牛毅

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，液壓傳動(dòng)技術(shù)與裝備的發(fā)展得到了高度重視，取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。液壓傳動(dòng)，這種技術(shù)是以利用液壓油為傳動(dòng)介質(zhì)，利用動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件組成所需的基本回路，再由若干回路，組成能完成一定控制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)，這樣可以完成能量的傳遞與轉(zhuǎn)換。液壓傳動(dòng)較傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)相比，省時(shí)省力，符合現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求。

關(guān)鍵字：液壓傳動(dòng)；液壓油；液壓缸；液壓泵；輔助元件

中國(guó)液壓工業(yè)從規(guī)模和數(shù)量方面已躋身大國(guó)行列；但同時(shí)必須看到，高端產(chǎn)品一直被國(guó)外公司所壟斷，造成主機(jī)行業(yè)在重要基礎(chǔ)部件方面受制于人，這成了中國(guó)液壓工業(yè)領(lǐng)域的錐心之痛。什么是液壓傳動(dòng)呢？對(duì)于初學(xué)者來說會(huì)有所疑惑，那我們來想一下，液壓傳動(dòng)，四個(gè)字分開即“液壓”和“傳動(dòng)”；與之相比，有傳統(tǒng)的、最熟知的機(jī)械傳動(dòng)，還有電力傳動(dòng)及流體傳動(dòng)，那液壓傳動(dòng)屬于哪一類呢？液壓傳動(dòng)即為流體傳動(dòng)，看以下分類：

液壓相比于機(jī)械傳動(dòng)或者電氣傳動(dòng)來講，最大的優(yōu)勢(shì)就是它的能量密度大。它能用一個(gè)比較小的系統(tǒng)控制一個(gè)比較重型的設(shè)備。比如泵車、起重機(jī)這些大型工程設(shè)備都是液壓驅(qū)動(dòng)。其他的控制精度、響應(yīng)速度、無極變速什么的，和電氣系統(tǒng)比起來都是弱項(xiàng)。液壓傳動(dòng)能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)空間很容易地傳遞動(dòng)力，而機(jī)械傳遞雖然簡(jiǎn)單，但受材料成本和現(xiàn)實(shí)空間的限制，在很多狹小的空間是無法完成這些任務(wù)的，其中包括拆裝和維修保養(yǎng)工作。

液壓技術(shù)從1795年英國(guó)的第一臺(tái)水壓機(jī)至今，已有200多年的歷史，滲透到很多領(lǐng)域，不斷在民用工業(yè)、在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，我國(guó)液壓行業(yè)發(fā)展將進(jìn)入一個(gè)新的階段。國(guó)內(nèi)液壓件行業(yè)目前的處境我認(rèn)為是“黎明前的黑暗”，現(xiàn)在處于其發(fā)展最關(guān)鍵的時(shí)期。液壓件企業(yè)經(jīng)過近幾年的發(fā)展技術(shù)進(jìn)步明顯，成效顯著，并逐步為部分主機(jī)制造商實(shí)現(xiàn)了配套，但是遠(yuǎn)沒有廣泛被國(guó)內(nèi)主機(jī)制造商所接受。

液壓傳動(dòng)介質(zhì)液壓油的物理性質(zhì)可壓縮性，用系數(shù) ，β系數(shù)為正值，因?yàn)閴毫與體積V的變化相反；它的粘性與壓力和溫度有關(guān)，壓力越大，粘性越大；溫度越高，粘性降低；只有運(yùn)動(dòng)的液體才具有粘性，那么，液體靜力學(xué)就不存在粘性，即研究液體在外力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用。靜力學(xué)方程p=p0+ρgh，如下圖1所示，靜止液體壓力分布規(guī)律圖，由公式推理可得：靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力由兩部分組成；靜止液體內(nèi)的壓力隨液體深度呈線性規(guī)律遞增，PA

在生活中常見液壓泵，那么液壓泵是什么呢？即液壓泵為動(dòng)力元件，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它可將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為工作液體的壓力能，所以它是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。主要分有葉片泵、齒輪泵和柱塞泵。根據(jù)自己的使用要求，選擇合適的液壓泵；液壓泵的工作壓力是指液壓泵在工作時(shí)建立起來的壓力，以千斤頂為例，輸出的油液進(jìn)入液壓系統(tǒng)，輸入到工作油缸，油缸頂起重物時(shí)克服阻力：重物負(fù)載所造成的阻力，管道的摩擦阻力，兩種阻力都屬于負(fù)載，使系統(tǒng)的液壓油壓力逐漸升高并建立起壓力，直至升高到能克服阻力，于是重物被頂起。所以液壓泵工作壓力取決于負(fù)載；由于液壓泵內(nèi)部油液的泄漏、壓縮和吸油過程中油阻大以及粘度大等原因，在能量轉(zhuǎn)換過程中存在大量損失，在使用時(shí)需要在最大限度內(nèi)減少能量損失，提高使用效率。

那么液壓缸及液壓馬達(dá)是執(zhí)行元件，也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，可將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。液壓缸主要用于實(shí)現(xiàn)直線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，輸出力、速度或者角速度，液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，應(yīng)用廣泛；而液壓馬達(dá)主要用于實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩或者轉(zhuǎn)速。液壓缸的類型較多，按其作用方式分類，可分為單作用式和雙作用式兩大類；單作用式液壓缸在液壓力作用下只能朝著—個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，其反向運(yùn)動(dòng)需要依靠重力或彈簧等外力實(shí)現(xiàn)；雙作用式液壓缸依靠液壓力可實(shí)現(xiàn)正、反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)；液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為活塞式、柱塞式，擺動(dòng)式、伸縮式等形式，其中以活塞式液壓缸應(yīng)用最多。

