液壓傳動的早期運(yùn)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(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上**臺水壓機(jī)。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(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)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(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間才開始進(jìn)入正規(guī)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 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn),使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。
第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出,日本液壓傳動的發(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,1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。近20~30 年間,日本液壓傳動發(fā)展之快,居世界排名前列。
液壓傳動的應(yīng)用范圍的基本原理
液壓傳動有許多突出的優(yōu)點(diǎn),因此它的應(yīng)用非常廣泛,如一般工。業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等;行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等;鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等;土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等;發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等;船舶用的甲板起重機(jī)械(絞車)、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等;特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)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(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。
液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi),利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì),一般為礦物油,它的作用和機(jī)械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。
在液壓傳動中,液壓油缸就是一個*簡單而又比較完整的液壓傳動系統(tǒng),分析它的工作過程,可以清楚的了解液壓傳動的基本原理。
液壓傳動系統(tǒng)的組成
液壓系統(tǒng)主要由:動力元件(油泵)、執(zhí)行元件(油缸或液壓馬達(dá))、控制元件(各種閥)、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。
1、動力元件(油泵)它的作用是把液體利用原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能;是液壓傳動中的動力部分。
2、執(zhí)行元件(油缸、液壓馬達(dá)) 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中,油缸做直線運(yùn)動,馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
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(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機(jī)的速度,并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)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)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液,它經(jīng)過油泵和液動機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。
液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)
1、液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)
(1)體積小、重量輕,例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動機(jī)的10%~20%。因此慣性力較小,當(dāng)突然過載或停車時,不會發(fā)生大的沖擊;
(2)能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度,并可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速,且調(diào)速范圍*大可達(dá)1:2000(一般為1:100)。
(3)換向容易,在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下,可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動的轉(zhuǎn)換;
(4)液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接,在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制;
(5)由于采用油液為工作介質(zhì),元件相對運(yùn)動表面間能自行潤滑,磨損小,使用壽命長;
(6)操縱控制簡便,自動化程度高;
(7)容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。
(8)液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計、制造和使用。
2、液壓傳動的缺點(diǎn)
(1)使用液壓傳動對維護(hù)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(fù)雜,成本較高;
(3)液壓元件維修較復(fù)雜,且需有較高的技術(shù)水平;
(4)液壓傳動對油溫變化較敏感,這會影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動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(nèi)較合適。
(5)液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中,特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中,其壓力大,流量損失大,故系統(tǒng)效率較低。
氣壓傳動(氣動)
pneumatic
概念以壓縮氣體為工作介質(zhì),靠氣體的壓力傳遞動力或信息的流體傳動。傳遞動力的系統(tǒng)是將壓縮氣體經(jīng)由管道和控制閥輸送給氣動執(zhí)行元件,把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而作功;傳遞信息的系統(tǒng)是利用氣動邏輯元件或射流元件以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算等功能,亦稱氣動控制系統(tǒng)。氣壓傳動的特點(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,無爆炸和電擊危險,有過載保護(hù)能力;但氣壓傳動速度低,需要?dú)庠础?/p>
簡史1829年出現(xiàn)了多級空氣壓縮機(jī),為氣壓傳動的發(fā)展創(chuàng)造了條件。1871年風(fēng)鎬開始用于采礦。1868年美國人G.威斯汀豪斯發(fā)明氣動制動裝置,并在1872年用于鐵路車輛的制動。后來,隨著兵器、機(jī)械、化工等工業(yè)的發(fā)展,氣動機(jī)具和控制系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。1930年出現(xiàn)了低壓氣動調(diào)節(jié)器。50年代研制成功用于導(dǎo)彈尾翼控制的高壓氣動伺服機(jī)構(gòu)。60年代發(fā)明射流和氣動邏輯元件,遂使氣壓傳動得到很大的發(fā)展。
組成 氣壓傳動由氣源、氣動執(zhí)行元件、氣動控制閥和氣動輔件組成。氣源一般由Link title壓縮機(jī)提供。氣動執(zhí)行元件把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,用來驅(qū)動工作部件,包括氣缸和氣動馬達(dá)。氣動控制閥用來調(diào)節(jié)氣流的方向、壓力和流量,相應(yīng)地分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。氣動輔件包括: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。在氣壓傳動中還有用來感受和傳遞各種信息的氣動傳感器。