液壓動力單元的工作原理主要是基于帕斯卡定律,即密閉液體上的壓強,能夠大小不變地向各個方向傳遞,通過液壓泵、控制閥等元件,將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能,再將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能,以驅(qū)動執(zhí)行元件工作。
一、能量轉(zhuǎn)換原理
機械能轉(zhuǎn)化為液壓能:原動機(如電動機、發(fā)動機)輸出機械能,帶動液壓泵的軸旋轉(zhuǎn)。液壓泵內(nèi)的工作元件(如齒輪、葉片、柱塞等)在泵體內(nèi)做周期性運動,使密封工作腔的容積發(fā)生變化。在吸油過程中,工作腔容積增大,形成局部真空,油箱中的油液在大氣壓力作用下通過吸油管進入液壓泵的吸油腔;在壓油過程中,工作腔容積減小,油液被擠壓,壓力升高,從液壓泵的壓油口輸出具有一定壓力和流量的油液,從而將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能。
液壓能轉(zhuǎn)化為機械能:具有壓力能的油液通過管道輸送到液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件(如液壓缸、液壓馬達)。對于液壓缸,油液進入缸筒推動活塞,使活塞產(chǎn)生直線運動,將油液的壓力能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能,實現(xiàn)直線推力或拉力;對于液壓馬達,油液進入馬達的工作腔,推動馬達的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),將油液的壓力能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的機械能,輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,驅(qū)動負載做旋轉(zhuǎn)運動。
二、壓力控制原理
溢流閥調(diào)定壓力:系統(tǒng)中通常設置溢流閥來限制系統(tǒng)的最高壓力。當系統(tǒng)壓力達到溢流閥的調(diào)定壓力時,
溢流閥開啟,部分油液從溢流閥流回油箱,使系統(tǒng)壓力不再升高,從而保護系統(tǒng)元件不因過高壓力而損壞。
減壓閥穩(wěn)定壓力:在需要不同壓力等級的分支油路中,常使用減壓閥。減壓閥通過調(diào)節(jié)自身的開口大小,對油液進行節(jié)流降壓,使出口壓力穩(wěn)定在設定值,為特定的執(zhí)行元件或支路提供所需的穩(wěn)定壓力。
三、流量控制原理
節(jié)流調(diào)速:通過改變節(jié)流閥的通流面積來控制油液的流量,從而調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。當節(jié)流閥開口增大時,通流面積增大,油液流量增加,執(zhí)行元件運動速度加快;反之,節(jié)流閥開口減小,油液流量減小,執(zhí)行元件運動速度減慢。
調(diào)速閥調(diào)速:調(diào)速閥是由節(jié)流閥和定差減壓閥串聯(lián)而成,它能在負載變化時自動保持節(jié)流閥前后的壓差恒定,從而使通過調(diào)速閥的流量穩(wěn)定,實現(xiàn)更精確的速度控制。
四、方向控制原理
換向閥改變流向:方向控制閥(如換向閥)用于控制油液的流向,從而改變執(zhí)行元件的運動方向。換向閥通過閥芯的移動,切換不同的油口連通狀態(tài),使油液按照需要的路徑流動,實現(xiàn)執(zhí)行元件的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、前進、后退等動作。
單向閥控制單向流動:單向閥只允許油液單向通過,反向截止,保證油液在系統(tǒng)中按照規(guī)定的方向流動,防止油液倒流,避免對系統(tǒng)造成損壞或影響系統(tǒng)的正常工作。