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液壓傳動系統的基本介紹

1.1液壓傳動的發展概況

液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學科，從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動實訓臺已有2～3百年的歷史，只是由于早期技術水平和生產需求的不足，液壓傳動技術沒有得到普遍地應用。隨著科學技術的不斷發展，對液壓實訓臺技術的要求越來越高，液壓綜合實驗臺技術自身也在不斷發展，特別是在第二次世界大戰期間及戰后，由于軍事及建設需求的刺激，液壓傳動實驗室設備日趨成熟。

　　第二次世界大戰前后，成功地將液壓傳動演示系統用于艦艇炮塔轉向器，其后出現了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本世紀30年代才用上了工程液壓傳動實訓臺。第二次世界大戰期間，在兵器上采用了功率大、反應快、動作準的工程液壓氣動PLC綜合控制實驗臺，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術的發展。戰后，液壓技術迅速轉向民用，并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規格化、系列化而在機械制造，工程機械、農業機械、汽車制造等行業中推廣開來。近30年來，由于原子能技術、航空航天技術、控制技術、材料科學、微電子技術等學科的發展，再次將氣動液壓PLC綜合控制實驗臺推向前進，使它發展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自動化技術，在國民經濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、數控加工中心、冶金自動線等。采用透明液壓實訓臺的程度已成為衡量一個國家工業水平的重要標志之一。

我國的液壓工業開始于20世紀50年代，透明液壓傳動實訓裝置液壓元件*初應用于機床和鍛壓設備。60年代獲得較大發展，已滲透到各個工業部門，在機床、工程機械、冶金、農業機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業中都得到了普遍的應用。當前氣動實訓臺液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發展。同時，新元件的應用、系統計算機輔助設計、計算機仿真和優化、微機控制等工作，也取得了顯著成果。

目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業數字控制閥等。我國機械工業在認真消化、推廣國外引進的先進液壓技術的同時，大力研制、開發國產液壓件新產品，加強產品質量可靠性和新技術應用的研究，積極采用國際標準，合理調整產品結構，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學技術的迅速發展，氣動PLC控制實驗臺液壓技術將獲得進一步發展，在各種機械設備上的應用將更加廣泛．

1.2液壓傳動的工作原理和組成

1.2.1工作原理

液壓傳動|氣動液壓PLC綜合控制實驗室設備是以液體為工作介質，利用壓力能來驅動執行機構的傳動方式。驅動機床工作臺的液壓系統是由油箱、過濾器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成。

1）.工作原理如下：電動機驅動液壓泵經濾油器從油箱中吸油，油液被加壓后,從泵的輸出口輸入管路。油液經開停閥、節流閥、換向閥進入液壓缸，推動活塞而使工作臺左右移動。液壓缸里的油液經換向閥和回油管排回油箱。

2）.工作臺的移動速度是通過節流閥來調節的。當節流閥開大時，進入液壓缸的油量增多，工作臺的移動速度增大；當節流閥關小時，進入液壓缸的油量減少，工作臺的移動速度減少。由此可見，速度是由油量決定的。

1.2.2液壓系統的基本組成

1）能源裝置——液壓泵。它將動力部分（電動機或其它遠動機）所輸出的機械能轉換成液壓能，給系統提供壓力油液。

2）執行裝置——液壓機（液壓缸、液壓馬達）。通過它將液壓能轉換成機械能，推動負載做功。

3）透明液壓傳動實驗裝置——液壓閥（流量閥、壓力閥、方向閥等）。通過它們的控制和調節，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執行元件的力（或力矩）、速度和方向。

4）輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關等.通過這些元件把系統聯接起來，以實現各種工作循環。

5）工作介質——液壓油。絕大多數液壓油采用礦物油，系統用它來傳遞能量或信息。

1.3液壓傳動的定義

一部完整的機器是由原動機、傳動機構及控制部分、工作機(含輔助裝置)組成。原動機包括電動機、內燃機等。工作機即完成該機器之工作任務的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動機的功率和轉速變化范圍有限，為了適應工作機的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原動機和工作機之間設置了傳動機構，其作用是把原動機輸出功率經過變換后傳遞給工作機。

　　傳動機構通常分為氣動液壓PLC綜合控制實驗室設備、機械傳動、氣動實驗臺、電氣傳動和流體傳動機構。流體傳動是以流體為工作介質進行能量轉換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動、液力傳動和氣壓傳動。

透明液壓傳動與氣動綜合控制實驗臺液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質來進行能量傳遞的傳動方式。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優點，因此，它被廣泛地應用于機械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農機、漁業、林業等各方面。同時，也被應用到航天航空、海洋開發、核能工程和地震預測等各個工程技術領域。

1.4液壓傳動的優缺點

液壓傳動能得到如此迅速的發展和廣泛的應用，透明液壓傳動實訓臺是由于它與機械傳動、電氣傳動、氣壓傳動相比，具有以下優點：

　　1）液壓傳動實訓臺單位功率的重量輕，即在輸出同等功率的條件下，體積小、重量輕、慣性小、結構緊湊、動態特性好等．如軸向柱塞泵的重量只是同功率直流發電機重量的10%～20%，前者的外形尺寸　

