論液壓傳動系統(tǒng)
一、 液壓傳動的概念
主要利用密閉系統(tǒng)中的受壓液體來傳遞運動和動力的傳動方式稱為液壓傳動。從原理上來說，液壓傳動所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。
二、 液壓傳動系統(tǒng)基本原理
液壓系統(tǒng)的作用為通過改變壓強增大作用力。一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。其中液壓動力元件是為液壓系統(tǒng)產(chǎn)生動力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓泵依靠容積變化原理來工作，所以一般也稱為容積液壓泵。齒輪泵是最常見的一種液壓泵，它通過兩個嚙合的齒輪的轉(zhuǎn)動使得液體進行運動。其他的液壓泵還有葉片泵、柱塞泵，在選擇液壓泵的時候主要需要注意的問題包括消耗的能量、效率、降低噪音。合肥建科造價員培訓(xùn)班
液壓執(zhí)行元件是用來執(zhí)行將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)變成機械能的裝置，主要包括液壓缸和液壓馬達。液壓馬達是與液壓泵做相反的工作的裝置，也就是把液壓的能量轉(zhuǎn)換稱為機械能，從而對外做功。
液壓控制元件用來控制液體流動的方向、壓力的高低以及對流量的大小進行預(yù)期的控制，以滿足特定的工作要求。正是因為液壓控制元器件的靈活性，使得液壓控制系統(tǒng)能夠完成不同的活動。液壓控制元件按照用途可以分成壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。按照操作方式可以分***力操縱閥、機械操縱法、電動操縱閥等。
液壓控制系統(tǒng)還需要液壓輔助元件。這些元件包括管路和管接頭、油箱、過濾器、蓄能器和密封裝置。通過以上的各個器件，我們就能夠建設(shè)出一個液壓回路。所謂液壓回路就是通過各種液壓器件構(gòu)成的相應(yīng)的控制回路。根據(jù)不同的控制目標(biāo)，我們能夠設(shè)計不同的回路，比如壓力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。
一個液壓系統(tǒng)的好壞取決于系統(tǒng)設(shè)計的合理性、系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，系統(tǒng)的污染防護和處理，而最后一點尤為重要。
三、液壓傳動系統(tǒng)的特點
液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它與機械傳動、電氣傳動相比具有以下的主要優(yōu)點：
(1)由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動機構(gòu)，這是比機械傳動優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅(qū)動，以克服長驅(qū)動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機等重型工程機械上，已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。
(2)液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達的體積為電動機的12%～13%。液壓泵和液壓馬達單位功率的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機和電動機的十分之一，液壓泵和液壓馬達可小至0.0025N/W(牛/瓦),發(fā)電機和電動機則約為0.03N/W。
(3)可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達，可以實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達1∶2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調(diào)速。
(4)傳遞運動均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時速度較穩(wěn)定。正因為此特點，金屬切削機床中的磨床傳動現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動。
