液壓傳動的基本概念

游明軍

【摘要】本文從液壓傳動的優(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(wěn)，反應靈敏，操作省力;④布局方便，便于集中控制;⑤易于實現(xiàn)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(xiàn)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(fā)生變化，工作穩(wěn)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(tǒng)中受壓所產(chǎn)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(tǒng)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(tǒng)提供動力。

（2）執(zhí)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(jié)執(zhí)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(tǒng)的工作原理圖。當電機帶動油泵工作時，油液經(jīng)過過濾器進入油泵再輸送到系統(tǒng)。溢流閥用來調整系統(tǒng)所需的油液工作壓力并保證系統(tǒng)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(jié)流閥用來調整系統(tǒng)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(zhí)行機構的油缸，通過活塞及活塞桿帶動工作臺，執(zhí)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(jīng)節(jié)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(jīng)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(tǒng)，其基本原理基本相同，只是復雜系統(tǒng)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(nèi)，靜止液體受到外力作用時，能將壓力均勻的傳遞至液體內(nèi)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(jīng)小孔時不但與孔壁之間，而且油液內(nèi)部都會發(fā)生摩擦，產(chǎn)生阻力，消耗能量，并使這些能量轉變?yōu)闊幔虼水a(chǎn)生壓力損失。同樣，油液流過節(jié)流閥、溢流閥、管道、彎頭等都會產(chǎn)生壓力損失，所以在液壓系統(tǒng)中，要盡量避免太長太細的管道、彎頭過多等現(xiàn)象，以減小系統(tǒng)的壓力損失和發(fā)熱，以致影響系統(tǒng)的正常工作。

七、液壓傳動的簡單計算

任何一個液壓系統(tǒng)在實際使用中，都經(jīng)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。