液壓傳動技術的基本原理及其優缺點

傅曉慶

摘要： 文章簡單介紹了液壓傳動的發展過程和基本原理以及液壓系統的主要組成部分：動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和工作介質。并且詳細的闡述了液壓傳動技術與機械、電氣傳動相比較的優缺點，使我們對液壓傳動有了更進一步的認識。

關鍵詞：液壓傳動 基本原理 優缺點

一、液壓傳動的基本原理

在機械傳動中，人們利用各種機械構件來傳遞力和運動，如杠桿、軸、齒輪和皮帶等。在液壓傳動中，則利用沒有固定形狀但具有確定體積的液體來傳遞力和運動。液壓傳動是用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式。液壓傳動和氣壓傳動并稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發展起來的一門新興技術，是工農業生產中應用廣泛的技術。

液壓傳動的基本原理：液壓系統利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執行元件（液壓缸或馬達）把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和回轉運動。其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。

液壓傳動是利用帕斯卡原理，帕斯卡原理就是：在密閉環境中，向液體施加一個力，這個液體會向各個方向傳遞這個力，力的大小不變。 液壓傳動就是利用這個物理性質，向一個物體施加一個力，利用帕斯卡原理使這個力變大，從而起到舉起重物的效果。在液壓傳動過程中，液體是一種傳動介質，但必須強調指出，液體必須在密封容積中才能起傳動的作用。

液壓傳動在閥門行業也得到很大的應用，如閥門的機床制造加工設備、閥門液壓試驗設備、閥門的液壓傳動裝置等。

二、液壓系統的組成

1、動力元件

系統中液壓泵提供一定流量的壓力油液，或者說泵將機械能轉換成液壓能，是一個動力元件或者能量轉換裝置，實際上泵是整個液壓系統的能源。

2、執行元件

執行元件的作用是將液壓能重新轉換成機械能，克服負載，帶動機器完成所需的動作。液壓缸作為執行元件，是一種實現直線運動的液動機，它輸出力和速度，而液壓馬達則是輸出力矩和轉速的執行元件。

3、控制元件

液壓系統中經常采用各種閥，其中有：改變液流方向的方向控制閥、調節運動速度的流量控制閥和調節壓力的壓力控制閥等。這些閥在液壓系統中占有很重要的地位，系統的各種功能都是借助于這些閥而獲得的。

4、輔助元件

液壓系統中的一些壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件各種管接頭（擴口式、焊接式、卡套式）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測壓接頭、管夾等及油箱等。雖然稱之為輔助元件，但在系統中卻是必不可少的。

5、工作介質

工作介質是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經過油泵和液動機實現能量轉換。

不論液壓系統是簡單或復雜，必定含有上述五個部分。缺少任何一個，系統就不能正常工作或者功能不全。

三、液壓傳動的優缺點

液壓傳動有許多突出的優點，因此它的應用非常廣泛，如一般工業用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業機械、汽車等；鋼鐵工業用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發電廠渦輪機調速裝置等等；船舶用的甲板起重機械、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業用的火炮操縱裝置、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。

與機械、電氣傳動相比，液壓傳動具有以下優點：

1、可以在運行過程中實現大范圍的無級調速；

2、在同等輸出功率下，液壓傳動裝置體積小、重量輕、運動慣性小、反應速度快；

3、可實現無間隙傳動，運動平穩；

4、便于實現自動工作循環和自動過載保護；

5、由于一般采用油作為傳動介質，對液壓元件有潤滑作用，因此有較長的使用壽命；

6、液壓元件都是標準化、系列化產品，可以直接從市場上購買，這有利于液壓系統的設計、制造和推廣應用；

7、可以采用大推力的液壓缸或大轉矩的液壓馬達直接帶動負載，從而省去中間減速裝置，使傳動簡化。

當然，除了擁有許多優點之外，液壓傳動也有一些缺陷。液壓傳動的主要缺點為；

1、液壓傳動中，能量需經過二次變換，特別是在節流調速系統中，其壓力和流量損失較大，故系統效率較低；

2、液體具有較鋼鐵大得多的可壓縮性，另外配合面處不可避免的有油液泄漏。因此一般液壓傳動不能得到嚴格的定比傳動；

3、液體性能對溫度比較敏感（主要是粘性），這使得液壓傳動的性能隨著溫度改變而發生變化，不易保證在高溫和低溫下都具有良好的性能。當采用油作為傳動介質時，還要注意防火問題；

4、液壓元件要求有較高的加工精度，另外一般情況下液壓系統要求有獨立的能源（電動機、泵等組成的泵站），這些可能使產品成本提高；

5、液壓系統的故障比較難尋找，對維修人員技術水平有較高的要求。

綜上所述，液壓傳動的優點多于缺點，并且隨著技術水平的提高，某些缺點已在不同程度上得到克服。目前，在國民經濟各部門中，廣泛的應用液壓傳動。在某些機械中，入注塑機、大噸位壓力機、工程機械、拉床和加工中心等機床以及煤礦支架等，幾乎都采用液壓傳動，這充分顯示了液壓傳動的優越性。因此，在設計一臺機械或設備時，液壓傳動是一種必須考慮到的用來進行比較選擇的傳動方案。