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液壓傳動(dòng)系統的基本介紹

1.1液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況

液壓傳動(dòng)相對于機械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，它是一門(mén)新學(xué)科，從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動(dòng)原理，18世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動(dòng)實(shí)訓臺已有2～3百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動(dòng)技術(shù)沒(méi)有得到普遍地應用。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對液壓實(shí)訓臺技術(shù)的要求越來(lái)越高，液壓綜合實(shí)驗臺技術(shù)自身也在不斷發(fā)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(dòng)實(shí)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(dòng)演示系統用于艦艇炮塔轉向器，其后出現了液壓六角車(chē)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(dòng)實(shí)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(dòng)作準的工程液壓氣動(dòng)PLC綜合控制實(shí)驗臺，它大大提高了兵器的性能，也大大促進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰后，液壓技術(shù)迅速轉向民用，并隨著(zhù)各種標準的不斷制訂和完善及各類(lèi)元件的標準化、規格化、系列化而在機械制造，工程機械、農業(yè)機械、汽車(chē)制造等行業(yè)中推廣開(kāi)來(lái)。近30年來(lái)，由于原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學(xué)、微電子技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，再次將氣動(dòng)液壓PLC綜合控制實(shí)驗臺推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測在內的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)，在國民經(jīng)濟的各個(gè)部門(mén)都得到了應用，如工程機械、數控加工中心、冶金自動(dòng)線(xiàn)等。采用透明液壓實(shí)訓臺的程度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標志之一。

我國的液壓工業(yè)開(kāi)始于20世紀50年代，透明液壓傳動(dòng)實(shí)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(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門(mén)，在機床、工程機械、冶金、農業(yè)機械、汽車(chē)、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應用。當前氣動(dòng)實(shí)訓臺液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長(cháng)壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應用、系統計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得了顯著(zhù)成果。

目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)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(yè)數字控制閥等。我國機械工業(yè)在認真消化、推廣國外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制、開(kāi)發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應用的研究，積極采用國際標準，合理調整產(chǎn)品結構，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見(jiàn)，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，氣動(dòng)PLC控制實(shí)驗臺液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機械設備上的應用將更加廣泛．

1.2液壓傳動(dòng)的工作原理和組成

1.2.1工作原理

液壓傳動(dòng)|氣動(dòng)液壓PLC綜合控制實(shí)驗室設備是以液體為工作介質(zhì)，利用壓力能來(lái)驅動(dòng)執行機構的傳動(dòng)方式。驅動(dòng)機床工作臺的液壓系統是由油箱、過(guò)濾器、液壓泵、溢流閥、開(kāi)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(dòng)機驅動(dòng)液壓泵經(jīng)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(jīng)開(kāi)停閥、節流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)活塞而使工作臺左右移動(dòng)。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。

2）.工作臺的移動(dòng)速度是通過(guò)節流閥來(lái)調節的。當節流閥開(kāi)大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量增多，工作臺的移動(dòng)速度增大；當節流閥關(guān)小時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量減少，工作臺的移動(dòng)速度減少。由此可見(jiàn)，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(dòng)力部分（電動(dòng)機或其它遠動(dòng)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(guò)它將液壓能轉換成機械能，推動(dòng)負載做功。

3）透明液壓傳動(dòng)實(shí)驗裝置——液壓閥（流量閥、壓力閥、方向閥等）。通過(guò)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(kāi)關(guān)等.通過(guò)這些元件把系統聯(lián)接起來(lái)，以實(shí)現各種工作循環(huán)。

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

1.3液壓傳動(dòng)的定義

一部完整的機器是由原動(dòng)機、傳動(dòng)機構及控制部分、工作機(含輔助裝置)組成。原動(dòng)機包括電動(dòng)機、內燃機等。工作機即完成該機器之工作任務(wù)的直接工作部分，如剪床的剪刀，車(chē)床的刀架、車(chē)刀、卡盤(pán)等。由于原動(dòng)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(dòng)機和工作機之間設置了傳動(dòng)機構，其作用是把原動(dòng)機輸出功率經(jīng)過(guò)變換后傳遞給工作機。

　　傳動(dòng)機構通常分為氣動(dòng)液壓PLC綜合控制實(shí)驗室設備、機械傳動(dòng)、氣動(dòng)實(shí)驗臺、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)機構。流體傳動(dòng)是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉換、傳遞和控制的傳動(dòng)。它包括液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。

透明液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)綜合控制實(shí)驗臺液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)均是以液體作為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式。液壓傳動(dòng)主要是利用液體的壓力能來(lái)傳遞能量；而液力傳動(dòng)則主要是利用液體的動(dòng)能來(lái)傳遞能量。由于液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，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(yè)、林業(yè)等各方面。同時(shí)，也被應用到航天航空、海洋開(kāi)發(fā)、核能工程和地震預測等各個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域。

1.4液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

液壓傳動(dòng)能得到如此迅速的發(fā)展和廣泛的應用，透明液壓傳動(dòng)實(shí)訓臺是由于它與機械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1）液壓傳動(dòng)實(shí)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(dòng)態(tài)特性好等．如軸向柱塞泵的重量只是同功率直流發(fā)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(shí)訓臺能方便地實(shí)現無(wú)級調速，并且調速范圍大．

