(完整版)液壓傳動發(fā)展概況.

1、第一章 緒論 第一節(jié) 液壓傳動發(fā)展概況 自 18 世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術已有二三百年的歷史。 直到 20 世紀 30 年代它才較普遍地用于起重機、機床及工程機械。在第二次世界大戰(zhàn)期間， 由于戰(zhàn)爭需要， 出現(xiàn)了由響應迅速、 精度高的液壓控制機構所裝備的各種軍事武器。 第二次 世界大戰(zhàn)結束后， 戰(zhàn)后液壓技術迅速轉向民用工業(yè)， 液壓技術不斷應用于各種自動機及自動 生產線。本世紀 60 年代以后，液壓技術隨著原子能、空間技術、計算機技術的發(fā)展而迅速 發(fā)展。因此，液壓傳動真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當前液壓技術正向迅速、高壓、 大功率、高效、低噪聲、經久耐用、高度集成化的

2、方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系 統(tǒng)的計算機輔助設計 (CAD)、計算機輔助測試 (CAT) 、計算機直接控制 (CDC)、機電一體化技 術、可靠性技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發(fā)展和研究的方向。我國的液壓技術最初應用于機床和鍛壓設備上， 后來又用于拖拉機和工程機械。 現(xiàn)在， 我國的液壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、 生產技術以及進行自行設計， 現(xiàn)已形成了系 列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。機械的傳動方式 一切機械都有其相應的傳動機構借助于它達到對動力的傳遞和控制的目的。機械傳動通過齒輪、 齒條、 蝸輪、 蝸桿等機件直接把動力傳送到執(zhí)行機構 的傳遞方式。電氣傳動利用電力設備

3、，通過調節(jié)電參數(shù)來傳遞或控制動力的傳動方式 液壓傳動利用液體靜壓 力傳遞動力液體傳動 液力傳動利用液體靜流 動動能傳遞動力 流體傳動氣壓傳動氣體傳動氣力傳動第二節(jié) 液壓傳動的工作原理及其組成一、液壓傳動的工作原理液壓傳動的工作原理，可以用一個液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韥碚f明。圖 1-1 液壓千斤頂工作原理圖1杠桿手柄 2小油缸 3小活塞 4， 7單向閥 5吸油管 6， 10管道 8大活塞 9大油缸 11截止閥 12油箱圖 1-1 是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。 大油缸 9 和大活塞 8 組成舉升液壓缸。 杠桿手柄 1、 小油缸 2、小活塞 3、單向閥 4 和 7 組成手動液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移

4、動，小活 塞下端油腔容積增大， 形成局部真空， 這時單向閥 4 打開， 通過吸油管 5 從油箱 12 中吸油； 用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥 4 關閉，單向閥 7 打開，下腔的 油液經管道 6 輸入舉升油缸 9的下腔， 迫使大活塞 8 向上移動， 頂起重物。 再次提起手柄吸 油時，單向閥 7 自動關閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復扳 動手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開截止閥11，舉升缸下腔的油液通過管道 10、截止閥 11 流回油箱，重物就向下移動。這就是液壓千斤頂?shù)?工作原理。通過對上面液壓千斤頂工作過程的分析

5、， 可以初步了解到液壓傳動的基本工作原理。 液 壓傳動是利用有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質。壓下杠桿時，小油缸2 輸出壓力油，是將機械能轉換成油液的壓力能，壓力油經過管道6 及單向閥 7，推動大活塞 8 舉起重物，是將油液的壓力能又轉換成機械能。大活塞 8 舉升的速度取決于單位時間內流入大油缸 9 中油容積的多少。由此可見，液壓傳動是一個不同能量的轉換過程。二、液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓千斤頂是一種簡單的液壓傳動裝置。 下面分析一種驅動工作臺的液壓傳動系統(tǒng)。 如 圖 1-2 所示，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、圖 1-2 機床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖1工作臺 2 液壓缸 3

6、 活塞 4換向手柄 5 換向閥6， 8，16回油管 7節(jié)流閥 9開停手柄 10開停閥11壓力管 12壓力支管 13溢流閥 14鋼球 15彈簧17液壓泵 18濾油器 19油箱換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭組成。其工作原理如下：液壓泵由電動機驅 動后，從油箱中吸油。油液經濾油器進入液壓泵，油液在泵腔中從入口低壓到泵出口高壓， 在圖 1-2(a) 所示狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞使工作 臺向右移動。這時，液壓缸右腔的油經換向閥和回油管 6 排回油箱。如果將換向閥手柄轉換成圖 1-2(b) 所示狀態(tài)，則壓力管中的油將經過開停閥、節(jié)流閥 和換向閥進入液壓缸右腔、

7、 推動活塞使工作臺向左移動， 并使液壓缸左腔的油經換向閥和回 油管 6 排回油箱。工作臺的移動速度是通過節(jié)流閥來調節(jié)的。當節(jié)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(jié)流閥關小時， 進入液壓缸的油量減小， 工作臺的移動速度減小。 為了克服移動工作臺時所受到的各種阻力， 液壓缸必須產生一個足夠大的推力， 這個推力是 由液壓缸中的油液壓力所產生的。 要克服的阻力越大， 缸中的油液壓力越高； 反之壓力就越 低。這種現(xiàn)象正說明了液壓傳動的一個基本原理壓力決定于負載。 從機床工作臺液壓系 統(tǒng)的工作過程可以看出， 一個完整的、 能夠正常工作的液壓系統(tǒng)， 應該由以下五個主要部分 來組成：

