液压机的液压系统的基本原理非常简单:通过不可压缩的液体,将作用于一点的力传递到另点。通常使用某种油来作为液体介质。在这一过程中,力通常会增大。
假设在两个充满油的、用一根输油管连接起来的汽缸里放入两个适合的活塞,如果将其中一个活塞向下压,压力通过输油管中的油会传到第二个活塞。由于油的不可压缩性,压力传导效率很高,几乎所有的作用力都被传导到第二个活塞上。连接两个汽缸的管道可以是任何长度、任何形状,只要它可以穿过两个活塞中间的所有装置行。管道可以分叉,这样如有必要,主汽缸可以比辅汽缸有更大的驱动力。
液压系统设计的精妙之处在于,对系统进行增压(或减压)的过程非常简单。你只需改变一个活塞头和一个汽缸的尺寸可以了。液体介质在系统中每个点上的压力都相同。施加在较大活塞上的压力作用面积较大,活塞受到的向上的推动力也较大。
为了弄清楚促进作用力增大的因素,让我们先来看看活塞的尺寸。假设一个活塞直径2厘米,第二个活塞直径为6厘米。活塞的面积为πr2,则一个活塞的面积为3.14平方厘米,第二个活塞的面积为28.26平方厘米。第二个活塞的面积是一个活塞面积的9倍。
这是说,作用于一个活塞上的力会在第二个活塞上增大9倍。因此,如果对一个活塞施加100牛向下的作用力,第二个活塞会受到900牛向上的作用力。同理,如果想把第二个活塞提高1厘米,要把一个活塞向下压9厘米。
不过它们大多使用液压泵而非简单的主汽缸活塞来驱动活塞。液压泵与水泵非常类似,它是从液体箱中抽取液体,用高压将其导入液压系统。
为了能够把活塞推进推出,必须使用套经过改良的系统,从而可以把液体引入汽缸中活塞头的任意一端。
在这一系统中,只有很少的一些元件。液压泵从液体箱中抽取液体并对其加压。短管阀控制液体流动的路径。如果把短管阀转向右侧,增压液体(如橘色图示)会流入汽缸右侧。当活塞滑向左侧,活塞会把未增压液体(如黄色图示)重新推回液体箱。活塞缩回。当短管阀转向左侧,增压液体进入汽缸的左侧,推动右侧的液体进入液体箱。活塞向汽缸外伸出。
多功能液压机如反铲装载机使用了许多不同的短管阀来驱动液压活塞。机器的控制装置只需前后移动阀门,可以把活塞推进推出。
