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液压传动

传动方式

液压传动是指以液体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动方式。在液体传动中，根据其能量传递形式不同，又分为液力传动和液压传动。液力传动主要是利用液体动能进行能量转换的传动方式，如液力耦合器和液力变矩器。液压传动是利用液体压力能进行能量转换的传动方式。在机械上采用液压传动技术，可以简化机器的结构，减轻机器质量，减少材料消耗，降低制造成本，减轻劳动强度，提高工作效率和工作的可靠性。

发展
自18世纪末英国制成世界上第一台水压机起，液压传动技术已有二三百年的历史。然而，直到20世纪30年代它才真正地推广使用。
1650年帕斯卡提出静压传递原理，1850年英国将帕斯卡原理先后应用于液压起重机、压力机，1795年英国约瑟夫·布拉曼在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机；1905年工作介质由水改为油，使液压传动效果进一步得到改善。第二次世界大战期间，在一些兵器上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制定和完善，各类元件的标准化、规格化、系列化，在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。20世纪60年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术、微电子技术等的发展再次将液压技术向前推进，使它在国民经济的各方面都得到了应用，已成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可少的重要手段之一。
我国的液压工业开始于20世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自从1964年从国外引进一些液压元件生产技术，并自行设计液压产品以来，我国的液压件已在各种机械设备上得到了广泛的使用。20世纪80年代起更加速了对先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。
当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著的优势。
组成
液压传动系统主要由5部分组成。
1．动力元件
动力元件是把原动机输入的机械能转换为油液压力能的能量转换装置。其作用是为液压系统提供压力油。动力元件为各种液压泵。
2．执行元件
执行元件是将油液的压力能转换为机械能的能量转换装置。其作用是在压力油的推动下输出力和速度（直线运动），或力矩和转速（回转运动）。这类元件包括各类液压缸和液压马达。
3．控制调节元件
控制调节元件是用来控制或调节液压系统中油液的压力、流量和方向，以保证执行元件完成预期工作的元件。这类元件主要包括各种溢流阀、节流阀以及换向阀等。这些元件的不同组合便形成了不同功能的液压传动系统。
4．辅助元件
辅助元件是指油箱、油管、油管接头、蓄能器、滤油器、压力表、流量表以及各种密封元件等。这些元件分别起散热贮油、输油、连接、蓄能、过滤、测量压力、测量流量和密封等作用，以保证系统正常工作，是液压系统不可缺少的组成部分。
5．工作介质
工作介质在液压传动及控制中起传递运动、动力及信号的作用。T作介质为液压油或其他合成液体。
特点
优点
与机械传动比较，液压传动具有以下主要优点：
(1)由于一般采用油液作为传动介质，因此液压元件具有良好的润滑条件；工作液体可以用管路输送到任何位置，允许液压执行元件和液压泵保持一定距离；液压传动能方便地将原动机的旋转运动变为直线运动。这些特点十分适合各种工程机械、采矿设备的需要，其典型应用实例就是煤矿井下使用的单体液压支柱和液压支架。
(2)可以在运行过程中实现大范围的无级调速，其传动比可高达1:1 000，且调速性能不受功率大小的限制。
(3)易于实现载荷控制、速度控制和方向控制，可以进行集中控制、遥控和实现自动控制。
(4)液压传动可以实现无间隙传动，因此传动平稳，操作省力，反应快，并能高速启动和频繁换向。
(5)液压元件都是标准化、系列化和通用化产品，便于设计、制造和推广应用。
与电力传动相比，液压传动的主要优点有以下几点：
(1)质量小，体积小。这是由于电动机受到磁饱和的限制，其单位面积上的切向力与液压机械所能承受的液压相差数十倍。
(2)运动惯性小，响应速度快。液压马达的力矩惯量比(即驱动力矩与转动惯量之比)较电动机大得多，故其加速性能好。例如，加速一台中等功率的电动机通常需要一秒至几秒钟，而加速同样功率的液压马达只需要0.1 s左右。这种良好的动态特性，对液压控制系统更有其重要意义。
(3)低速液压马达的低速稳定性要比电动机好得多。
(4)液压传动的应用，可以简化机器设备的电气系统。这对于具有爆炸危险的煤矿井下工作大有好处。
缺点
(1)在传动过程中，由于能量需要经过两次转换，存在压力损失、容积损失和机械摩擦损失，因此总效率通常仅为0.75～0.8。
(2)传动系统的工作性能和效率受温度的影响较大，一般的液压传动，在高温或低温环境下工作，存在一定困难。
(3)液体具有一定的可压缩性，配合表面也不可避免地有泄漏存在，因此液压传动无法保证严格的传动比。
(4)工作液体对污染很敏感，污染后的工作液体对液压元件的危害很大，因此液压系统的故障比较难查找，对操作、维修人员的技术水平有较高要求。
(5)液压元件的制造精度、表面粗糙度以及材料的材质和热处理要求都比较高，因而其成本较高。
总的说来，液压传动的优点是主要的。它的某些缺点随着生产技术的发展，正在逐步得到克服。如果进一步吸取其他传动方式的优点，采用电 液、气，液等联合传动，更能充分发挥其特点。
应用
液压传动主要应用如下：
(1)一般工业用液压系统塑料加工机械（注塑机）、压力机械（锻压机）、重型机械（废钢压块机）、机床（全自动六角车床、平面磨床）等；
(2)行走机械用液压系统工程机械（挖掘机）、起重机械（汽车吊）、建筑机械（打桩机）、农业机械（联合收割机）、汽车（转向器、减振器）等；
(3)钢铁工业用液压系统 冶金机械（轧钢机）、提升装置（升降机）、轧辊调整装置等；
(4)土木工程用液压系统 防洪闸门及堤坝装置（浪潮防护挡板）、河床升降装置、桥梁操纵机构和矿山机械(凿岩机)等；
(5)发电厂用液压系统涡轮机（调速装置）等；
(6)特殊技术用液压系统 巨型天线控制装置、测量浮标、飞机起落架的收放装置及方向舵控制装置、升降旋转舞台等；
(7)船舶用液压系统 甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；
(8)军事工业用液压系统火炮操纵装置、舰船减摇装置、飞行器仿真等。
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