8、1. 能源裝置它是供給液壓系統(tǒng)壓力油， 把機械能轉換成液壓能的裝置。 最常見的形式是液壓 泵。2. 執(zhí)行裝置它是把液壓能轉換成機械能的裝置。 其形式有作直線運動的液壓缸， 有作回轉運 動的液壓馬達，它們又稱為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。3. 控制調節(jié)裝置它是對系統(tǒng)中的壓力、流量或流動方向進行控制或調節(jié)的裝置。如溢流閥、 節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。4. 輔助裝置上述三部分之外的其他裝置，例如油箱，濾油器，油管等。它們對保證系統(tǒng)正常 工作是必不可少的。5. 工作介質傳遞能量的流體，即液壓油等。三、液壓傳動系統(tǒng)圖的圖形符號圖 1-3 機床工作臺液壓系統(tǒng)的圖形符號圖1工作臺 2液壓缸 3油塞 4換向閥5 節(jié)流

9、閥 6開停閥 7 溢流閥 8 液壓泵 9濾油器 10油箱圖 1-2 所示的液壓系統(tǒng)是一種半結構式的工作原理圖它有直觀性強、容易理解的優(yōu)點， 當液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，根據(jù)原理圖檢查十分方便，但圖形比較復雜，繪制比較麻煩。我國 已經制定了一種用規(guī)定的圖形符號來表示液壓原理圖中的各元件和連接管路的國家標準， 即 “液壓系統(tǒng)圖圖形符號 (GB78676) ”。我國制訂的液壓系統(tǒng)圖圖形符號 (GB786 76) 中，對 于這些圖形符號有以下幾條基本規(guī)定。(1) 符號只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結構和參數(shù)，也不表示元 件在機器中的實際安裝位置。(2) 元件符號內的油液流動方向用箭頭表示

10、，線段兩端都有箭頭的，表示流動方向可逆。(3) 符號均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當系統(tǒng)的動作另有說明時，可作例外。 圖 1-3 所示為圖 1-2(a) 系統(tǒng)用國標 GB78676 液壓系統(tǒng)圖圖形符號繪制的工作原理圖。 使用這些圖形符號可使液壓系統(tǒng)圖簡單明了，且便于繪圖。第三節(jié) 液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是由于它具有以下的主要 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，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動， 以克服長驅 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

11、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、結構緊湊、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，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) 可在大范圍內實現(xiàn)無級調速。借助閥或變量泵、變量馬達，可以實現(xiàn)無級調速，調 速范圍可達 1 2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調速。(4) 傳遞運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度較穩(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

12、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 結合使用時，能很容易地實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現(xiàn)遙控。(7) 液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，便于設計、制造和推廣使用。液壓傳動的 缺點 是：(1) 液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能保證嚴 格的傳動比。(2) 液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體粘性變化，引起運動特性的變 化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。(3)

13、 為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求 較高，加工工藝較復雜。(4) 液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。(5) 液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除?？傊?液壓傳動的優(yōu)點是主要的， 隨著設計制造和使用水平的不斷提高， 有些缺點正在 逐步加以克服。液壓傳動有著廣泛的發(fā)展前景。第四節(jié) 液壓傳動在機械中的應用 驅動機械運動的機構以及各種傳動和操縱裝置有多種形式。 根據(jù)所用的部件和零件， 可 分為機械的、電氣的、氣動的、液壓的傳動裝置。經常還將不同的形式組合起來運用四 位一體。 由于液壓傳動具有很多優(yōu)點， 使這種新技術發(fā)展得很快。 液壓傳動應用于金屬切削

14、機床也不過四五十年的歷史。航空工業(yè)在 1930 年以后才開始采用。特別是最近二三十年以 來液壓技術在各種工業(yè)中的應用越來越廣泛。在機床上，液壓傳動常應用在以下的一些裝置中：1. 進給運動傳動裝置磨床砂輪架和工作臺的進給運動大部分采用液壓傳動； 車床、 六角 車床、自動車床的刀架或轉塔刀架；銑床、刨床、組合機床的工作臺等的進給運動也都采用 液壓傳動。這些部件有的要求快速移動，有的要求慢速移動。有的則既要求快速移動，也要 求慢速移動。 這些運動多半要求有較大的調速范圍， 要求在工作中無級調速； 有的要求持續(xù) 進給， 有的要求間歇進給； 有的要求在負載變化下速度恒定， 有的要求有良好的換向性能等等。

15、所有這些要求都是可以用液壓傳動來實現(xiàn)的。2. 往復主體運動傳動裝置龍門刨床的工作臺、 牛頭刨床或插床的滑枕， 由于要求作高速 往復直線運動，并且要求換向沖擊小、換向時間短、能耗低，因此都可以采用液壓傳動。3. 仿形裝置車床、 銑床、 刨床上的仿形加工可以采用液壓伺服系統(tǒng)來完成。其精度可達 0.01 0.02mm。此外，磨床上的成形砂輪修正裝置亦可采用這種系統(tǒng)。4. 輔助裝置機床上的夾緊裝置、 齒輪箱變速操縱裝置、 絲桿螺母間隙消除裝置、 垂直移 動部件平衡裝置、分度裝置、工件和刀具裝卸裝置、工件輸送裝置等，采用液壓傳動后，有 利于簡化機床結構，提高機床自動化程度。5. 靜壓支承重型機床、高速機床、高精度機床上的軸承、導軌、絲杠螺母機構等處采用 液體靜壓支承后，可以提高工作平穩(wěn)性和運動精度。 液壓傳動在其他機械工業(yè)部門的應用情況見表 1-1 所示。表 1-1 液壓傳動在各類機械行業(yè)中的應用實例行業(yè)名稱應