王娜++白軍++姜梅

摘 要：液壓傳動作為一種驅動技術，在各個領域中得到廣泛應用，尤其在機械驅動中占有重要地位。文章以液壓傳動技術在機械驅動中的液壓機液壓系統應用為例，闡述液壓傳動技術的適用性及推廣前景。

關鍵詞：液壓傳動；機械驅動；液壓機液壓系統

中圖分類號：TG502.32 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0151-03

Abstract： hydraulic drive as a drive technology， is widely applied in various fields， especially occupies an important position in the mechanical drive. Based on hydraulic transmission technology in mechanical drive hydraulic system of hydraulic press， for example， discusses the applicability of the hydraulic transmission technology and promotion prospects.

Keywords： hydraulic transmission； mechanical drive； hydraulic system of hydraulic press

引言

液壓傳動在機械驅動中是常用的技術，傳動過程以液壓油作為工作介質對能量進行傳遞。液壓傳動技術從誕生到近50多年來真正的得到推廣，突顯出的適用、高效、便捷等優(yōu)點使得液壓傳動技術越來越受到重視，如今已滲透到國民經濟的各個領域，如工業(yè)生產、農機、計算機仿真、國防軍事等方面。

液壓傳動技術被廣泛應用于不同的領域，為各行業(yè)的發(fā)展起到了推動的作用。早期時候，日本的Mitsubishi公司、德國的M.A.N公司都做過使用液壓蓄能器儲能的液驅混合動力車輛，研究液壓傳動在工業(yè)生產中汽車驅動領域的廣泛使用。[1]1939年液壓傳動技術開始應用于航空業(yè)，中國直升機設計研究院也做過液壓系統在直升機操作系統中的應用研究。1990年華中理工大學開始研究純水液壓傳動技術，并在1996年研發(fā)成功運用于國內第一臺艦艇。[2]眾多的實驗證明了液壓傳動技術應用領域的廣泛性，而作為液壓傳動方式之一的液壓機液壓系統應用案例卻不是很多。

液壓機是工業(yè)部門廣泛使用的壓力加工設備，可用于塑性材料的加工也可用于校正和壓裝等。本文將以四柱式液壓機液壓系統為例，闡述液壓系統的結構，原理和特點，并分析液壓傳動術的適用性及推廣前景。

1 四柱式液壓機液壓系統的構造

四柱萬能液壓機是用于金屬、塑料、橡膠等產品加工的機械設備。原理是利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強傳動的機械。根據需要的不同，液壓機可分為油壓機和水壓機兩大類。

系統組成

四柱式萬能液壓機是常見于壓力加工設備中的形式，通常以三梁四柱式作為通用結構，系統由機身和主缸、行程限位裝置、潤滑裝置、液壓動力系統及電氣系統等部件組成，機身包括橫梁（上橫梁，活動橫梁、下橫梁）、工作臺、立柱、鎖母、導向套等組成，活動橫梁在油缸驅動下沿著四柱上下直線運動。

四個立柱、上下兩個橫梁和16個內外螺母將液壓機構成一個液壓機外框架，整個框架承受機身工作的全部載荷。工作缸（主缸）固定于上橫梁上，上橫梁兩側還有回程缸，與橫梁連接在一起，工作缸內裝有活塞，與活動橫梁連接；[3]四個立柱起到導向作用，是主要的受力件，須有較高的剛度和精度，保證模具的模型規(guī)范；活動橫梁依附四根立柱在上下橫梁間做往復運動，通過調節(jié)四個調節(jié)螺母，可調節(jié)滑塊下平面對工作臺臺面的不平行度及行程時的不垂直度；下橫梁位于底部工作臺下。橫梁有鑄造結構和焊接結構兩種，因為外形尺寸所占空間較其它結構要大，為了減輕機身重量，提高金屬的利用率，往往都將梁做成空心的，中間加設方格形或輻射形分布的肋板，根據受力情況不同分布肋板疏密。在安裝缸或柱塞及立柱的地方做成圓筒形，使環(huán)行支撐面的剛度盡可能一致，并用肋板與外壁相互之間連接起來；下橫梁位于工作臺之下，與整個框架連為一體。[3]