(5)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護——借助于設(shè)置溢流閥等，同時液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。
(6)液壓傳動容易實現(xiàn)自動化——借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時，能很容易地實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現(xiàn)遙控。
(7) 元器件“三化”率高 液壓元件易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。通用化，便于設(shè)計、制造。目前，已有大量的標(biāo)準(zhǔn)化系列化產(chǎn)品，選用非常方便。

液壓傳動存在的問題：
1） 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液壓元件制造精度要求高，使加工制造比較困難，尤其是用于控制的液壓閥，為防止油液的泄漏，對零件的加工精度要求非常嚴(yán)格，因而成本比氣壓元件高。
2） 為防止泄漏對工作效率及工作平衡性的影響，對密封要求較為嚴(yán)格，即便如此，泄漏也難以避免。
3） 油液的黏度隨溫度的變化而變化，會直接影響傳動機構(gòu)的工作性能，因此在低溫為高溫條件下采用液壓傳動較為困難。
4） 控制部分比氣壓傳動復(fù)雜，不適合遠距離操縱，除非采用電液聯(lián)合控制。
5） 液壓傳動系統(tǒng)故障比較隱蔽，不易查找。合肥施工員培訓(xùn)班
6） 液壓傳動工作過程中，要經(jīng)過液壓泵把機械能轉(zhuǎn)變成液體的壓力能，最終還要經(jīng)過液壓執(zhí)行機構(gòu)（液壓缸，液壓馬達）把液壓能轉(zhuǎn)化為機械能對外做功，整個工作過程經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換。因而能量損失較大，降低了系統(tǒng)的總效率。液壓系統(tǒng)一般總效率為7O％一80％左右，而某些機械轉(zhuǎn)動形式，如齒輪轉(zhuǎn)動最高可達99％。
三、液壓傳動分類
   由有關(guān)液壓元件組成，用來完成特定功能的典型油路。任何一個液壓傳動系統(tǒng)都是由幾個基本回路組成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。幾個基本回路組合在一起，可按一定要求對執(zhí)行元件的運動方向、工作壓力和運動速度進行控制。根據(jù)控制功能不同，基本回路分為壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。
壓力控制回路
　　用壓力控制閥(見液壓控制閥)來控制整個系統(tǒng)或局部范圍壓力的回路。根據(jù)功能不同，壓力控制回路又可分為調(diào)壓、變壓、卸壓和穩(wěn)壓 4種回路。
　?、僬{(diào)壓回路：這種回路用溢流閥來調(diào)定液壓源的最高恒定壓力，圖中的溢流閥就起這一作用。當(dāng)壓力大于溢流閥的設(shè)定壓力時，溢流閥開口就加大，以降低液壓泵的輸出壓力，維持系統(tǒng)壓力基本恒定。
　　②變壓回路：用以改變系統(tǒng)局部范圍的壓力，如在回路上接一個減壓閥則可使減壓閥以后的壓力降低；接一個升壓器，則可使升壓器以后的壓力高于液壓源壓力。
　?、坌秹夯芈罚涸谙到y(tǒng)不要壓力或只要低壓時，通過卸壓回路使系統(tǒng)壓力降為零壓或低壓。
　　④穩(wěn)壓回路：用以減小或吸收系統(tǒng)中局部范圍內(nèi)產(chǎn)生的壓力波動，保持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，例如在回路中采用蓄能器。
速度控制回路
　　通過控制介質(zhì)的流量來控制執(zhí)行元件運動速度的回路。按功能不同分為調(diào)速回路和同步回路。
　?、僬{(diào)速回路:用來控制單個執(zhí)行元件的運動速度,可以用節(jié)流閥或調(diào)速閥來控制流量。節(jié)流閥控制液壓泵進入液壓缸的流量（多余流量通過溢流閥流回油箱），從而控制液壓缸的運動速度，這種形式稱為節(jié)流調(diào)速。也可用改變液壓泵輸出流量來調(diào)速，稱為容積調(diào)速。