只有后者的12% ～13%．

　　2）液壓實訓臺能方便地實現無級調速，并且調速范圍大．

　　3）液壓傳動裝置工作平穩、反應快、沖擊小、能快速啟動制動和頻繁換向．

　　4）液壓傳動裝置的控制、調節比較簡單，操縱比較方便、

省力，易于實現自動化．當機、電、液配合使用時，易實現較復雜的自動工作循環．

　　5）液壓綜合實驗臺易獲得很大的力和轉矩，可以使傳動結構簡單．

　　6）液壓系統易于實現過載保護，同時，因采用油液作為傳動介質，相對運動表面鍵能自行潤滑，故元件的使用壽命長．

　　7）由于液壓元件已實現了標準化、系列化和通用化，所以液壓系統的設計、制造和使用都比較方便．液壓元件排列布置以具有較大的機動性．

　　液壓傳動的主要缺點

　　1）液壓傳動是以液體為工作介質，在相對運動表面間不可避免要有泄漏，同時，液體又不是絕對不可壓縮的，因此不宜在傳動比要求嚴格的場合采用．

　　2）液壓傳動在工作過程中有較多的能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜于遠距離傳動．

　　3）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，油溫變化會影響運動的穩定性．因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動氣動實訓臺有一定的困難．

　　4）為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求較高，因此，液壓元件的制造成本較高，而且對油液的污染比較敏感．

　　5）透明液壓傳動與氣動綜合控制實驗臺故障的診斷比較困難，因此對維修人員提出更高的要求，即需要系統的掌握液壓傳動的理論知識，液壓具有一定的實踐經驗．

　　6）隨之，高壓、高速、高效率和大流量化，液壓元件和系統的噪聲日益增大，這也是需要解決的問題．

總而言之，液壓PLC控制實驗臺的優點是突出的，隨著科學技術的進步，液壓傳動的缺點將得到克服，液壓傳動將日益完善，液壓技術與電子技術及其它傳動方式的結合更是前途無量．

1.5液壓系統氣動實驗臺的應用領域

1.5.1液壓傳動在機械行業中的應用：

機床工業——磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、自動機床、組合機床、數控機床、加工中心等

工程機械——挖掘機、裝載機、推土機等

汽車工業——自卸式汽車、平板車、高空作業車等

農業機械——聯合收割機的控制系統、拖拉機的懸掛裝置、透明液壓傳動實訓臺等

輕工機械——打包機、注塑機、校直機、橡膠硫化機、造紙機等

冶金機械——電爐控制系統、軋鋼機控制系統等

起重運輸機械——起重機、叉車、裝卸機械、液壓千斤頂等

礦山機械——開采機、提升機、液壓支架等

建筑機械——打樁機、平地機等

船舶港口機械——起貨機、錨機、舵機等

鑄造機械——砂型壓實機、加料機、壓鑄機等

1.5.2透明液壓傳動實驗裝置的應用

靜液壓傳動由于液壓傳動實驗室設備具有無級變速，調速范圍寬，可以實現恒扭或恒功率調速，容易實現電控等優點，在工程機械中具有良好的應用前景。但是在鏟土運輸機械和起重機械中作為主要氣動PLC控制實驗臺傳動就用卻很少，其主要問題是在于國內液壓元件質量差，而國外的液壓元件價格又太高，會造成主同成本過高。90年代以來，國內已引進了德國林德公司靜液壓叉車，以及利勃海爾公司靜液壓推土機的透明液壓傳動實訓裝置，但在國內市場所占份額很小。從國內工程機械市場的實際出發，本文對靜液壓傳動在國內的推廣應用提出探討性的意見如下：

（1）工程液壓傳動實訓臺叉車在發達國家已經被廣泛采用，由于國內部分倉庫、碼頭和工廠等使用部門對叉車的機動性能（尤其是低速性能）、噪聲已經有較高的要求，因此這些部門正在成為國內靜液壓叉車用戶。國內叉車和液壓元件生產企業應該看到靜液壓叉車的良好前景，聯合研究開發適合我國國情的叉車靜液壓系統工程液壓氣動PLC綜合控制實驗臺，提供能先進，工作可靠，價格適中的產品。也可以采用與國際靜液壓元件制造公司聯合開發的方式，加快開發的速度。

（2）中小型多功能工程機械由于具有挖掘，裝載，叉車和起重等多功能，在發達國家液壓傳動演示系統已經得到了廣泛的應用。隨著我國經濟建設尤其是城市建設的發展，中小型多功能工程機械也將在我國推廣應用，而它們無疑將首先采用靜液壓傳動作為其主要傳動裝置。國內工程機械企業應該看到中小型多功能工程機械的發前景，聯合國內外靜液壓元件生產企業共同開展對它們的研究開發，以促進中小型多功能工程機械在我國的發展。

（3）在國內大型鏟土運輸和起重機械中，由于氣動液壓PLC綜合控制實驗臺配套的靜液壓與電子控制元件的技術難度大，價格太高，在國內用戶中難以接受。因此，在我國暫時不宜將靜液壓傳動透明液壓實訓臺研究開發的重點放在與大型鏟土運輸和起重機械配套上，而應將重點放在上述兩類工程機械上。

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