Ⅰ 千斤頂抬起重物的原理是什麼
1 引言
液壓千斤頂是機動車輛的必備工具，它具有結構簡單、體積小、重量輕、自潤滑性能好、舉升力大、便於維修等優點，但其效率低，操作不當時支點易滑脫,存在不安全因素。本文通過對傳統的液壓千斤頂工作原理的分析，對其結構和油路進行了改進,設計了一種高效安全的液壓千斤頂。
2 傳統液壓千斤頂的工作原理
傳統液壓千斤頂的工作原理如圖1所示，當手柄向上抬起時，帶動活塞上行，單向閥1關閉，活塞缸的工作容積擴大形成真空，在大氣壓的作用下，油箱中的液體經油管打開單向閥2流入活塞缸中；當壓下手柄時帶動活塞下行，單向閥2關閉，活塞缸中的油液推開單向閥1，油液進入柱塞缸，使柱塞上升，頂起重物做功。當需柱塞停止時，停止壓桿運動，柱塞缸中的油壓使單向閥1關閉，柱塞自鎖不動；需要柱塞向下返回時，打開截止閥，在一向下的外力作用下，柱塞即可復位。此即傳統液壓千斤頂的工作原理。
從上述工作原理分析可知柱塞在上升H段的空行程中，其上升速度與其接觸到車輛底盤後頂起機動車的速度一樣慢，如圖2所示，很顯然在H段效率太低。
從工作原理分析還可知道柱塞在頂起重物的過程中，如出現支點滑脫，在瞬間失去較大負載的情況下，壓力油推動柱塞會以很大的加速度向上運動，釋放能量，柱塞一旦飛出，液壓千斤頂殼體被打碎易傷及人員。
為克服以上缺點，可對傳統液壓千斤頂的結構與油路進行改進設計，使其既高效又安全。
3 高效安全液壓千斤頂的工作原理
如圖3所示，當手柄向上抬時，單向閥1關閉，活塞缸的工作容積擴大形成真空，在大氣壓的作用下，油箱中的液體經油管打開單向閥2流入活塞缸中，此時液控單向閥不起作用，此過程和傳統液壓千斤頂的吸油過程一樣。
當壓下手柄時，帶動活塞下行，單向閥2關閉，活塞缸中的液體推開單向閥1，此時，液控單向閥的控制油口有油壓，液控單向閥反向被打開，壓力油經單向閥1、液控單向閥到達柱塞內的A腔，由於A腔的截面積與活塞的截面積相近，因此柱塞在空行程段快速上升，與此同時，柱塞的下部與B腔（柱塞缸內）的工作容積擴大，形成真空，在大氣壓作用下，油箱中液體推開單向閥3流入柱塞缸中，當柱塞的頂部接觸到載荷後，A腔內油液壓力升高，液體推開單向閥4，油液分兩路同時進入A腔和柱塞缸中，單向閥3被壓力油關閉。
此時千斤頂和傳統千斤頂在克服重物做功的效果上一樣。當需柱塞停止時，停止壓桿運動，柱塞缸中的油壓通過液控單向閥，使單向閥1關閉，柱塞就自鎖不動；需要柱塞向下返回時，打開截止閥，在一向下的外力作用下，柱塞缸中的液體直接回油箱，而A腔中的油液推開單向閥4後回油箱，使柱塞復位。
從以上分析可看出此千斤頂效率比較高。在頂起重物的過程中，如果出現支點滑脫，此時，液控單向閥的控制油口無壓力，此閥迅速反向關閉，使千斤頂的壓油腔迅速形成負壓，吸住柱塞不能向上運動，從而避免事故發生，安全可靠性更高。
當然在使用此液壓千斤頂時仍需嚴格操作，注意以下兩點：
（1）充分估計被舉升的物體的重量，選擇合適的液壓千斤頂以保證可靠的工作；
（2）對單向閥4中的彈簧剛度有一定的要求，即剛度應大於柱塞自重、柱塞上升的摩擦力和打開單向閥3這三者之和，但必須小於使用者壓下柱塞時的外力。
4 結束語
