液压传动的工作原理剖析

液压传动相对于机械传动是一种新的传动形式，其理论基础是帕斯卡原理，或称静压传递原理，即“封闭容器中静止液体的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递”。液压传动就是以液体为工作介质，基于帕斯卡原理，利用液体的压力能来传递运动和动力的一种传动形式。

液压千斤顶就是一个简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚地了解液压传动的基本原理。

图1.1.1所示为液压千斤顶的工作原理。大缸筒9和大活塞8组成举升液压缸。手柄1、小缸筒2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如抬起手柄1使小活塞向上移动，小活塞下端容腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，油箱12中的液压油在大气压的作用下，通过吸油管5进入手动液压泵活塞腔；用力压下手柄1，单向阀4关闭，小活塞下移，小活塞下腔的油液压力升高，单向阀7打开，下腔的油液经管道6进入大缸筒9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄1吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄1，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱12，重物就向下移动，这就是液压千斤顶的工作原理。

图1.1.1　液压千斤顶的工作原理及实物图

（a）工作原理图；（b）实物图
1—手柄；2—小缸筒；3—小活塞；4，7—单向阀；5—吸油管；6，10—管道；8—大活塞；9—大缸筒；11—截止阀；12—油箱

通过对液压千斤顶的工作过程分析，可以初步了解液压传动的基本工作原理。压下手柄1时，手动液压泵输出压力油，将机械能转换成油液的压力能；压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入举升缸的油液体积大小。由此可见，液压传动是一个不同能量形式转换和传递的过程。

下面对大、小活塞进行运动学、动力学分析和功率分析，暂不考虑该系统的摩擦损失、泄漏以及液压缸、油管等的弹性变形，并假定油液不可压缩。

1.运动学分析

当外力F1加于小活塞上时，由于大活塞上作用有负载F2，因而在F1的作用下，小活塞向下移动时，大活塞推动负载向上移动。设小活塞的位移为h1，面积为A1；大活塞的位移为h2，面积为A2。基于以上假设，从手动液压泵中被挤出的液体体积必然等于流进举升缸的液体体积，即

设两活塞移动的时间为t，则活塞1、2的平均移动速度v1和v2分别为

将它们代入式（1.1.1），可得(https://www.xing528.com)

由式（1.1.1）、式（1.1.2）可知，大、小活塞移动的位移和速度均与活塞的面积成反比。

2.动力学分析

根据帕斯卡原理，在两个活塞的作用下，两个液压缸的工作腔和油管中的油液具有相等的压强p，即

由式（1.1.3）可知，大、小活塞上所作用的力与活塞的面积成正比。

3.功率分析

活塞1的功率用液压参数表示为

活塞2的功率用液压参数表示为

式中，P——功率；

p——油液压强；

q——油液流量。