流體傳動

流體分可壓縮流體和不可壓縮流體兩類，可壓縮流體是氣體，不可壓縮流體是液體，它們都是可以用做能量傳遞的介質。流體通過各種元件組成的不同功能的基本回路，形成具有一定功能的傳動系統。

在各類機械設備上，傳動是將指能量或動力由發動機向工作裝置的傳遞，通過不同的傳動方式使發動機的轉動變為各種工作裝置的不同運動形式。根據傳遞能量的工作媒介不同，傳動可分為機械傳動、電氣傳動、流體傳動等。流體傳動是以流體為工作介質進行能量傳遞和控制的一種傳動方式，是利用流體的壓力能來傳遞能量的，具體分為液壓傳動（Hydraulics）和氣壓傳動（Pneumatics）。

流體傳動相對於機械傳動而言還是一門較新的學科，從17世紀中葉法國人帕斯卡（B.Pascal）提出液體壓力傳遞的基本定律算起，液壓傳動已有近四百年的發展歷史。這期間隨着科學技術的不斷髮展，流體傳動技術本身也在不斷髮展，18世紀末(1795年)英國人制造出世界上第一台液壓機，1905年美國人Janney首先將礦物油作為傳動介質引入液體傳動，改善了液壓元件的摩擦和潤滑，並研製了第一台軸向柱塞泵。特別是在第二次世界大戰期間及戰後，由於軍事及民用需求的刺激，流體傳動技術得到了迅猛發展，出現了以電液伺服系統為代表的反應快、精度高的液壓元件和控制系統。20世紀50年代以後，隨着戰後世界各國經濟的恢復和發展、生產過程自動化的不斷增長，流體傳動技術很快轉入民用工業。。流體傳動隨着原子能技術、空間技術、計算機技術的產生而迅速發展。

流體傳動技術在國民經濟的各個部門都得到了廣泛的應用，如建設工程機械、機械製造業、航空航天、石油化工等都離不開流體傳動技術。流體傳動技術的發展水平和應用程度已經成為衡量一個國家工業化程度的重要標誌之一。 ^[2] 

一個完整的流體傳動系統通常要包括五個組成部分：

(1)動力元件：即能源裝置，液壓系統一般是液壓泵或蓄能器、氣動系統是空氣壓縮機和貯氣罐，其作用是將原動機輸出的機械能轉換成流體壓力能，並向系統或用氣點供給壓力流體。

(2)執行元件：包括液壓缸或氣缸、液壓馬達或氣馬達，前者實現往復運動，後者實現旋轉運動，其作用是將流體壓力能轉化成機械能，輸出到工作機構上。

(3)控制元件：包括壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥等，其作用是控制和調節流體系統的壓力、流量和液流方向及信號轉換、邏輯運算、放大等功能，以保證執行元件能夠得到所要求的力（或轉矩）、速度（或轉速）和運動方向（或旋轉方向）。

(4)輔助元件：包括油箱、管路、管接頭、過濾器、消聲器、油霧器、濾氣器及各種儀表等，這些元件也是流體系統所必不可少的。

(5)工作介質：用以傳遞能量，同時還起散熱和潤滑作用。液壓系統用液壓油作為工作介質，氣動系統用壓縮空氣作為工作介質。 ^[2] 

1)液壓和氣壓傳動操作控制方便，易於實現無級調速而且調速範圍大，調速範圍可達數百，最大至2000:1。

2)液壓傳動的單位功率的質量輕，單位質量輸出功率大，質量一般只有同功率電動機的十分之一，容易獲得較大的力和力矩，具有運動慣性小、動態性能好的優點。因而起動、制動迅速，運動平穩，利於相關部件和控制系統的小型化和微型化。如軸向柱塞泵的質量僅是同功率直流發電機質量的10%～20%，前者尺寸僅為後者的12%～13%。對於工程建設機械，這個優點表現得尤為突出。

3)可以簡便地與電控部分結合，組成電液控制或氣電控制或氣液控制的傳動和控制一體化系統，實現各種自動控制優勢互補，這種控制既具有流體傳動輸出功率適應範圍大的特點，又具有電子控制方便靈活的特點。現代機械裝備已越來越多地採用了這種方法。

4)工作安全性好，具有實現過載保護功能，並有自潤滑作用。

5)易於實現標準化、系列化和通用化，便於設計、製造和推廣使用。

1)液壓和氣壓傳動經過兩次能量轉換，傳動效率低，再加上受泄漏和流動阻力的影響，其傳動效率一般為75%～85%。

2)液壓與氣動元件的製造和維護要求較高，價格也較貴，液壓系統容易泄漏，液壓和氣壓傳動系統出現故障時檢修困難。

3)液壓傳動的性能受温度影響大，不能在高温情況下工作，温度波動影響其工作性能，當油液中有空氣和水分時會影響系統的傳動比。 ^[2] 

流體傳動廣泛應用於金屬切削機牀也不過近百年的歷史，航空工業在1930年以後才開始應用。但是，流體傳動具有獨特的特點和技術優勢，成為了現代機械工程的基本技術構成和現代控制工程的基本技術要素，在各種工業行業中的應用與日俱增，越來越廣泛。

在國防軍事工業中，海、陸、空各種作戰武器常採用液壓和氣動技術。如飛機起落架和機翼動作及控制，艦艇炮塔運動及控制，導彈導向飛行及控制，雷達動作及控制等。

在工程建設施工設備方面，從挖掘機、裝載機、推土機、鏟運機、平地機到混凝土泵車、振動壓路機等都實現了液壓和氣動化。這些機械採用流體技術後外形尺寸減小、重量減輕、產品性能提高、操作簡化輕巧、靈便，提高了作業效率和作業質量，尤其是提高了機械設備的使用可靠性、操作安全性、舒適性和使用壽命，使其適應性更強。

在機牀上，磨牀砂輪架和工作台的進給運動大部分採用液壓傳動；車牀、轉塔車牀、自動車牀的刀架或轉塔刀架；銑牀、刨牀、組合機牀等的工作台進給運動也都採用了液壓傳動；龍門刨牀的工作台、牛頭刨牀或插牀的滑枕，由於要求作高速往復直線運動，並且要求換向衝擊小、換向時間短、能耗低，因此都可以採用液壓傳動；仿形裝置車牀、銑牀、刨牀上的仿形加工常採用液壓伺服系統來完成，其精度可達0.01～0.02mm；機牀上的夾緊裝置、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，也採用氣壓或液壓機構。在機牀上採用液壓和氣壓機構利於簡化機牀結構，提高機牀自動化程度。尤其是近年來，微電子技術在流體技術上的應用，使各類機械裝置的綜合自動化水平越來越高，提升了機械設備的使用可靠性、操作安全。 ^[2]