液壓系統實施合理設計，只有很好地了解與掌握液壓元件的構造與工作特性，綜合分析系統的工作過程，才能設計出高效安全、合理的液壓系統。
參考文獻
1 雷天覺． 液壓工程手冊． 北京：機械工業出版社
2 李芳民． 工程機械液壓與液力傳動．北京：人民交通 出版社，2000
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4 任海軍． 液壓千斤頂油路系統的改進． 液壓與氣動．1999（3）
參考資料：http://..com/question/1778080.html
Ⅱ PY180型平地機的工作裝置液壓系統有介紹沒
工作裝置液壓系統由高壓雙聯齒輪泵、刮刀回轉液壓馬達、操縱控制閥、動作油缸和油箱等液壓元件組成。
PY180型平地機工作裝置的液壓油缸和液壓馬達均為雙作用液壓油缸和雙作用液壓馬達。泵I和泵Ⅱ分別向兩個獨立的工作裝置液壓迴路供油，兩液壓迴路的流量相同。當泵I和泵Ⅱ兩個液壓迴路的多路操縱閥組都處於「中位」位置時，則兩同路的油流將通過油路轉換閥組中與之對應的溢流閥，並經濾清器直接卸荷流回封閉式的壓力油箱。此時，工作裝置液壓油缸和液壓馬達均處於閉鎖狀態。
雙聯齒輪泵中的泵Ⅱ通過多路操縱閥（下）向前推土板升降油缸、刮刀回轉液壓馬達、前輪傾斜油缸、刮刀擺動油缸和右刮刀升降油缸提供壓力油。泵可向制動單迴路液壓系統提供壓力油，當兩個蓄能器的油壓達到15MPa時，限壓閥將自動中斷制動系統的油路，同時接通連接多路操縱閥（上）的油路，並可通過分別向後鬆土器升降油缸、鏟土角調整油缸、鉸接轉向油缸、刮刀引出油缸和左刮刀升降油缸提供壓力油。
雙迴路液壓系統可以同時工作，也可單獨工作。調節刮刀升降位置時，則應採用雙同路同時工作，這樣可以保證左右刮刀升降油缸同步動作，提高工作效率。
當系統超載時，雙迴路均可通過設在油路轉換閥組內的安全閥開啟卸荷，保證系統安全（系統安全壓力為13MPa）。因刮刀回轉液壓馬達和前推土板升降油缸工作時所耗用的功率較其他工作油缸大，故在泵Ⅱ液壓迴路中，單獨增設一個刮刀回轉和前推土板升降油路的安全閥，其系統安全壓力為18MPa。
Ⅲ 液壓傳動知識
(一)液壓傳動概述
液壓傳動是以液體為工作介質來傳遞動力和運動的一種傳動方式。液壓泵將外界所輸入的機械能轉變為工作液體的壓力能,經過管道及各種液壓控制元件輸送到執行機構→油缸或油馬達,再將其轉變為機械能輸出,使執行機構能完成各種需要的運動。
(二)液壓傳動的工作原理及特點
1.液壓傳動基本原理
如圖2-62所示為一簡化的液壓傳動系統,其工作原理如下:
液壓泵由電動機驅動旋轉,從油箱經過過濾器吸油。當控制閥的閥心處於圖示位置時,壓力油經溢流閥、控制閥和管道(圖2-62之9)進入液壓缸的左腔,推動活塞向右運動。液壓缸右腔的油液經管道(圖2-62之6)、控制閥和管道(圖2-62之10)流回油箱。改變控制閥的閥心的位置,使之處於左端時,液壓缸活塞將反向運動。
改變流量控制閥的開口,可以改變進入液壓缸的流量,從而控制液壓缸活塞的運動速度。液壓泵排出的多餘油液經限壓閥和管道(圖2-62之12)流回油箱。液壓缸的工作壓力取決於負載。液壓泵的最大工作壓力由溢流閥調定,其調定值應為液壓缸的最大工作壓力及系統中油液經閥和管道的壓力損失之總和。因此,系統的工作壓力不會超過溢流閥的調定值,溢流閥對系統還起著過載保護作用。