　?、谕交芈罚嚎刂苾蓚€或兩個以上執(zhí)行元件同步運行的回路，例如采用把兩個執(zhí)行元件剛性連接的方法，以保證同步；用節(jié)流閥或調(diào)速閥分別調(diào)節(jié)兩個執(zhí)行元件的流量使之相等,以保證同步；把液壓缸的管路串聯(lián),以保證進入兩液壓缸的流量相同，從而使兩液壓缸同步。
方向控制回路
控制液壓介質(zhì)流動方向的回路。用方向控制閥控制單個執(zhí)行元件的運動方向，使之能正反方向運動或停止的回路，稱為換向回路，圖中的換向閥即起這一作用。在執(zhí)行元件停止時，防止因載荷等外因引起泄漏導(dǎo)致執(zhí)行元件移動的回路，稱為鎖緊回路。
四、液壓傳動元件的分類
方向控制閥，這類閥，如單向閥和換向閥等，用于控制油流方向，以實現(xiàn)執(zhí)行元件的啟動、停止、前進和后退。插裝式，這類閥無單獨的閥體，由閥芯、閥套等組成的插裝元件插裝在插裝塊體的預(yù)制孔中，插裝塊體起到閥體和管路作用，通過塊內(nèi)通道將幾個插將元件組成在一起，即可成回路。通常有開關(guān)閥、比例閥、伺服閥和數(shù)字閥。開關(guān)閥調(diào)定后只能在調(diào)定狀態(tài)下工作。比例閥和伺服閥能根據(jù)輸入信號連接地或按比例地控制系統(tǒng)的參數(shù)。數(shù)字閥側(cè)用數(shù)字信號直接控制閥的動作
   液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件（如液壓缸、液壓油馬達）在工作時，需要經(jīng)常地啟動、制動、換向和調(diào)節(jié)運動速度及適應(yīng)外負(fù)載的變化，因此就要有一套對機構(gòu)進行控制和調(diào)節(jié)的液壓元件，通常用控制閥來完成。它對外不做功，僅用于控制執(zhí)行元件，使其滿足主機工作性能要求。
1、控制閥按其功能分類
（1）方向控制閥，這類閥，如單向閥和換向閥等，用于控制油流方向，以實現(xiàn)執(zhí)行元件的啟動、停止、前進和后退。
（2）壓力控制閥，這類閥，如溢流閥、減壓閥和順序閥等，用于控制液壓系統(tǒng)中的壓力，以滿足執(zhí)行元件所需要的力、轉(zhuǎn)矩或工作程序的控制。
（3）流量控制閥，這類閥，如節(jié)流閥和調(diào)速閥等，用于控制液壓系統(tǒng)中的油液流量的大小，以實現(xiàn)執(zhí)行元件所需要的運動速度。
2、控制閥按其連接方式分類
（1）管式連接，管式閥采用螺紋連接，它直接串聯(lián)在系統(tǒng)的管路上，不需要專用的連接板。
（2）板式連接，板式閥需要專用的連接板，將閥用螺釘裝在連接板上，管子與連接板相連，板的前面安裝閥，板的后面接油管。
（3）法蘭連接，流量大于300L/min時，用法蘭連接。在管子端部焊接法蘭盤，用螺釘與閥體連接。
（4）集成塊式，集成塊是一塊通用化的六面體，四周的一面裝有與執(zhí)行元件相連的管接頭，其余三面安裝閥類元件。集成塊的內(nèi)孔道與各閥相通，組成不同的基本回路。集成塊上下面為塊與塊之間的連接面，幾個集成塊用長螺栓疊裝起來，既形成了整個液壓系統(tǒng)。它的特點是：結(jié)構(gòu)緊湊、油管少、便于裝卸與維修。
（5）疊加閥式，疊加閥是標(biāo)準(zhǔn)化的液壓元件，通過螺栓將閥體疊接在一起，疊加閥互相直接連接即可組成液壓系統(tǒng)。每個疊加閥即起控制閥的作用，又起通道體的作用。它的特點是：結(jié)構(gòu)緊湊、油管少、體積小、重量輕、不需要管道連接、壓力損失小、節(jié)省了大量的油管和管接頭。
（6）插裝式，這類閥無單獨的閥體，由閥芯、閥套等組成的插裝元件插裝在插裝塊體的預(yù)制孔中，插裝塊體起到閥體和管路作用，通過塊內(nèi)通道將幾個插將元件組成在一起，即可成回路。 它的特點是：非常適合用大流量的場合。
3、控制閥按其操縱方式分類
通用有手動、腳踏、機動、氣動、電動和液動等方式，有時是幾種方式組合的形式。
4、按工作壓力分類
按控制閥在液壓系統(tǒng)的工作壓力分為：低壓閥、中壓閥和高壓閥。
5、按控制原理分類
通常有開關(guān)閥、比例閥、伺服閥和數(shù)字閥。開關(guān)閥調(diào)定后只能在調(diào)定狀態(tài)下工作。比例閥和伺服閥能根據(jù)輸入信號連接地或按比例地控制系統(tǒng)的參數(shù)。數(shù)字閥側(cè)用數(shù)字信號直接控制閥的動作

 
四、液壓傳動的應(yīng)用
液壓傳動控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機械和自動控制。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。
