液压传动技术的基本原理及其优缺点

傅晓庆

摘要： 文章简单介绍了液压传动的发展过程和基本原理以及液压系统的主要组成部分：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和工作介质。并且详细的阐述了液压传动技术与机械、电气传动相比较的优缺点，使我们对液压传动有了更进一步的认识。

关键词：液压传动 基本原理 优缺点

一、液压传动的基本原理

在机械传动中，人们利用各种机械构件来传递力和运动，如杠杆、轴、齿轮和皮带等。在液压传动中，则利用没有固定形状但具有确定体积的液体来传递力和运动。液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动并称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中应用广泛的技术。

液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。

液压传动是利用帕斯卡原理，帕斯卡原理就是：在密闭环境中，向液体施加一个力，这个液体会向各个方向传递这个力，力的大小不变。 液压传动就是利用这个物理性质，向一个物体施加一个力，利用帕斯卡原理使这个力变大，从而起到举起重物的效果。在液压传动过程中，液体是一种传动介质，但必须强调指出，液体必须在密封容积中才能起传动的作用。

液压传动在阀门行业也得到很大的应用，如阀门的机床制造加工设备、阀门液压试验设备、阀门的液压传动装置等。

二、液压系统的组成

1、动力元件

系统中液压泵提供一定流量的压力油液，或者说泵将机械能转换成液压能，是一个动力元件或者能量转换装置，实际上泵是整个液压系统的能源。

2、执行元件

执行元件的作用是将液压能重新转换成机械能，克服负载，带动机器完成所需的动作。液压缸作为执行元件，是一种实现直线运动的液动机，它输出力和速度，而液压马达则是输出力矩和转速的执行元件。

3、控制元件

液压系统中经常采用各种阀，其中有：改变液流方向的方向控制阀、调节运动速度的流量控制阀和调节压力的压力控制阀等。这些阀在液压系统中占有很重要的地位，系统的各种功能都是借助于这些阀而获得的。

4、辅助元件

液压系统中的一些压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头（扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等。虽然称之为辅助元件，但在系统中却是必不可少的。

5、工作介质

工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。

不论液压系统是简单或复杂，必定含有上述五个部分。缺少任何一个，系统就不能正常工作或者功能不全。

三、液压传动的优缺点

液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置等等；船舶用的甲板起重机械、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。

与机械、电气传动相比，液压传动具有以下优点：

1、可以在运行过程中实现大范围的无级调速；

2、在同等输出功率下，液压传动装置体积小、重量轻、运动惯性小、反应速度快；

3、可实现无间隙传动，运动平稳；

4、便于实现自动工作循环和自动过载保护；

5、由于一般采用油作为传动介质，对液压元件有润滑作用，因此有较长的使用寿命；

6、液压元件都是标准化、系列化产品，可以直接从市场上购买，这有利于液压系统的设计、制造和推广应用；

7、可以采用大推力的液压缸或大转矩的液压马达直接带动负载，从而省去中间减速装置，使传动简化。

当然，除了拥有许多优点之外，液压传动也有一些缺陷。液压传动的主要缺点为；

1、液压传动中，能量需经过二次变换，特别是在节流调速系统中，其压力和流量损失较大，故系统效率较低；

2、液体具有较钢铁大得多的可压缩性，另外配合面处不可避免的有油液泄漏。因此一般液压传动不能得到严格的定比传动；

3、液体性能对温度比较敏感（主要是粘性），这使得液压传动的性能随着温度改变而发生变化，不易保证在高温和低温下都具有良好的性能。当采用油作为传动介质时，还要注意防火问题；

4、液压元件要求有较高的加工精度，另外一般情况下液压系统要求有独立的能源（电动机、泵等组成的泵站），这些可能使产品成本提高；

5、液压系统的故障比较难寻找，对维修人员技术水平有较高的要求。

综上所述，液压传动的优点多于缺点，并且随着技术水平的提高，某些缺点已在不同程度上得到克服。目前，在国民经济各部门中，广泛的应用液压传动。在某些机械中，入注塑机、大吨位压力机、工程机械、拉床和加工中心等机床以及煤矿支架等，几乎都采用液压传动，这充分显示了液压传动的优越性。因此，在设计一台机械或设备时，液压传动是一种必须考虑到的用来进行比较选择的传动方案。