在圖2-62所示液壓系統中,各元件以結構符號表示。所構成的系統原理圖直觀性強,容易理解;但圖形復雜,繪制困難。
工程實際中,均採用元件的標准職能符號繪制液壓系統原理圖。職能符號僅表示元件的功能,而不表示元件的具體結構及參數。
圖2-63所示即為採用標准職能符號繪制的液壓系統工作原理圖,簡稱液壓系統圖。
圖2-62 液壓傳動系統結構原理圖
1—油箱;2—過濾器;3—液壓泵;4—溢流閥;5—控制閥;6,9,10,12—液壓管道;7—液壓缸;8—工作台;11—限壓閥
圖2-63 液壓傳動系統工作原理圖
1—油箱;2—過濾器;3—液壓泵;4—溢流閥;5—控制閥;6,9,10,12—液壓管道;7—液壓缸;8—工作台;11—限壓閥
2.液壓傳動的特點
(1)液壓傳動的主要優點
1)能夠方便地實現無級調速,調速范圍大。
2)與機械傳動和電氣傳動相比,在相同功率情況下,液壓傳動系統的體積較小,質量較輕。
3)工作平穩,換向沖擊小,便於實現頻繁換向。
4)便於實現過載保護,而且工作油液能使傳動零件實現自潤滑,因此使用壽命較長。
5)操縱簡單,便於實現自動化,特別是與電氣控制聯合使用時,易於實現復雜的自動工作循環。
6)液壓元件實現了系列化、標准化和通用化,易於設計、製造和推廣應用。
(2)液壓傳動的主要缺點
1)液壓傳動中不可避免地會出現泄漏,液體也不可能絕對不可壓縮,故無法保證嚴格的傳動比。
2)液壓傳動有較多的能量損失(泄漏損失、摩擦損失等),故傳動效率不高,不宜作遠距離傳動。
3)液壓傳動對油溫的變化比較敏感,不宜在很高和很低的溫度下工作。
4)液壓傳動出現故障時不易找出原因。
(三)液壓傳動系統的組成及圖形符號
1.液壓傳動系統的組成
由上述例子可以看出,液壓傳動系統除了工作介質外,主要由四大部分組成:
1)動力元件——液壓泵。它將機械能轉換成壓力能,給系統提供壓力油。
2)執行元件——液壓缸或液壓馬達。它將壓力能轉換成機械能,推動負載做功。
3)控制元件——液壓閥(流量、壓力、方向控制閥等)。它們對系統中油液的壓力、流量和流動方向進行控制和調節。
4)輔助元件——系統中除上述三部分以外的其他元件,如油箱、管路、過濾器、蓄能器、管接頭、壓力表開關等。由這些元件把系統連接起來,以支持系統的正常工作。
液壓系統各組成部分及作用如表2-6所示。
表2-6 液壓系統組成部分的作用
2.液壓元件的圖形符號
圖2-64是液壓千斤頂的結構原理示意圖。它直觀性強,易於理解,但難於繪制。特別是當液壓系統中元件較多時更是如此。
圖2-64 液壓千斤頂的結構原理圖
1—杠桿;2—泵體;3,11—活塞;4,10—油腔;5,7—單向閥;6—油箱;8—放油閥;9—油管;12—缸體
為了簡化原理圖的繪制,液壓系統中的元件可採用符號來表示,並代表元件的職能。使用這些圖形符號可使系統圖即簡單明了又便於繪制,如果有些液壓元件職能無法用這些符號表達時,仍可採用它的結構示意圖形式。如表27為液壓泵的圖形符號;表2-8為常用控制方式的圖形符號。欲了解更多液壓元件的圖形符號,可參閱相關書籍。
表2-7 液壓泵的圖形符號
表2-8 常用控制方式圖形符號
