船舶行业液压系统主要是利用液体的压力能来传递动力并进行工作的。
一、动力产生
首先是动力元件(液压泵)工作。
液压泵将机械能转换为液压能。以常见的齿轮泵为例,它是通过一对相互啮合的齿轮在壳体内旋转。当齿轮脱开啮合的一侧(吸油腔)时,容积增大,形成局部真空,油箱中的液压油在大气压的作用下被吸入泵内。随着齿轮的旋转,齿间的油液被带到齿轮进入啮合的一侧(压油腔),由于这里的容积减小,油液就被挤出,这样就将机械能(电机或发动机带动齿轮泵旋转的能量)转换为液压油的压力能,为整个液压系统提供动力源。
类似地,叶片泵是靠叶片在转子槽内的滑动,当叶片在吸油区时,容积增大吸油,在压油区时,容积减小压油;柱塞泵则是通过柱塞在缸体中的往复运动来实现吸油和压油过程。
二、能量传递与控制
液压油从液压泵输出后,通过管路输送到各个控制元件。控制元件(如方向控制阀)能够改变液压油的流动方向。比如在船舶舵机系统中,当需要舵叶向左转时,
方向控制阀就会将液压油引导到液压执行元件(如液压马达)的相应腔室,使液压马达按照要求的方向旋转。
压力控制阀(如
溢流阀)用于控制系统的压力。当系统压力超过设定值时,溢流阀的阀芯开启,多余的液压油就会通过溢流阀流回油箱,从而保证系统压力稳定在安全范围内。例如在船舶起重机液压系统起吊重物时,如果负载过重导致系统压力升高,溢流阀就会起作用,防止系统因压力过高而损坏。
流量控制阀可以调节液压油的流量。在船舶可调螺距螺旋桨的液压控制系统中,通过调节流量控制阀,能够控制进入螺旋桨液压执行机构的油液流量,进而改变螺旋桨的螺距。这是因为不同的流量会使执行机构的动作速度不同,从而实现对螺距的精确控制。
三、执行动作
经过控制元件的液压油进入执行元件(液压马达或液压缸)。
液压马达将液压能转换为机械能,驱动设备做旋转运动。以船舶起锚机的液压马达为例,液压油进入液压马达后,推动马达内部的部件旋转,从而带动锚链轮旋转,实现起锚或抛锚的操作。
液压缸则是将液压能转换为直线机械能。在船舶舱口盖开闭系统中,液压油进入液压缸的不同腔室,使活塞产生直线位移。当液压油进入液压缸的无杆腔时,活塞在液压油的压力作用下伸出,带动舱口盖开启;当液压油进入有杆腔时,活塞缩回,使舱口盖关闭。