船舶行業(yè)液壓系統(tǒng)主要是利用液體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力并進(jìn)行工作的。
一、動(dòng)力產(chǎn)生
首先是動(dòng)力元件(液壓泵)工作。
液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能。以常見(jiàn)的齒輪泵為例,它是通過(guò)一對(duì)相互嚙合的齒輪在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)齒輪脫開(kāi)嚙合的一側(cè)(吸油腔)時(shí),容積增大,形成局部真空,油箱中的液壓油在大氣壓的作用下被吸入泵內(nèi)。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn),齒間的油液被帶到齒輪進(jìn)入嚙合的一側(cè)(壓油腔),由于這里的容積減小,油液就被擠出,這樣就將機(jī)械能(電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪泵旋轉(zhuǎn)的能量)轉(zhuǎn)換為液壓油的壓力能,為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力源。
類似地,葉片泵是靠葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的滑動(dòng),當(dāng)葉片在吸油區(qū)時(shí),容積增大吸油,在壓油區(qū)時(shí),容積減小壓油;柱塞泵則是通過(guò)柱塞在缸體中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油過(guò)程。
二、能量傳遞與控制
液壓油從液壓泵輸出后,通過(guò)管路輸送到各個(gè)控制元件??刂圃ㄈ绶较蚩刂崎y)能夠改變液壓油的流動(dòng)方向。比如在船舶舵機(jī)系統(tǒng)中,當(dāng)需要舵葉向左轉(zhuǎn)時(shí),
方向控制閥就會(huì)將液壓油引導(dǎo)到液壓執(zhí)行元件(如液壓馬達(dá))的相應(yīng)腔室,使液壓馬達(dá)按照要求的方向旋轉(zhuǎn)。
壓力控制閥(如
溢流閥)用于控制系統(tǒng)的壓力。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí),溢流閥的閥芯開(kāi)啟,多余的液壓油就會(huì)通過(guò)溢流閥流回油箱,從而保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)。例如在船舶起重機(jī)液壓系統(tǒng)起吊重物時(shí),如果負(fù)載過(guò)重導(dǎo)致系統(tǒng)壓力升高,溢流閥就會(huì)起作用,防止系統(tǒng)因壓力過(guò)高而損壞。
流量控制閥可以調(diào)節(jié)液壓油的流量。在船舶可調(diào)螺距螺旋槳的液壓控制系統(tǒng)中,通過(guò)調(diào)節(jié)流量控制閥,能夠控制進(jìn)入螺旋槳液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油液流量,進(jìn)而改變螺旋槳的螺距。這是因?yàn)椴煌牧髁繒?huì)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作速度不同,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)螺距的精確控制。
三、執(zhí)行動(dòng)作
經(jīng)過(guò)控制元件的液壓油進(jìn)入執(zhí)行元件(液壓馬達(dá)或液壓缸)。
液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)設(shè)備做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。以船舶起錨機(jī)的液壓馬達(dá)為例,液壓油進(jìn)入液壓馬達(dá)后,推動(dòng)馬達(dá)內(nèi)部的部件旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)錨鏈輪旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)起錨或拋錨的操作。
液壓缸則是將液壓能轉(zhuǎn)換為直線機(jī)械能。在船舶艙口蓋開(kāi)閉系統(tǒng)中,液壓油進(jìn)入液壓缸的不同腔室,使活塞產(chǎn)生直線位移。當(dāng)液壓油進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔時(shí),活塞在液壓油的壓力作用下伸出,帶動(dòng)艙口蓋開(kāi)啟;當(dāng)液壓油進(jìn)入有桿腔時(shí),活塞縮回,使艙口蓋關(guān)閉。