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图文细说:什么是液压传动

液压传动的定义: 一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机(含辅助装置)组成。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动三种。流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量,液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。

那么,到底什么是液压传动呢? 液压传动(Hydraulics)是以液体为工作介质,通过驱动装置将原动机的机械能转换为液体的压力能,然后通过管道、液压控制及调节装置等,借助执行装置,将液体的压力能转换为机械能,驱动负载实现直线或回转运动。

上图所示的系统中,有两个不同直径的液压缸2和4,且缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞1和5。假设活塞在缸内自由滑动(无摩擦力),且液体不会通过配合面产生泄漏。缸2、4下腔用一管道3连通,其中充满液体。这些液体是密封在缸内壁、活塞和管道组成的容积中的。如果活塞5上有重物W,则当活塞1上施加的F力达到一定大小时,就能阻止重物W下降,这就是说可以利用密封容积中的液体传递力。由于作用在密封容器内平衡液体表面上的压强(液压力)将均匀地传递到液体中所有各点上,且不改变大小(帕斯卡定律),这样,当活塞1在力F作用下向下运动时,重物W将随之上升,这说明密封容积中的液体不仅可以传递力,还可以传递运动。

为什么要用液压传动呢? 将能量从机械能转换为液压能,而后又将液压能转换为机械能,何必多此一举呢?因为几乎所有的机械或机器都需要传动机构。原动机一般很难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面的要求,必须通过中间环节即传动装置进行调节控制,液压传动就是这种调节控制方式中的一种。

压力取决于负载: 见上图,为了能提升重物W,必须在活塞1上施加主动力F1。这时,重物W就是工作的负载。如果活塞5上作用的W为0,在不计活塞磨擦力和活塞自重的情况下,此时系统的液压力会是多少呢?很明显在活塞5下侧的压力为0,这时活塞1下侧的压力也是0,主动力F1只能为0,也就是说主动力是加不上去的。假设液压缸4和活塞5被一容器取代(此时4与5是一个整体,活塞5不能上下移动),则在活塞1上施加F1的力后,如果容器4、管路3、液压缸2及活塞1有足够的压强,就可以认为工作负载是无穷大的,那么,系统中的液体压力将为:P1=F1/A1(A1是活塞1的截面积),根据帕斯卡原理,该压力P1将在这个封闭的液体间等值传递,管道3和容器4内各点都将产生大小和P1相等的液体压力。

运动速度取决于流量: 请看下图,由图可知:

活塞1向下移动h1,通过液体的能量传输,将使活塞5上升一段距离h2,因为A1与A2不相等,所以h1与h2也不相等。

单位时间内从液压缸2中排出的液体体积或挤入液压缸4的体积称为流量Q(Flow)。

能量的表示方法

液压传动的发展概况:近30年来,由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展,再次将液压技术推向前进,使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术,在国民经济的各个部门都得到了应用,如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

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