(四)液壓傳動的主要元件
1.液壓泵
是一種能量轉換裝置。它將機械能轉換為液壓能,為液壓系統提供一定流量的壓力油液,是系統的動力元件。
液壓泵的結構類型有齒輪式、葉片式和柱塞式等。目前鑽探設備的液壓系統中主要採用前兩種形式。
(1)齒輪泵
齒輪泵分為外嚙合和內嚙合兩種形式。外嚙合式齒輪泵由於結構簡單,價格低廉,體積小質量輕,自吸性能好,工作可靠且對油液污染不敏感,所以應用比較廣泛。
1)齒輪泵的工作原理。齒輪泵由泵殼體,兩側端蓋及由各齒間形成密封的工作空間組成。齒輪的嚙合線把容腔分隔為兩個互不相通的吸油腔和排油腔。當齒輪按圖示方向旋轉時吸油一側的輪齒逐漸分離,工作空間的容腔逐步增大,形成局部真空。此時油箱中的油液在外界大氣壓的作用下進入吸油容腔,隨著齒輪的旋轉,齒間的油液帶到排油一側。由於此側的輪齒是逐步嚙合,工作空間的容腔縮小,油液受擠壓獲得能量排出油口並輸入液壓系統。
2)齒輪泵的結構。YBC-45/80齒輪泵是鑽探設備常用的一種液壓泵,額定流量45L/min,額定泵壓8MPa(圖2-65)。該泵主要由泵體、泵蓋、主動齒輪、被動齒輪及幾個軸套等組成。齒輪與軸呈一體,以4隻鋁合金軸套支撐於泵體內,泵蓋與泵體用螺栓緊固,端面及泵軸處均以密封圈密封,兩個軸套(圖2-65之7與19)在壓力油的作用下有一定的軸向游動量,油泵運轉時與齒輪端面貼緊,減少軸向間隙同時在軸套和泵蓋之間有封嚴板等,將吸排油腔嚴格分開,防止竄通以提高泵的容積效率。在軸套靠近齒輪嚙合處開有卸荷槽。泵主軸伸出端以半圓鍵與傳動裝置連接,接受動力。
圖2-65 YBC—45/80齒輪泵
1—卡圈;2—油封;3—螺栓;4—泵蓋;5,13,20—O型密封圈;6—封嚴板;7,10,17,19—軸套;8—潤滑油槽;9—主動齒輪;11—進油口;12—泵體;14—油槽;15—排油口;16—定位鋼絲;18—被動齒輪;21—油孔;22—壓力油腔
3)齒輪泵的流量。齒輪泵的流量可看作是兩個齒輪的齒槽容積之和。若齒輪齒數為z,模數為m,節圓直徑為D(D=z·m),有效齒高h=2m,齒寬為b時,泵的流量Q為
Q=πDhb=2πzm2b
考慮齒間槽比輪齒的體積稍大一些,通常取π為3.33加以修正,還應考慮泵的容積效率ηv,則齒輪泵每分鍾的流量為
地勘鑽探工：基礎知識
(2)葉片泵
葉片泵與齒輪泵相比較具有結構緊湊,外形尺寸小,流量均勻,工作平穩噪音小,輸出壓力較高等優點,但結構較復雜,自吸性能差,對油液污染較敏感。在液壓鑽機中也有採用。
葉片泵分為單作用和雙作用兩種。前者可作為變數泵,後者只能作定量泵。
2.液壓馬達
液壓馬達是將液壓能轉換為機械能的裝置,是液壓系統的執行元件。其結構與液壓泵基本相同,但由於功能和工作條件不同,一般液壓泵和液壓馬達不具有可逆性。
液壓馬達按結構特點分為齒輪式、葉片式和柱塞式三類。鑽探設備中常用柱塞式液壓馬達。
如圖2-66所示,當壓力油經配油盤進入缸體的柱塞時,柱塞受油的作用向外伸出,並緊緊抵在斜盤上,這時斜盤對柱塞產生一法向反作用力F。由於斜盤中心線與缸體軸線傾斜角為δM,所以F可分解為兩個分力,其中水平分力Fx與柱塞推力相平衡,而垂直分力Fg則對缸體產生轉矩,驅動缸體及馬達軸旋轉。若從配油盤的另一側輸入壓力油,則液壓馬達朝反方向旋轉。
