液壓傳動的基本概念

游明軍

【摘要】本文從液壓傳動的優缺點、液壓傳動的基本工作原理、液體傳力的特性、壓力與作用在液體接觸面上作用力的關系、液體靜壓力的傳遞、流動液體的壓力損失、液壓傳動的簡單計算進行了一定的探討。

【關鍵詞】液壓傳動的優缺點 基本工作原理 液體傳力的特性 液體靜壓力的傳遞

一、液壓傳動的優缺點

液壓傳動在很多場合得到廣泛應用，主要是因為它與電氣及機械傳動相比具有許多優點：①能進行無極調速，而且調速范圍很大，最大可達2000：1;②在傳遞相同功率情況下，液壓傳動裝置體積小、質量輕、結構緊湊;③傳動平穩，反應靈敏，操作省力;④布局方便，便于集中控制;⑤易于實現自動化和過載保護;⑥不需另外增加潤滑裝置;⑦液壓元件易于實現標準化、系列化和通用化。

液壓傳動也有以下缺點：①易于泄漏;②總效率很難超過（80～90）%;③液壓元件制造精度要求較高;④工作時受溫度影響較大。溫度升高，油液粘度下降，泄漏增加;溫度下降，油液粘度加大，流量發生變化，工作穩定性下降。

二、液壓傳動的基本工作原理

液壓傳動一般有兩種類型：一種是壓力式的液壓傳動，它是利用液體高速流動的動能來驅動機械裝置，將壓力能轉換為機械能進行做功;另一種是靜力式液壓傳動，這種傳動液體的流速不高，動能不大，主要是利用液體在密閉系統中受壓所產生的靜壓力來驅動機械裝置進行做功，一般所說的液壓傳動指的就是靜力式的液壓傳動。

液壓系統一般由五個部分組成：

（1）動力元件——液壓泵，它的主要作用是將機械能轉換為液體的壓力能，為系統提供動力。

（2）執行元件——液壓缸或液壓馬達，它的作用是將液體壓力能轉換為我們所需要的機械能，滿足使用者所需動力、速度和運動方向的要求。

（3）控制元件——各種控制閥，主要有壓力控制閥、方向控制閥、流量控制閥，它們的作用主要是控制或調節執行元件的液壓力、運動方向和速度。

（4）輔助裝置——如油管、壓力表、油箱、濾油器、管接頭、過濾器、蓄能器等。

（5）工作介質——液壓油。下圖所示為一簡單的液壓傳動系統的工作原理圖。當電機帶動油泵工作時，油液經過過濾器進入油泵再輸送到系統。溢流閥用來調整系統所需的油液工作壓力并保證系統工作時多余的油液由此溢流回油箱。油液的壓力可由壓力表顯示。節流閥用來調整系統所需油液的流量，保證工作臺得到所需要的移動速度。換向閥用來改變工作臺的運動方向，使工作臺獲得所需要的往復運動。作為執行機構的油缸，通過活塞及活塞桿帶動工作臺，執行工作送進運動。

圖中所示位置為工作臺向左移動的情形。壓力油自油泵沿箭頭所示方向流經節流閥進入換向閥的油腔，再流入油缸右腔推動活塞帶動工作臺向左移動。油缸左腔的回油經換向閥油箱流回油箱。扳動杠桿使換向閥右移，使壓力油路與回油路交換，工作臺便向右移動，完成工作臺的往復運動。無論多么復雜的系統，其基本原理基本相同，只是復雜系統元件更多。

三、液體傳力的特性

（1）在靜止液體中任一點所承受的靜壓力，在各個方向上均相等。

（2）靜壓力的方向總是垂直于界面。

四、壓力與作用在液體接觸面上作用力的關系

壓力等于作用在液體接觸面上作用力除以接觸面積。

五、液體靜壓力的傳遞

在密閉容器內，靜止液體受到外力作用時，能將壓力均勻的傳遞至液體內部各處，其壓力的大小不變，這就是帕斯卡原理。

六、流動液體的壓力損失

當油液流經小孔時不但與孔壁之間，而且油液內部都會發生摩擦，產生阻力，消耗能量，并使這些能量轉變為熱，因此產生壓力損失。同樣，油液流過節流閥、溢流閥、管道、彎頭等都會產生壓力損失，所以在液壓系統中，要盡量避免太長太細的管道、彎頭過多等現象，以減小系統的壓力損失和發熱，以致影響系統的正常工作。

七、液壓傳動的簡單計算

任何一個液壓系統在實際使用中，都經常要知道它所能承受的最大載荷、工作速度以及所消耗的功率。①推力=工作壓力乘以液壓油作用面積;②活塞移動速度=流量除以液壓油作用面積;③油泵輸出功率=工作壓力乘以流量;④電機功率=油泵輸出功率除以油泵效率。

以上文字公式在應用時要注意單位之間的換算。