船舶行業(yè)液壓系統(tǒng)主要是利用液體的壓力能來傳遞動力并進行工作的。
一、動力產(chǎn)生
首先是動力元件(液壓泵)工作。液壓泵將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能。以常見的齒輪泵為例,它是通過一對相互嚙合的齒輪在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)。當齒輪脫開嚙合的一側(cè)(吸油腔)時,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,這樣就將機械能(電機或發(fā)動機帶動齒輪泵旋轉(zhuǎn)的能量)轉(zhuǎn)換為液壓油的壓力能,為整個液壓系統(tǒng)提供動力源。
類似地,葉片泵是靠葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的滑動,當葉片在吸油區(qū)時,容積增大吸油,在壓油區(qū)時,容積減小壓油;柱塞泵則是通過柱塞在缸體中的往復運動來實現(xiàn)吸油和壓油過程。
二、能量傳遞與控制
液壓油從液壓泵輸出后,通過管路輸送到各個控制元件??刂圃ㄈ绶较蚩刂崎y)能夠改變液壓油的流動方向。比如在船舶舵機系統(tǒng)中,當需要舵葉向左轉(zhuǎn)時,方向控制閥就會將液壓油引導到液壓執(zhí)行元件(如液壓馬達)的相應腔室,使液壓馬達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。當系統(tǒng)壓力超過設定值時,溢流閥的閥芯開啟,多余的液壓油就會通過溢流閥流回油箱,從而保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)。例如在船舶起重機液壓系統(tǒng)起吊重物時,如果負載過重導致系統(tǒng)壓力升高,溢流閥就會起作用,防止系統(tǒng)因壓力過高而損壞。
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,通過調(diào)節(jié)流量控制閥,能夠控制進入螺旋槳液壓執(zhí)行機構的油液流量,進而改變螺旋槳的螺距。這是因為不同的流量會使執(zhí)行機構的動作速度不同,從而實現(xiàn)對螺距的精確控制。
三、執(zhí)行動作
經(jīng)過控制元件的液壓油進入執(zhí)行元件(液壓馬達或液壓缸)。液壓馬達將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能,驅(qū)動設備做旋轉(zhuǎn)運動。以船舶起錨機的液壓馬達為例,液壓油進入液壓馬達后,推動馬達內(nèi)部的部件旋轉(zhuǎn),從而帶動錨鏈輪旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)起錨或拋錨的操作。
液壓缸則是將液壓能轉(zhuǎn)換為直線機械能。在船舶艙口蓋開閉系統(tǒng)中,液壓油進入液壓缸的不同腔室,使活塞產(chǎn)生直線位移。當液壓油進入液壓缸的無桿腔時,活塞在液壓油的壓力作用下伸出,帶動艙口蓋開啟;當液壓油進入有桿腔時,活塞縮回,使艙口蓋關閉。