　　3）液壓傳動(dòng)裝置工作平穩、反應快、沖擊小、能快速啟動(dòng)制動(dòng)和頻繁換向．

　　4）液壓傳動(dòng)裝置的控制、調節比較簡(jiǎn)單，操縱比較方便、

省力，易于實(shí)現自動(dòng)化．當機、電、液配合使用時(shí)，易實(shí)現較復雜的自動(dòng)工作循環(huán)．

　　5）液壓綜合實(shí)驗臺易獲得很大的力和轉矩，可以使傳動(dòng)結構簡(jiǎn)單．

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

　　7）由于液壓元件已實(shí)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(dòng)性．

　　液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)

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

　　2）液壓傳動(dòng)在工作過(guò)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(dòng)．

　　3）液壓傳動(dòng)對油溫的變化比較敏感，油溫變化會(huì )影響運動(dòng)的穩定性．因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動(dòng)氣動(dòng)實(shí)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(dòng)與氣動(dòng)綜合控制實(shí)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(dòng)的理論知識，液壓具有一定的實(shí)踐經(jīng)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(wèn)題．

總而言之，液壓PLC控制實(shí)驗臺的優(yōu)點(diǎn)是突出的，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)將得到克服，液壓傳動(dòng)將日益完善，液壓技術(shù)與電子技術(shù)及其它傳動(dòng)方式的結合更是前途無(wú)量．

1.5液壓系統氣動(dòng)實(shí)驗臺的應用領(lǐng)域

1.5.1液壓傳動(dòng)在機械行業(yè)中的應用：

機床工業(yè)——磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、自動(dòng)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(chē)工業(yè)——自卸式汽車(chē)、平板車(chē)、高空作業(yè)車(chē)等

農業(yè)機械——聯(lián)合收割機的控制系統、拖拉機的懸掛裝置、透明液壓傳動(dòng)實(shí)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(chē)、裝卸機械、液壓千斤頂等

礦山機械——開(kāi)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(shí)機、加料機、壓鑄機等

1.5.2透明液壓傳動(dòng)實(shí)驗裝置的應用

靜液壓傳動(dòng)由于液壓傳動(dòng)實(shí)驗室設備具有無(wú)級變速，調速范圍寬，可以實(shí)現恒扭或恒功率調速，容易實(shí)現電控等優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)PLC控制實(shí)驗臺傳動(dòng)就用卻很少，其主要問(wèn)題是在于國內液壓元件質(zhì)量差，而國外的液壓元件價(jià)格又太高，會(huì )造成主同成本過(guò)高。90年代以來(lái)，國內已引進(jìn)了德國林德公司靜液壓叉車(chē)，以及利勃海爾公司靜液壓推土機的透明液壓傳動(dòng)實(shí)訓裝置，但在國內市場(chǎng)所占份額很小。從國內工程機械市場(chǎng)的實(shí)際出發(fā)，本文對靜液壓傳動(dòng)在國內的推廣應用提出探討性的意見(jiàn)如下：

（1）工程液壓傳動(dòng)實(shí)訓臺叉車(chē)在發(fā)達國家已經(jīng)被廣泛采用，由于國內部分倉庫、碼頭和工廠(chǎng)等使用部門(mén)對叉車(chē)的機動(dòng)性能（尤其是低速性能）、噪聲已經(jīng)有較高的要求，因此這些部門(mén)正在成為國內靜液壓叉車(chē)用戶(hù)。國內叉車(chē)和液壓元件生產(chǎn)企業(yè)應該看到靜液壓叉車(chē)的良好前景，聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)適合我國國情的叉車(chē)靜液壓系統工程液壓氣動(dòng)PLC綜合控制實(shí)驗臺，提供能先進(jìn)，工作可靠，價(jià)格適中的產(chǎn)品。也可以采用與國際靜液壓元件制造公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的方式，加快開(kāi)發(fā)的速度。

（2）中小型多功能工程機械由于具有挖掘，裝載，叉車(chē)和起重等多功能，在發(fā)達國家液壓傳動(dòng)演示系統已經(jīng)得到了廣泛的應用。隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設尤其是城市建設的發(fā)展，中小型多功能工程機械也將在我國推廣應用，而它們無(wú)疑將首先采用靜液壓傳動(dòng)作為其主要傳動(dòng)裝置。國內工程機械企業(yè)應該看到中小型多功能工程機械的發(fā)前景，聯(lián)合國內外靜液壓元件生產(chǎn)企業(yè)共同開(kāi)展對它們的研究開(kāi)發(fā)，以促進(jìn)中小型多功能工程機械在我國的發(fā)展。

（3）在國內大型鏟土運輸和起重機械中，由于氣動(dòng)液壓PLC綜合控制實(shí)驗臺配套的靜液壓與電子控制元件的技術(shù)難度大，價(jià)格太高，在國內用戶(hù)中難以接受。因此，在我國暫時(shí)不宜將靜液壓傳動(dòng)透明液壓實(shí)訓臺研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)放在與大型鏟土運輸和起重機械配套上，而應將重點(diǎn)放在上述兩類(lèi)工程機械上。

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