2 液壓傳動在四柱液壓機液壓系統中的驅動技術

為完成一般的壓制工藝，液壓機需滿足能實現工作循環(huán)、變換和調節(jié)壓力、功率利用合理、平穩(wěn)性和安全性高等要求。

2.1 液壓系統的工作過程

四柱液壓機一般的成型壓制工藝過程，如圖1中的標注位置所示。

（1）首先主缸活塞快速下移。啟動泵，并使電磁鐵（1、2、6）YA通電，泵進入工作狀態(tài)，將油泵入系統，閥19的A、T口相通，系統壓力油通過閥（5、7、9、24）進入主缸上腔；插裝閥6與油箱連通，閥6打開后油回流入油箱，活動橫梁（滑塊）由于自重下沉使主缸上腔內產生負壓，此時高位油箱從充液閥25對上腔充液。[4]

（2）減速及壓制。活動橫梁下移過程中，當滑塊上的擋塊觸壓行程開關2ST后6YA斷電，下腔產生由閥13預調的背壓，上腔內壓力增高致使充液閥關閉，滑塊下移速度減慢。滑塊接觸工件后開始加壓，系統壓力升高，泵流量減小，上腔壓力油打開順序閥12，使閥6無背壓回油，上腔壓力全作用于工件上。

（3）保壓延時。加壓完畢擋塊觸壓開關5ST，或缸內壓力升高，繼電器21發(fā)出信號，轉為保壓狀態(tài)。[4]

（4）卸壓返回。保壓直至時間繼電器發(fā)出信號，電磁鐵（1、3）YA通電，泵再次進入工作狀態(tài)，閥18的P、B口相通，打開插裝閥7和充液閥25的卸壓閥芯，卸壓主缸上腔直至壓力降到調定壓力以下，關閉閥12和閥6，下腔壓力上升，實現主缸換向返回。

（5）頂出缸動作。主缸回程觸壓限位開關1ST發(fā)出信號，3YA斷電，閥7關閉，使主缸活塞靠下腔背壓懸停在上方；5YA通電，閥17的P、A相通，B、T口相通，系統向頂出缸下腔供油實現頂出缸動作。

（6）頂出動作完成后觸碰到行程開關3ST發(fā)出信號，5YA斷電，4YA通電，閥17的P、B口相通，A、T口相通，頂出缸活塞下移至觸碰到4ST，此時全部電磁鐵斷電，頂出缸活塞停在下方，液壓機恢復初始位置，完成一個工作循環(huán)。[4]

