船舶行業液壓系統主要是利用液體的壓力能來傳遞動力并進行工作的。
一、動力產生
首先是動力元件(液壓泵)工作。
液壓泵將機械能轉換為液壓能。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旋轉。當齒輪脫開嚙合的一側(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。隨著齒輪的旋轉,齒間的油液被帶到齒輪進入嚙合的一側(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(電機或發動機帶動齒輪泵旋轉的能量)轉換為液壓油的壓力能,為整個液壓系統提供動力源。
類似地,葉片泵是靠葉片在轉子槽內的滑動,當葉片在吸油區時,容積增大吸油,在壓油區時,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。控制元件(如方向控制閥)能夠改變液壓油的流動方向。比如在船舶舵機系統中,當需要舵葉向左轉時,
方向控制閥就會將液壓油引導到液壓執行元件(如液壓馬達)的相應腔室,使液壓馬達按照要求的方向旋轉。
壓力控制閥(如
溢流閥)用于控制系統的壓力。當系統壓力超過設定值時,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,從而保證系統壓力穩定在安全范圍內。例如在船舶起重機液壓系統起吊重物時,如果負載過重導致系統壓力升高,溢流閥就會起作用,防止系統因壓力過高而損壞。
流量控制閥可以調節液壓油的流量。在船舶可調螺距螺旋槳的液壓控制系統中,通過調節流量控制閥,能夠控制進入螺旋槳液壓執行機構的油液流量,進而改變螺旋槳的螺距。這是因為不同的流量會使執行機構的動作速度不同,從而實現對螺距的精確控制。
三、執行動作
經過控制元件的液壓油進入執行元件(液壓馬達或液壓缸)。
液壓馬達將液壓能轉換為機械能,驅動設備做旋轉運動。以船舶起錨機的液壓馬達為例,液壓油進入液壓馬達后,推動馬達內部的部件旋轉,從而帶動錨鏈輪旋轉,實現起錨或拋錨的操作。
液壓缸則是將液壓能轉換為直線機械能。在船舶艙口蓋開閉系統中,液壓油進入液壓缸的不同腔室,使活塞產生直線位移。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。