液壓傳動

自18世紀末英國製成世界上第一台水壓機起，液壓傳動技術已有二三百年的歷史。然而，直到20世紀30年代它才真正地推廣使用。

1650年帕斯卡提出靜壓傳遞原理，1850年英國將帕斯卡原理先後應用於液壓起重機、壓力機，1795年英國約瑟夫·布拉曼在倫敦用水作為工作介質，以水壓機的形式將其應用於工業上，誕生了世界上第一台水壓機；1905年工作介質由水改為油，使液壓傳動效果進一步得到改善。第二次世界大戰期間，在一些兵器上用上了功率大、反應快、動作準的液壓傳動和控制裝置，大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術的發展。戰後，液壓技術迅速轉向民用，並隨着各種標準的不斷制定和完善，各類元件的標準化、規格化、系列化，在機械製造、工程機械、農業機械、汽車製造等行業中推廣開來。20世紀60年代後，原子能技術、空間技術、計算機技術、微電子技術等的發展再次將液壓技術向前推進，使它在國民經濟的各方面都得到了應用，已成為實現生產過程自動化、提高勞動生產率等必不可少的重要手段之一。

我國的液壓工業開始於20世紀50年代，其產品最初只用於機牀和鍛壓設備，後來才用到拖拉機和工程機械上。自從1964年從國外引進一些液壓元件生產技術，並自行設計液壓產品以來，我國的液壓件已在各種機械設備上得到了廣泛的使用。20世紀80年代起更加速了對先進液壓產品和技術的有計劃引進、消化、吸收和國產化工作，以確保我國的液壓技術能在產品質量、經濟效益、研究開發等各個方面全方位地趕上世界水平。

當前，液壓技術在實現高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經久耐用、高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制、伺服控制、數字控制等技術上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統的計算機輔助設計、計算機仿真和優化以及微機控制等開發性工作方面，日益顯示出顯著的優勢。 ^[2] 

液壓傳動系統主要由5部分組成。

1．動力元件

動力元件是把原動機輸入的機械能轉換為油液壓力能的能量轉換裝置。其作用是為液壓系統提供壓力油。動力元件為各種液壓泵。

2．執行元件

執行元件是將油液的壓力能轉換為機械能的能量轉換裝置。其作用是在壓力油的推動下輸出力和速度（直線運動），或力矩和轉速（迴轉運動）。這類元件包括各類液壓缸和液壓馬達。

3．控制調節元件

控制調節元件是用來控制或調節液壓系統中油液的壓力、流量和方向，以保證執行元件完成預期工作的元件。這類元件主要包括各種溢流閥、節流閥以及換向閥等。這些元件的不同組合便形成了不同功能的液壓傳動系統。

4．輔助元件

輔助元件是指油箱、油管、油管接頭、蓄能器、濾油器、壓力錶、流量表以及各種密封元件等。這些元件分別起散熱貯油、輸油、連接、蓄能、過濾、測量壓力、測量流量和密封等作用，以保證系統正常工作，是液壓系統不可缺少的組成部分。

5．工作介質

工作介質在液壓傳動及控制中起傳遞運動、動力及信號的作用。T作介質為液壓油或其他合成液體。 ^[3] 

與機械傳動比較，液壓傳動具有以下主要優點：

(1)由於一般採用油液作為傳動介質，因此液壓元件具有良好的潤滑條件；工作液體可以用管路輸送到任何位置，允許液壓執行元件和液壓泵保持一定距離；液壓傳動能方便地將原動機的旋轉運動變為直線運動。這些特點十分適合各種工程機械、採礦設備的需要，其典型應用實例就是煤礦井下使用的單體液壓支柱和液壓支架。

(2)可以在運行過程中實現大範圍的無級調速，其傳動比可高達1:1 000，且調速性能不受功率大小的限制。

(3)易於實現載荷控制、速度控制和方向控制，可以進行集中控制、遙控和實現自動控制。

(4)液壓傳動可以實現無間隙傳動，因此傳動平穩，操作省力，反應快，並能高速啓動和頻繁換向。

(5)液壓元件都是標準化、系列化和通用化產品，便於設計、製造和推廣應用。

與電力傳動相比，液壓傳動的主要優點有以下幾點：

(1)質量小，體積小。這是由於電動機受到磁飽和的限制，其單位面積上的切向力與液壓機械所能承受的液壓相差數十倍。

(2)運動慣性小，響應速度快。液壓馬達的力矩慣量比(即驅動力矩與轉動慣量之比)較電動機大得多，故其加速性能好。例如，加速一台中等功率的電動機通常需要一秒至幾秒鐘，而加速同樣功率的液壓馬達只需要0.1 s左右。這種良好的動態特性，對液壓控制系統更有其重要意義。

(3)低速液壓馬達的低速穩定性要比電動機好得多。

(4)液壓傳動的應用，可以簡化機器設備的電氣系統。這對於具有爆炸危險的煤礦井下工作大有好處。 ^[4] 

(1)在傳動過程中，由於能量需要經過兩次轉換，存在壓力損失、容積損失和機械摩擦損失，因此總效率通常僅為0.75～0.8。

(2)傳動系統的工作性能和效率受温度的影響較大，一般的液壓傳動，在高温或低温環境下工作，存在一定困難。

(3)液體具有一定的可壓縮性，配合表面也不可避免地有泄漏存在，因此液壓傳動無法保證嚴格的傳動比。

(4)工作液體對污染很敏感，污染後的工作液體對液壓元件的危害很大，因此液壓系統的故障比較難查找，對操作、維修人員的技術水平有較高要求。

(5)液壓元件的製造精度、表面粗糙度以及材料的材質和熱處理要求都比較高，因而其成本較高。

總的説來，液壓傳動的優點是主要的。它的某些缺點隨着生產技術的發展，正在逐步得到克服。如果進一步吸取其他傳動方式的優點，採用電 液、氣，液等聯合傳動，更能充分發揮其特點。 ^[4] 

液壓傳動主要應用如下：

(1)一般工業用液壓系統塑料加工機械（注塑機）、壓力機械（鍛壓機）、重型機械（廢鋼壓塊機）、機牀（全自動六角車牀、平面磨牀）等；

(2)行走機械用液壓系統工程機械（挖掘機）、起重機械（汽車吊）、建築機械（打樁機）、農業機械（聯合收割機）、汽車（轉向器、減振器）等；

(3)鋼鐵工業用液壓系統 冶金機械（軋鋼機）、提升裝置（升降機）、軋輥調整裝置等；

(4)土木工程用液壓系統 防洪閘門及堤壩裝置（浪潮防護擋板）、河牀升降裝置、橋樑操縱機構和礦山機械(鑿岩機)等；

(5)發電廠用液壓系統渦輪機（調速裝置）等；

(6)特殊技術用液壓系統 巨型天線控制裝置、測量浮標、飛機起落架的收放裝置及方向舵控制裝置、升降旋轉舞台等；

(7)船舶用液壓系統 甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；

(8)軍事工業用液壓系統火炮操縱裝置、艦船減搖裝置、飛行器仿真等。 ^[1]