 T 經回油過濾器流至油箱。 回油過濾器的外殼中有一個壓力安全裝置,當流體壓力增加時,裝置克服彈簧力打開。
當過濾器被污垢顆粒堵塞時,壓力就會增加。

由於液壓油在控制閥的這個位置循環,因此幾乎沒有任何壓力累積。 油在控制閥、管路和回油過濾器中僅遇到一定量的阻力。 然而,這種阻力非常低,以致於在沒有壓力的情況下泵送油。

2. 控制滑桿在左側位置:
控制滑桿位於左側位置。 端子 P 和 A、以及 T 和 B 在此位置相互連接。 液壓油經由管道流到油缸的左側。 活塞左側開始積聚壓力,並且現在受到控制。

由於油缸的回油口 (B) 現在連接到控制閥的 T 形連接,因此油可以在油缸的右側通過回油過濾器流到油箱。

氣缸向外移動,直到到達終點。 我們在以下情況中看到了這一點。

3.活塞處於極限位置:
在這種情況下,活塞已延伸至最大程度,因此已到達終點止動件。 過壓保護可防止壓力升得太高。 如果沒有這種保護,壓力就會不受控制地上升,從而導致缺陷。 

當達到預設壓力時,壓力控制閥(圖中顯示在液壓幫浦的左側)會開啟。 洩壓閥將供應管線從液壓幫浦連接至回流。 現在透過此洩壓閥不斷循環,直到壓力降低。

4. 控制滑桿在正確位置:
控制滑桿現在已在正確位置(相反)操作。 與情況 2 相比,管道相互交叉連接:P 現在連接到 B,因此活塞右側會產生壓力。 連接 A 連接到 T(返回)。 在此位置,活塞從控制滑桿移動到左側。

當到達活塞的終點時,壓力將再次增加到洩壓閥打開的壓力。 然後控制滑桿必須回到中間位置。

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