各種閥為液壓控制元件；各類液壓閥形式功能各異，但在結(jié)構(gòu)上有共性，所有閥由閥體、閥芯和驅(qū)動(dòng)閥芯的元部件等組成；在工作原理上，所有閥的閥口大小、進(jìn)出口的壓差以及通過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，近視各種閥控制參數(shù)不同而已；在液壓控制閥簡(jiǎn)稱液壓閥，液壓閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的流動(dòng)方向、壓力和流量的液壓元件。液壓控制閥的基本原理概括的說是利用某種作用力和彈簧力相平衡的原理工作的，這種作用力可以是油液壓力產(chǎn)生的液壓力或其他外力。液壓控制閥本身是消耗能量的控制元件。

液壓系統(tǒng)的輔助裝置主要包括蓄能器、過濾器、油箱、熱交換器、管件等，液壓輔助元件對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、工作穩(wěn)定性、工作壽命、噪聲和溫升等都有直接影響，必須予以重視。其中油箱一般根據(jù)系統(tǒng)要求自行設(shè)計(jì)，其他輔助裝置制成標(biāo)準(zhǔn)件。油箱按其液面是否與大氣相通可分為開式油箱和壓力式油箱兩種；開式油箱應(yīng)用普遍，油箱內(nèi)液面直接與大氣相通。油箱液面壓力為大氣壓；壓力式油箱完全封閉，由空壓機(jī)向氣罐充氣，再由充氣罐經(jīng)濾清、干燥、減壓后進(jìn)入油箱使液面壓力高于大氣壓，從而改善了泵的吸油性能、減少了氣蝕和噪聲。

由以上所述的傳動(dòng)介質(zhì)液壓油、動(dòng)力元件液壓泵、執(zhí)行元件液壓缸、控制元件及輔助元件所構(gòu)成的典型的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，能完成最基本的能量傳遞功能，如下圖2所示磨床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖所示，由其中的控制閥--換向閥控制工作臺(tái)左右移動(dòng)。

工作臺(tái)向右直線運(yùn)動(dòng)：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵3工作，從油箱l中吸入液壓油，經(jīng)過過濾器2進(jìn)入油管，走節(jié)流閥4進(jìn)入換向閥6，當(dāng)換向閥的手柄7向右推時(shí)，閥芯向右移，使油液進(jìn)入液壓缸8的左腔，推動(dòng)活塞9向右移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)工作臺(tái)10向右直線運(yùn)動(dòng)。

工作臺(tái)向左直線運(yùn)動(dòng)：工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向需要變化時(shí)，向左拉手柄7，換向閥6的閥芯相對(duì)于閥體位置改變，油液通道發(fā)生變化，于是液壓泵3從油箱1中吸入的液壓油，經(jīng)進(jìn)油路進(jìn)入液壓缸8的右腔，推動(dòng)活塞9向左移動(dòng)，帶動(dòng)工作臺(tái)10向左直線運(yùn)動(dòng)。

工作臺(tái)處于停止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)換向閥6閥芯相對(duì)于閥體處于中位時(shí)，如圖2所示位置，這時(shí)由液壓泵3輸出的壓力油經(jīng)溢流閥5，沿回油管直接流回油箱1。

1—油箱 2—過濾器 3—液壓泵 4—節(jié)流閥 5—溢流閥 6—換向閥 7—手柄 8—液壓缸 9—活塞 10—工作臺(tái) P、A、B、T—各油口

由上圖液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖可知，四大元件必不可少，否則就不能實(shí)現(xiàn)磨床的工作臺(tái)移動(dòng)的功能；其中需要指出，圖中有油箱的圖標(biāo)有三個(gè)，多數(shù)人會(huì)認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)里存在三個(gè)油箱，而事實(shí)上只有一個(gè)油箱，只是為了畫圖方便，一目了然，在每個(gè)油路出口處接一個(gè)油箱回油；此圖中液壓泵的出口處連接有溢流閥，溢流閥是用來控制液壓系統(tǒng)壓力基本恒定，確切地說是在開啟工作時(shí)控制閥進(jìn)口壓力恒定，實(shí)現(xiàn)定壓溢流或安全保護(hù)等作用。在液壓系統(tǒng)中可作溢流閥、安全閥、背壓閥、卸何閥和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥使用。常用的溢流閥有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。那么此處的溢流閥起到保壓作用，在液壓泵供油量大的情況下，可以打開溢流閥泄壓，而不會(huì)因系統(tǒng)壓力升高而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰；在作此圖時(shí)，還要切記三位四通手動(dòng)換向閥，各個(gè)油口不可連接錯(cuò)位，圖中換向閥所處的位置為中位機(jī)能O型，四個(gè)油口封閉，雖然換向精度高，但有沖擊，缸被鎖緊，泵不卸荷，并聯(lián)缸可運(yùn)動(dòng)；與此相反的中位機(jī)能為H型，四個(gè)油口相通，換向平穩(wěn)，但沖擊量大，缸浮動(dòng)，泵卸荷，其他缸不能與其并聯(lián)使用；所以，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要根據(jù)情況選擇合適的中位機(jī)能，完成工作需要。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際生活中應(yīng)用廣泛，航天航空工業(yè)、醫(yī)療機(jī)械、農(nóng)業(yè)發(fā)展均離不開液壓傳動(dòng)，我們最熟悉的有千斤頂、挖掘機(jī)、壓路機(jī)等，體積小，重量輕、慣性力小、動(dòng)作靈敏，即只需要用較小的力就可以完成較大的工程，省時(shí)省力，符合現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展要求，那么，這就需要我們不斷的努力，使我國(guó)的液壓系統(tǒng)揚(yáng)長(zhǎng)避短，精益求精！

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