圖2-66 軸向柱塞式液壓馬達工作原理
1—斜盤;2—缸體;3—柱塞;4—配油盤;5—主盤
若液壓馬達的排量為Q,輸入液壓馬達的液壓力為P,機械效率為ηm,則液壓馬達的輸出轉矩M為:M=PQηm/2π。
3.液壓缸
液壓缸是液壓系統的執行元件。它的作用是將液壓能轉變為機械能,使運動部件實現往復直線運動或擺動。液壓缸結構簡單,使用方便,運動平穩,工作可靠,在鑽探設備中應用十分廣泛。液壓缸的種類很多,按結構類型可分為活塞式、柱塞式和擺動式三種。其中活塞式液壓缸最常用。活塞或液壓缸可分為單出桿式和雙出桿式兩種。其固定方式可以是缸體固定或活塞桿固定。
(1)單出桿活塞式液壓缸
如圖2-67所示為液壓式鑽機給進油缸的結構。它由活塞、活塞桿、缸筒、上蓋、下蓋、密封圈和壓緊螺母等組成。活塞桿與活塞以螺紋連接成一體。活塞環槽中配裝的活塞環及上蓋處的密封圈等用以保證缸內具有良好的密封性。在液缸的上下蓋上設有輸油口,壓力油經輸油口進入液缸的上、下腔,即推動活塞移動,並通過活塞桿頂端的連接螺母帶動立軸上行或下行。由圖示結構可知,單出桿液壓缸活塞兩側容腔的有效工作面積是不相等的,因此當向兩腔分別輸入壓力和流量相等的油液時,活塞在兩個方向的推力和運行速度是不相等的。
圖2-67 鑽機給進油缸的結構
(2)雙活塞桿式液壓缸
雙活塞桿式液壓缸結構,組成件與單活塞桿液壓缸基本相同,所不同的是活塞左右兩端都有活塞桿伸出,可以連接工作部件,實現往復運動。由圖示結構可知,
兩側活塞桿直徑相同,當兩腔的供油壓力和流量都相等時,兩個方向的推力和運行速度也相等。
4.液壓控制閥
液壓控制閥是液壓系統中的控制元件,用於控制系統的油液流動方向及壓力和流量的大小,以保證各執行機構工作的可靠、協調和安全性。
液壓控制閥按其用途和工作特點不同,通常可分為方向控制閥(如單向閥和換向閥等)、壓力控制閥(如溢流閥、減壓閥和順序閥等)和流量控制閥(如節流閥和調速閥等)。這3種閥可根據需要互相組合成為集成式控制閥,如液壓式鑽機或其他工程機械就是將一個或多個換向閥、調壓溢流閥和流量閥等組裝在一起成為集中手柄控制的液壓操縱閥。
(五)液壓傳動系統的基本迴路簡介
1.壓力控制迴路
主要是利用壓力控制閥來控制系統壓力,實現增壓、減壓、卸荷、順序動作等,以滿足工作機構對力或力矩的要求。如圖2-68所示為一減壓迴路,由於油缸G往返時所需的壓力比主系統低,所以在支路上設置減壓閥,實現分支油路減壓。
圖2-68 減壓迴路
2.速度控制迴路
主要有定量泵的節流調速、變數泵和節流閥的調速、容積調速等迴路,可以實現執行機構不同運動速度(或轉速)的要求。在定量泵的節流調速迴路中,採用節流閥,調速閥或溢流調速閥來調節進入液壓缸(或液壓馬達)的流量。根據閥在迴路中的安裝位置,分為進口節流、出口節流和旁路節流3種。
3.換向控制迴路
換向控制迴路是利用各種換向閥或單向閥組成的控制執行元件的啟動、停止或換向的迴路。常見的有換向迴路、閉鎖迴路、時間制動的換向迴路和行程制動的換向迴路等。