2.2 液壓系統實現傳動的主要元件及作用

以采用插裝閥的液壓機液壓系統為例，液壓機液壓系統的主要元件有變量軸向柱塞泵、過濾器、插裝閥、調壓閥、順序閥、電磁閥、換向閥等多個元件聯合工作。如上圖1。

主要元件及作用

（1）變量軸向柱塞泵：為系統供給壓力油，額定壓力為

32MPa，額定流量為100L/min。

（2）過濾器：帶有污染指示器，過濾進入系統的油液。

（3）安全溢流閥①：由插裝閥3和調壓閥10構成安全溢流閥，用于限制頂出缸下腔的最大工作壓力。調壓閥14作為遠程調壓閥，用以調整頂出缸液壓墊的工作壓力。

（4）安全溢流閥②：由插裝閥8和調壓閥15構成，以限制主缸上腔的最大工作應力。

（5）電磁溢流閥：由插裝閥4、調壓閥11和電磁閥16共同構成電磁溢流閥，用以控制液壓泵的最大工作壓力和卸荷。

（6）單向閥：插裝閥5為單向閥，防止油液向泵倒流。

（7）復合機能調壓閥：由插裝閥6、順序閥12以及調壓閥13、電磁閥20組成，是調節(jié)主缸下腔的平衡壓力，控制主缸卸壓換向的數值的設備。

（8）換向閥①：由插裝閥7和電磁閥18，梭閥22構成二位二通換向閥，位于主缸下腔進油口處，可切換進油口。

（9）換向閥②：由插裝閥9、電磁閥19、梭閥23組成二位二通換向閥，位于主缸上腔進油口處，可切換上腔進油口。

（10）液控單向閥：即充液閥，主缸活塞下行時，此閥在負壓下打開，使主缸充液，活塞換向返回時對上腔先卸壓后全開回油。

（11）單向閥24：用于主缸上腔保壓。

（12）電液換向閥：控制頂出缸活塞的運動方向。

3 液壓傳動的適用性及推廣前景

3.1 液壓傳動的適用性及特點

目前主要的傳動方式主要有機械、電氣、液壓和氣壓四大類。適用性最強，應用最廣泛的是液壓傳動。

液壓傳動系統優(yōu)點相比其他傳動要更明顯。在相同功率下，液壓執(zhí)行元件重量輕，結構緊湊。傳動使用的壓力在7Mpa左右，也可高達50Mpa。相比同樣輸出壓力的電機及機械傳動裝置，液壓裝置的體積小得多。[5]在機床工業(yè)中，有85%的傳動系統采用了液壓傳動與控制。如磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、剪床、和組合機床等，適用性比較強。[6]在工程機械中，液壓傳動普遍見于農用機械，相比以前的人力勞作，方便靈活，工作效率大大提高，并且能實現無級調節(jié)，調速范圍大。冶金工業(yè)中，電爐控制系統、軋鋼機的控制系統、轉爐控制、高爐控制、帶材跑偏和恒張力裝置等都采用了液壓技術。[7]電流變、磁流變技術不斷與液壓技術相結合，應用于軍事工業(yè)，火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等，采用電液聯合控制后，不僅可實現更高程度的自動控制過程，而且可以實現遙控功能。[8]

液壓傳動系統有很多優(yōu)點亦會存在一些局限性。如液壓傳動不能得到嚴格的傳動比，油液流動過程中存在部分損失，不適宜遠距離傳動；液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性；液壓元件制造精度要求高，給使用與維修保養(yǎng)帶來一定困難。[4]盡管目前還有一些使用弊端，隨著技術的進步，從實驗以及實踐中不斷更新經驗，盡量克服液壓傳動的缺點，液壓傳動系統的使用局限性會越來越小。

3.2 推廣前景

現如今，液壓傳動的水平已經成為一個國家工業(yè)水平高低的標志。[9]與其他傳動類型相比，液壓傳動技術的優(yōu)勢明顯。

傳動方式較多，大多具有較好的傳動性能，但是相較于液壓傳動而言，其他傳動會受到很多條件限制。與機械傳動相比，液壓傳動更容易根據現實情況傳遞動力，可進行無級調節(jié)，操作方便，不易受空間和材料限制，成本較低。

與氣動相比，液壓傳動操作力大，負載變化影響小，設備安全可靠性好，噪聲小。對于電傳動來說，液壓傳動操作力較高，動作稍慢但穩(wěn)定性好，環(huán)境要求不高，可短距離操作，工作壽命長，成本低廉。雖然在很多中小型生產設備中，電傳動仍占據主導地位，但液壓傳動經濟效益好，結合計算機和電子控制技術，是有可能取代電傳動的。[10]

總的來說，無論在經濟指標，性能指標或是適用范圍方面，液壓傳動系統都優(yōu)于其他幾類傳動形式，發(fā)展空間更廣闊。

4 結束語

（1）流體傳動技術的優(yōu)勢明顯，發(fā)展空間較大。

（2）液壓傳動相較于氣壓傳動、電傳動和機械傳動等方式，更容易根據現實情況傳遞動力，可進行無級調節(jié)，操作方便，且應用成本較低。

（3）液壓傳動經濟效益好，結合計算機和電子控制技術，局限性更小，應用范圍更廣。

從目前的發(fā)展趨勢來看，液壓傳動技術相較于其他類型的傳動是最普遍，最實用的，雖然與理想型的傳動還存在差距，但是液壓系統本身的優(yōu)勢是不可取代的。隨著發(fā)展需求的增加，液壓傳動方面的研究會越來越多，液壓傳動技術也必將有更廣闊的前景。

參考文獻：

[1]任國軍.公共汽車制動能量再生的液壓儲能技術研究[D].山東理工大學，2006.

[2]黃浩銘.現代液壓傳動技術的歷史、方向和發(fā)展趨勢[J].汽車與機械，2015（02）.

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[4]丁樹模，丁問司.液壓傳動（第三版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[5]徐玉.液壓氣動技術的發(fā)展歷史及感想[J].機械/儀表，2012.

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[7]姜萬錄.流體傳動與控制/流體機械與工程[J].機械電子工程（液壓方向），2012.

[8]李建明，陳飛.液壓傳動技術發(fā)展現狀與前景展望[D].中國礦業(yè)大學機電工程學院，2011.

[9]王博，李海燕.液壓傳動技術應用現狀及發(fā)展趨勢[J].工業(yè)應用技術，2016.

[10]肖淼鑫，陳波.液壓技術的發(fā)展現狀及趨勢[J].機電工程，2012.

[11]楊茜.液壓傳動的現狀及發(fā)展趨勢[J].機械/儀表，2012.