液压与气压传动技术
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1.3 液压传动系统的组成及液压传动的特点

1.3.1 液压传动系统的组成

从上述液压千斤顶的例子可以看出,液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的,一个完整的液压传动系统由以下几个部分组成。

1)动力元件

动力元件是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件,其作用是向液压传动系统提供压力油液,实际上是一个能量转换装置,液压泵就是动力元件,它是液压传动系统的心脏。

2)执行元件

执行元件的作用是将液压能重新转换成机械能,克服负载,带动机器完成所需的动作。上述液压千斤顶中采用液压缸作为执行元件,这是一种实现直线运动的液动机,它输出力和速度;能实现旋转运动的液动机——液压马达,它是输出力矩和转速的执行元件。

3)控制元件

控制元件包括压力、方向、流量控制阀,是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件。例如,上述液压千斤顶中采用的单向阀和放油阀门即属控制元件。

4)辅助元件

上述3个组成部分以外的其他元件,如管道、管接头、油箱、滤油器等,为辅助元件。虽然称之为辅助元件,但在系统中却是必不可少的。

5)传动介质

不论液压传动系统是简单的还是复杂的,必定含有上述4种液压元件和传动介质,缺少任何一种就不能正常工作或功能不全。

1.3.2 液压传动系统的图形符号

如图1.3所示的磨床工作台液压传动系统的系统图是一种半结构式的工作原理图。它直观性强,容易理解,但难于绘制。在实际工作中,除少数特殊情况外,一般都采用国家标准GB/T786.1—1993所规定的液压传动图形符号来绘制液压传动系统的系统图,如图1.4所示。图形符号表示元件的功能,而不表示元件的具体结构和参数;反映各元件在油路连接上的相互关系,不反映其空间安装位置;只反映静止位置或初始位置的工作状态,不反映其过渡过程。使用图形符号既便于绘制,又可使液压传动系统简单明了。

图1.3 磨床工作台液压传动系统的系统图

1—油箱;2—过滤器;3、12、14—回油管;4—液压泵;5—弹簧;6—钢球;7—溢流阀;8、10—压力油管;9—手动换向阀;11、16—换向手柄;13—节流阀;15—换向阀;17—活塞;18—液压缸;19—工作台

图1.4 用图形符号表示的磨床工作台液压传动系统的系统图

1—油箱;2—过滤器;3—液压泵;4—溢流阀;5—手动换向阀;6—节流阀;7—换向阀;8—活塞;9—液压缸;10—工作台

1.3.3 液压传动的特点

1. 液压传动的主要优点

液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点。

(1)在同等功率情况下,液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑。例如,同功率液压马达的重量只有电动机的1/6左右。

(2)液压传动的各种元件,可根据需要方便、灵活地来布置。

(3)液压装置工作比较平稳,由于其重量轻、惯性小、反应快,液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。

(4)操纵控制方便,可实现大范围的无级调速(调速范围达2000∶1),它还可以在运行过程中进行调速。

(5)一般采用矿物油作为工作介质,相对运动面可自行润滑,使用寿命长。

(6)容易实现直线运动。

(7)既易于实现机器的自动化,又易于实现过载保护,当采用电液联合控制甚至计算机控制后,可实现大负载、高精度、远程自动控制。

(8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化,便于设计、制造和使用。

2. 液压传动的主要缺点

液压传动具有以下缺点。

(1)液压传动不能保证严格的传动比,这是由于油液的可压缩性和泄漏造成的。

(2)工作性能易受温度变化的影响,因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。

(3)由于液体流动的阻力损失和泄漏较大,所以效率较低。如果处理不当,那么泄漏不仅污染场地,而且还可能引起火灾和爆炸事故。

(4)为了减少泄漏,液压元件在制造精度上要求较高,因此它的造价高,并且对油液的污染比较敏感。

综上所述,液压传动的优点多于缺点,并且随着技术水平的提高,某些缺点已在不同程度上得到克服。目前,在国民经济各部门中,广泛地应用液压传动。在某些机械中,如注塑机、大吨位压力机、工程机械、车床和加工中心等机床及矿山支架等,几乎都采用液压传动,这充分显示了液压传动的优越性。因此,在设计一台机械或设备时,液压传动是一种首要考虑的传动方案。