液壓傳動相對于機械傳動來說是一門較新興的技術(shù)。但是，由于它在某些方面具有的優(yōu)良性能及特點，使得它發(fā)展非常迅速，目前已被大量應(yīng)用于多種行業(yè)中。液壓傳動的應(yīng)用性是很強的，比如裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)，它作為一種倉儲機械，在現(xiàn)代化的倉庫里利用它實現(xiàn)紡織品包、油桶、木桶等貨物的裝卸機械化工作。在機床制造業(yè)中的液壓車床、磨床、銑床和刨床等的應(yīng)用越來越多；在自動。非自動和數(shù)控等高效自動化機床中，其液壓傳動與控制技術(shù)的采用已不可缺少；在汽車制造業(yè)方面有采用液壓傳動的全液壓越野車、液壓自卸車、消防高空作業(yè)車等；在工程建筑業(yè)方面有全液壓挖掘機、裝載機和隧道掘進機等。此外在農(nóng)業(yè)機械、輕工、冶金、船舶、軍工等行業(yè)也越來越多地采用液壓傳動。

液壓與機械和液力傳動的復(fù)合應(yīng)用
 (1) 串聯(lián)方式
  串聯(lián)方式是最為簡單和常見的復(fù)合方式，是在液壓馬達或液壓變速器的輸出端和驅(qū)動橋之間設(shè)置機械式變速器以擴大調(diào)速的高效區(qū)，實現(xiàn)分段的無級變速。目前已廣泛用于裝載機、聯(lián)合收獲機和某些特種車輛上。對其的發(fā)展是將可在行進間變換傳動比的動力換擋行星變速器直接安裝在驅(qū)動輪內(nèi)，實現(xiàn)了大變速比的輪邊液壓驅(qū)動，因而取消了驅(qū)動橋，更便于布局。
(2) 并聯(lián)方式
  即為通常所稱的“液壓機械功率分流傳動”，可理解為一種將液壓與機械裝置“并聯(lián)”分別傳輸功率流的傳動系統(tǒng)，也就是是利用多自由度的行星差速器把發(fā)動機輸出的功率分成液壓的和機械的兩股“功率流”，借助液壓功率流的可控性，使這兩股功率流在重新匯合時可無級調(diào)節(jié)總的輸出轉(zhuǎn)速。這種方式將液壓傳動的無級調(diào)速性能好和機械傳動的穩(wěn)態(tài)效率高這兩方面的優(yōu)點結(jié)合起來，得到一個既有無級變速性能，又有較高效率和較寬高效區(qū)的變速裝置。
     日本小松公司開發(fā)的這種復(fù)合方式的液壓傳動變速器，已經(jīng)應(yīng)用在裝載機、推土機等工程機械上。德國Fendt拖拉機生產(chǎn)的采用Vario型無級變速器裝備的農(nóng)用拖拉機，到2003年總銷量超過了30000臺。

（3） 分時方式   
  對于作業(yè)速度和非作業(yè)狀態(tài)下轉(zhuǎn)移空駛速度相差懸殊的專用車輛，采用傳統(tǒng)機械變速器用于高速行駛、附加液壓傳動裝置用于低速作業(yè)的方式能很好地滿足這兩種工況的矛盾要求。機械——液壓分時驅(qū)動的方式在此類車輛上的應(yīng)用已很普遍，這一技術(shù)也已被應(yīng)用于飛機除冰車和田間移栽機等需要“爬行速度”的車輛和機具上。
(4) 分位方式
  把液壓馬達直接安裝在車輪內(nèi)的“輪邊液壓驅(qū)動裝置”是一種輔助液壓驅(qū)動裝置，可以解決工程機械需要提高牽引性能，但又無法采用全輪驅(qū)動方式，難以布置傳統(tǒng)的機械傳動裝置的問題。液壓傳動的無級調(diào)速性能使以不同方式傳動的驅(qū)動輪之間能協(xié)調(diào)同步，這在某種意義上也可視為一種功率分流傳動：動力機的功率被分配到幾組驅(qū)動輪上，經(jīng)地面耦合后產(chǎn)生推動車輛運動的牽引力。目前，許多工程機械制造廠商將這一技術(shù)用于具有部分自走驅(qū)動能力的，諸如自走式平地機和鏟運機這樣的工程機械上。
 
液壓與電力傳動的復(fù)合應(yīng)用
   由于現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)在信號處理的能力和速度方面占有很大的優(yōu)勢，而液壓與電力傳動在各自功率元件的特性方面各有所長。因此，除了現(xiàn)在已普遍存在的“電子神經(jīng)+液壓肌肉”這種模式外，兩者在功率流的復(fù)合傳輸方面也有許多成功的實例，如：由變頻或直流調(diào)速電機和高效、低脈動的定量液壓泵構(gòu)成的可變流量液壓油源，用集成安裝的電動泵－液壓缸或低速大扭矩液壓馬達構(gòu)成的電動液壓執(zhí)行單元，以及混合動力工業(yè)車輛的驅(qū)動系統(tǒng)等。