液壓傳動(dòng)的早期運用
1795年英國約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814),在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上,誕生了世界上**臺水壓機。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進(jìn)一步得到改善。
**次世界大戰(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的20年間才開(kāi)始進(jìn)入正規的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng) 的逐步建立奠定了基礎。20 世紀初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節、液力變矩器等)方面的貢獻,使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。
第二次世界大戰(1941-1945)期間,在美國機床中有30%應用了液壓傳動(dòng)。應該指出,日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后,日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng),1956 年成立了“液壓工業(yè)會(huì )”。近20~30 年間,日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快,居世界排名前列。
液壓傳動(dòng)的應用范圍的基本原理
液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn),因此它的應用非常廣泛,如一般工。業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等;行走機械中的工程機械、建筑機械、農業(yè)機械、汽車(chē)等;鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等;土木水利工程用的防洪閘門(mén)及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等;發(fā)電廠(chǎng)渦輪機調速裝置、核發(fā)電廠(chǎng)等等;船舶用的甲板起重機械(絞車(chē))、船頭門(mén)、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等;特殊技術(shù)用的巨型天線(xiàn)控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等;軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。
液壓傳動(dòng)的基本原理是在密閉的容器內,利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來(lái)實(shí)現能量轉換和傳遞動(dòng)力的。其中的液體稱(chēng)為工作介質(zhì),一般為礦物油,它的作用和機械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類(lèi)似。
在液壓傳動(dòng)中,液壓油缸就是一個(gè)*簡(jiǎn)單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統,分析它的工作過(guò)程,可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。
液壓傳動(dòng)系統的組成
液壓系統主要由:動(dòng)力元件(油泵)、執行元件(油缸或液壓馬達)、控制元件(各種閥)、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。
1、動(dòng)力元件(油泵)它的作用是把液體利用原動(dòng)機的機械能轉換成液壓力能;是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。
2、執行元件(油缸、液壓馬達) 它是將液體的液壓能轉換成機械能。其中,油缸做直線(xiàn)運動(dòng),馬達做旋轉運動(dòng)。
3、控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據需要無(wú)級調節液動(dòng)機的速度,并對液壓系統中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調節控制。
4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件,包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及油箱等,它們同樣十分重要。
5、工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類(lèi)液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液,它經(jīng)過(guò)油泵和液動(dòng)機實(shí)現能量轉換。
液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)
1、液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)
(1)體積小、重量輕,例如同功率液壓馬達的重量只有電動(dòng)機的10%~20%。因此慣性力較小,當突然過(guò)載或停車(chē)時(shí),不會(huì )發(fā)生大的沖擊;
(2)能在給定范圍內平穩的自動(dòng)調節牽引速度,并可實(shí)現無(wú)極調速,且調速范圍*大可達1:2000(一般為1:100)。
(3)換向容易,在不改變電機旋轉方向的情況下,可以較方便地實(shí)現工作機構旋轉和直線(xiàn)往復運動(dòng)的轉換;
(4)液壓泵和液壓馬達之間用油管連接,在空間布置上彼此不受?chē)栏裣拗疲?/span>
(5)由于采用油液為工作介質(zhì),元件相對運動(dòng)表面間能自行潤滑,磨損小,使用壽命長(cháng);
(6)操縱控制簡(jiǎn)便,自動(dòng)化程度高;
(7)容易實(shí)現過(guò)載保護。
(8)液壓元件實(shí)現了標準化、系列化、通用化、便于設計、制造和使用。
2、液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)
(1)使用液壓傳動(dòng)對維護的要求高,工作油要始終保持清潔;
(2)對液壓元件制造精度要求高,工藝復雜,成本較高;
(3)液壓元件維修較復雜,且需有較高的技術(shù)水平;
(4)液壓傳動(dòng)對油溫變化較敏感,這會(huì )影響它的工作穩定性。因此液壓傳動(dòng)不宜在很高或很低的溫度下工作,
一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內較合適。
(5)液壓傳動(dòng)在能量轉化的過(guò)程中,特別是在節流調速系統中,其壓力大,流量損失大,故系統效率較低。
氣壓傳動(dòng)(氣動(dòng))
pneumatic
概念以壓縮氣體為工作介質(zhì),靠氣體的壓力傳遞動(dòng)力或信息的流體傳動(dòng)。傳遞動(dòng)力的系統是將壓縮氣體經(jīng)由管道和控制閥輸送給氣動(dòng)執行元件,把壓縮氣體的壓力能轉換為機械能而作功;傳遞信息的系統是利用氣動(dòng)邏輯元件或射流元件以實(shí)現邏輯運算等功能,亦稱(chēng)氣動(dòng)控制系統。氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)是:工作壓力低,一般為0.3~0.8兆帕,氣體粘度小,管道阻力損失小,便于集中供氣和中距離輸送,使用安全,無(wú)爆炸和電擊危險,有過(guò)載保護能力;但氣壓傳動(dòng)速度低,需要氣源。
簡(jiǎn)史1829年出現了多級空氣壓縮機,為氣壓傳動(dòng)的發(fā)展創(chuàng )造了條件。1871年風(fēng)鎬開(kāi)始用于采礦。1868年美國人G.威斯汀豪斯發(fā)明氣動(dòng)制動(dòng)裝置,并在1872年用于鐵路車(chē)輛的制動(dòng)。后來(lái),隨著(zhù)兵器、機械、化工等工業(yè)的發(fā)展,氣動(dòng)機具和控制系統得到廣泛的應用。1930年出現了低壓氣動(dòng)調節器。50年代研制成功用于導彈尾翼控制的高壓氣動(dòng)伺服機構。60年代發(fā)明射流和氣動(dòng)邏輯元件,遂使氣壓傳動(dòng)得到很大的發(fā)展。
組成 氣壓傳動(dòng)由氣源、氣動(dòng)執行元件、氣動(dòng)控制閥和氣動(dòng)輔件組成。氣源一般由Link title壓縮機提供。氣動(dòng)執行元件把壓縮氣體的壓力能轉換為機械能,用來(lái)驅動(dòng)工作部件,包括氣缸和氣動(dòng)馬達。氣動(dòng)控制閥用來(lái)調節氣流的方向、壓力和流量,相應地分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。氣動(dòng)輔件包括:凈化空氣用的分水濾氣器,改善空氣潤滑性能的油霧器,消除噪聲的消聲器,管子聯(lián)接件等。在氣壓傳動(dòng)中還有用來(lái)感受和傳遞各種信息的氣動(dòng)傳感器。