淺析基于二次增力機(jī)構(gòu)的高壓小流量手動(dòng)液壓泵

潘豪

高壓小流量手動(dòng)液壓泵是當(dāng)前野外無(wú)電源條件下進(jìn)行大設(shè)備安裝調(diào)試的重要組成工具，也可以作為螺紋緊固件的拉緊設(shè)備，同時(shí)還可以作為千斤頂?shù)膭?dòng)力源、液壓調(diào)整器的動(dòng)力源等。高壓小流量手動(dòng)液壓泵以其安全性高、可靠性強(qiáng)、方便性好、操作簡(jiǎn)單、體積較小且壓力較高等特點(diǎn)，在機(jī)械工業(yè)中廣泛使用。對(duì)于每一個(gè)手動(dòng)液壓泵來(lái)說(shuō)，隨著負(fù)載的不斷升高，其工作壓力甚至可以達(dá)到70～100 MPa，此時(shí)對(duì)其進(jìn)行操作的手柄上會(huì)需要更大的操作力，對(duì)勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度提出了更高的要求。本文中，筆者提出一種鉸桿-杠桿的串聯(lián)設(shè)計(jì)，形成二次增力機(jī)構(gòu)，以縮減操作手柄上需要的力量，提升了同等情況下操作手柄的輸出能力，對(duì)勞動(dòng)者勞動(dòng)強(qiáng)度的減少有很大幫助。

1 高壓小流量手動(dòng)液壓泵的工作原理

常見(jiàn)的高壓小流量手動(dòng)液壓泵是由油箱、組合閥和軸向柱塞泵，在結(jié)構(gòu)上看可以分為兩種，即雙級(jí)和單級(jí)結(jié)構(gòu)，其集成度較高，所有部件均集中在一個(gè)構(gòu)建上。具體如圖1所示。

圖1所示的就是單級(jí)柱塞泵的結(jié)構(gòu)原理，在手柄1運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下，柱塞腔的容積變大，油液在單向閥和過(guò)濾器的引導(dǎo)下進(jìn)入柱塞缸2的下腔，之后在手柄1向下運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下，柱塞缸2向系統(tǒng)供油，溢流閥設(shè)定了手動(dòng)泵的最高工作壓，6為卸荷閥。

圖2所示的雙級(jí)增壓缸式泵中，9為手柄，在手柄運(yùn)動(dòng)過(guò)程中油液經(jīng)單向閥和過(guò)濾器進(jìn)入A、B腔，下壓時(shí)區(qū)分高低壓工作狀態(tài)，手動(dòng)泵在不同壓力工作狀態(tài)下油流量隨著變化，這一結(jié)構(gòu)對(duì)低壓大流量和高壓小流量都有著很好的適應(yīng)能力。雙級(jí)手動(dòng)液壓泵在恒定功率下，能夠?qū)﹄p泵供油實(shí)現(xiàn)高壓小流量和低壓大流量的兩種不同工作狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)地工作要求滿足較好，同時(shí)在工作效率提升和工作時(shí)間節(jié)省方面有較大的優(yōu)越性。

2 杠桿-鉸桿串聯(lián)的二次增力機(jī)構(gòu)

當(dāng)手動(dòng)液壓泵處在高壓工作狀態(tài)時(shí)，在減少勞動(dòng)者工作強(qiáng)度和手柄操作力的目的下，可以在手柄和柱塞泵之間設(shè)置二次增力機(jī)構(gòu)，通過(guò)鉸桿-杠桿的串聯(lián)達(dá)到相應(yīng)的二次增力效果。具體工作原理如圖3所示。

當(dāng)操作者在手柄上施力FO時(shí)，機(jī)構(gòu)通過(guò)手動(dòng)液壓泵的柱塞泵將Fi力量輸出，二次增力機(jī)構(gòu)中進(jìn)行了三次放大。

整個(gè)增力機(jī)構(gòu)的放大效果為：

整個(gè)增力機(jī)構(gòu)的理論輸出力為：

從這兩組結(jié)果中能夠發(fā)現(xiàn)，如果a1和a2較小，其整體的放大倍數(shù)可能達(dá)到60倍，效果顯著。

3 帶二次增力機(jī)構(gòu)的高壓小流量手動(dòng)液壓泵

將上述的二次增利機(jī)構(gòu)運(yùn)用在高壓小流量手動(dòng)液壓泵上便得到如圖4。

如圖4所示，在對(duì)卸荷閥進(jìn)行關(guān)閉之后，通過(guò)要?jiǎng)邮直梢詫毫τ驮诟邏很浌苌线M(jìn)行輸送，完成千斤頂或其他元件的作業(yè)。打開(kāi)卸荷閥便能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的卸載。在卸載時(shí)應(yīng)當(dāng)做到緩慢旋轉(zhuǎn)卸荷閥開(kāi)關(guān)，觀察壓力表，以免卸荷過(guò)快造成的對(duì)壓力表的沖擊至其損壞。

對(duì)于單級(jí)柱塞式手動(dòng)液壓泵，盡管說(shuō)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是對(duì)低壓大流量的要求難以滿足，因此在使用中往往采用效率更高的雙泵供油手動(dòng)液壓泵。特別是在加入了二次增力機(jī)構(gòu)之后，對(duì)其的操作更是減小了勞動(dòng)者的強(qiáng)度，在減少投入的情況下提高了整體的工作效率。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓小流量手動(dòng)液壓泵是日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中常用的液壓動(dòng)力源，有著廣泛的應(yīng)用環(huán)境，對(duì)鉸桿-杠桿的二次增力機(jī)構(gòu)研究能夠有效的改善手動(dòng)液壓泵的使用效果，減少勞動(dòng)投入和勞動(dòng)強(qiáng)度，提升工作效率，具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 盛小明，鐘康民.基于固定式無(wú)桿活塞缸驅(qū)動(dòng)的增力夾緊機(jī)構(gòu)[J].機(jī)械制造， 2005（10）.

[2] 周新建.超高壓手動(dòng)液壓泵[J].機(jī)床與液壓，2004（9）.

[3] 張明哲，王兵，鐘康民.手動(dòng)杠桿式雙作用雙級(jí)柱塞泵[J].機(jī)床與液壓，2006（2）.

[4] 郭瑞潔，鐘康民.基于鉸桿-杠桿串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)的內(nèi)夾持氣動(dòng)機(jī)械手[J].液壓與氣動(dòng)，2009（1）.

[5] 呂慶洲.低速慣性摩擦離合器二級(jí)鉸桿增力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2009（1）.

[6] 周峰，倪俊芳.基于無(wú)桿活塞氣缸與杠桿-雙滾輪二次增力機(jī)構(gòu)的復(fù)合傳動(dòng)裝置[J].液壓與氣動(dòng)，2008（11）.