如圖2-69所示是簡化的工作台作往復直線運動的液壓系統圖。為了控制工作台的往復運動,在這個系統中設置了一個手動換向閥,用來改變液流進入液壓缸的方向。當手動換向閥的閥心在最右端時(圖2-69a),壓力油由P—A,進入液壓缸左腔。此時,右腔中的油液由B—O流回油箱,因而推動了活塞連同工作台一起向右運動。
若把手動換向閥的閥心扳到中間位置(圖2-69b),壓力油的進油口P與回油口O都被閥心封閉,工作台停止運動。
如果把閥心扳到最左端,壓力油從P—B進入液壓缸右腔(圖2-69c),左腔中的油液由A—O回油箱,從而推動活塞連同工作台向左運動,完成換向動作。
圖2-69 換向工作原理圖
4.同步迴路
當液壓設備上有兩個或兩個以上的液壓油缸,在運動時要求能保持相同的位移和速度,或要求以一定的速度比運動時,可採用同步迴路。
5.順序動作迴路
當用一個液壓泵驅動幾個要求按照一定順序依次動作的工作機構時,可採用順序動作迴路。實現順序動作可以採用壓力控制、行程式控制制和時間控制等方法。
Ⅳ 絞車有哪些類型的剎車裝置其作用原理如何
盤式剎車執行機構主要由剎車鉗、鉗架和剎車盤組成，剎車盤與主機絞車滾筒固連，鉗架固定連接在絞車底座上，剎車鉗的兩個杠桿上端分別鉸接兩塊剎車片，中間鉸接在鉗架上，下端分別與液壓缸活塞和油缸相連，剎車鉗的剎車片設置在剎車盤外圓的兩側，當活塞與油缸相對運動時，通過杠桿帶動一副剎車片做張合運動，實現剎車或松剎車。這種液壓盤式剎車裝置因其結構形式存在以下缺點
1）剎車鉗總成安裝在的鉗架背部，剎車鉗在鉗架上沿絞車軸向為固定安裝，因此對鉗架在絞車軸向安裝定位尺寸要求非常嚴格，安裝費時費力，往往不能完全達到設計要求。
2）剎車鉗的剎車片、油缸不被剎車盤、鉗架遮擋，易受到風沙及鑽井作業中的泥漿、油液侵蝕，影響其使用壽命。
新型液壓盤式剎車裝置包括由執行機構、液壓控制迴路、操縱機構等。其執行機構主要由剎車盤、制動器、鉗架等組成，剎車盤固連在絞車滾筒兩側，鉗架頂部和底部各通過一塊固定板與絞車機架固連，其特徵在於所述的制動器由單作用油缸、剎車片、內置於缸筒的彈簧等組成，單作用油缸包括制動器體(相當於油缸的缸筒)、活塞等，所述的剎車片，一片與制動器體連接，另一片與能隨活塞移動的彈簧支座連接；所述的鉗架是由兩塊平行的立板和一塊底板焊接構成的支架，鉗架安裝在使剎車盤與兩塊立板平行並位於兩塊立板之間位置上。所述的制動器整體空套在鉗架兩塊立板上相對的兩個支座孔內，制動器可在支座孔滑道上隨著剎車盤偏擺的左右浮動，制動器軸向位置尺寸隨剎車盤位置確定，兩塊剎車片位於剎車盤兩側。本實用新型液壓控制迴路、操縱機構同現有技術。
作為改進，鉗架上部不安裝固定板，即上部不固定，這樣可降低絞車裝置的總體高度。
工作原理當單作用油缸油腔內油壓降低，直到接近零時，油缸內置的彈簧推動彈簧支座，將力傳遞剎車片而作用在剎車盤上，產生正壓力，實現絞車剎車；當油缸油腔進油，有油壓時，活塞帶動彈簧支座移動，油壓力克服彈簧力壓縮彈簧，使剎車片脫離剎車盤，實現松剎車。給予變化的油壓，能調節制動力大小。
由於制動器可在鉗架滑道上隨著剎車盤偏擺左右滑動，降低了鉗架在絞車軸向安裝定位難度，並可減少因剎車盤偏擺而造成的剎車片偏磨。鉗架上部無固定板，降低了絞車總體高度。由於鉗架及剎車盤對剎車片及油缸的遮擋，減少了外部風沙、鑽井作業中泥漿、油液對油缸及剎車片的侵蝕，提高了盤式剎車的使用壽命。