液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)

一、液壓傳動(dòng)

液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)來(lái)傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式。

液壓傳動(dòng)的基本原理

利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件（液壓缸或馬達(dá)）把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱(chēng)為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類(lèi)似。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

由液壓泵、液壓控制閥、液壓執(zhí)行元件（液壓缸和液壓馬達(dá)等）和液壓輔件（管道和蓄能器等）組成的液壓系統(tǒng)。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成元件

動(dòng)力元件，即液壓泵，其職能是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力動(dòng)能（表現(xiàn)為壓力、流量），其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油，是系統(tǒng)的動(dòng)力源；

執(zhí)行元件，指液壓缸或液壓馬達(dá)，其職能是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對(duì)外做功，液壓缸可驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)），液壓馬達(dá)可完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

控制元件，指各種閥利用這些元件可以控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液體的壓力、流量和方向等，以保證執(zhí)行元件能按照人們預(yù)期的要求進(jìn)行工作；

輔助元件，包括油箱、濾油器、管路及接頭、冷卻器、壓力表等。它們的作用是提供必要的條件使系統(tǒng)正常工作并便于監(jiān)測(cè)控制；

工作介質(zhì)，即傳動(dòng)液體，通常稱(chēng)液壓油。液壓系統(tǒng)就是通過(guò)工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的，另外液壓油還可以對(duì)液壓元件中相互運(yùn)動(dòng)的零件起潤(rùn)滑作用；

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

以下圖簡(jiǎn)單磨床為例。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵從油箱吸油，液壓泵把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能。液壓介質(zhì)通過(guò)管道經(jīng)節(jié)流閥和換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動(dòng)活塞帶動(dòng)工作臺(tái)右移，液壓缸右腔排出的液壓介質(zhì)經(jīng)換向閥流回油箱。換向閥換向之后液壓介質(zhì)進(jìn)入液壓缸右腔，使活塞左移，推動(dòng)工作臺(tái)反向移動(dòng)。改變節(jié)流閥的開(kāi)口可調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。液壓系統(tǒng)的壓力可通過(guò)溢流閥調(diào)節(jié)。在繪制液壓系統(tǒng)圖時(shí)，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)都采用規(guī)定的符號(hào)代表液壓元件，這種符號(hào)稱(chēng)為職能符號(hào)。

基本回路

由有關(guān)液壓元件組成，用來(lái)完成特定功能的典型油路。任何一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都是由幾個(gè)基本回路組成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。幾個(gè)基本回路組合在一起，可按一定要求對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向、工作壓力和運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。根據(jù)控制功能不同，基本回路分為壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。

壓力控制回路

用壓力控制閥來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)或局部范圍壓力的回路。根據(jù)功能不同，壓力控制回路又可分為調(diào)壓、變壓、卸壓和穩(wěn)壓 4種回路。

速度控制回路

通過(guò)控制介質(zhì)的流量來(lái)控制執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路。按功能不同分為調(diào)速回路和同步回路。

方向控制回路

控制液壓介質(zhì)流動(dòng)方向的回路。用方向控制閥控制單個(gè)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向，使之能正反方向運(yùn)動(dòng)或停止的回路，稱(chēng)為換向回路。在執(zhí)行元件停止時(shí)，防止因載荷等外因引起泄漏導(dǎo)致執(zhí)行元件移動(dòng)的回路，稱(chēng)為鎖緊回路。

二、氣壓傳動(dòng)

氣壓傳動(dòng)以壓縮氣體為工作介質(zhì)，靠氣體的壓力傳遞動(dòng)力或信息的流體傳動(dòng)。傳遞動(dòng)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(dòng)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(dòng)邏輯元件或射流元件以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算等功能，亦稱(chēng)氣動(dòng)控制系統(tǒng)。

氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)

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(wú)爆炸和電擊危險(xiǎn)，有過(guò)載保護(hù)能力；但氣壓傳動(dòng)速度低，需要?dú)庠础?/span>

氣壓傳動(dòng)的組成

氣壓傳動(dòng)由氣源、氣動(dòng)執(zhí)行元件、氣動(dòng)控制閥和氣動(dòng)輔件組成。氣源一般由壓縮機(jī)提供。氣動(dòng)執(zhí)行元件把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來(lái)驅(qū)動(dòng)工作部件，包括氣缸和氣動(dòng)馬達(dá)。氣動(dòng)控制閥用來(lái)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(dòng)輔件包括:凈化空氣用的分水濾氣器，改善空氣潤(rùn)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(dòng)中還有用來(lái)感受和傳遞各種信息的氣動(dòng)傳感器。

氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

用空氣做介質(zhì)，取之不盡，來(lái)源方便，用后直接排放，不污染環(huán)境，不需要回氣管路因此管路不復(fù)雜；

空氣粘度小，管路流動(dòng)能量損耗小，適合集中供氣遠(yuǎn)距離輸送；

安全可靠，不需要防火防爆問(wèn)題，能在高溫，輻射，潮濕，灰塵等環(huán)境中工作；

氣壓傳動(dòng)反應(yīng)迅速；

氣壓元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便，管路不容易堵塞，介質(zhì)不存在變質(zhì)更換等問(wèn)題；

氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)

空氣可壓縮性大，因此氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作穩(wěn)定性差，負(fù)載變化時(shí)對(duì)工作速度的影響大；

氣動(dòng)系統(tǒng)壓力低，不易做大輸出力度和力矩；

氣控信號(hào)傳遞速度慢于電子及光速，不適應(yīng)高速?gòu)?fù)雜傳遞系統(tǒng)；

排氣噪音大；

三、液力傳動(dòng)

以液體為工作介質(zhì)，利用液體動(dòng)能來(lái)傳遞能量的流體傳動(dòng)。葉輪將動(dòng)力機(jī)（內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)等）輸入的轉(zhuǎn)速、力矩加以轉(zhuǎn)換，經(jīng)輸出軸帶動(dòng)機(jī)器的工作部分。液體與裝在輸入軸、輸出軸、殼體上的各葉輪相互作用，產(chǎn)生動(dòng)量矩的變化，從而達(dá)到傳遞能量的目的。

液力傳動(dòng)與靠液體壓力能來(lái)傳遞能量的液壓傳動(dòng)在原理、結(jié)構(gòu)和性能上都有很大差別。液力傳動(dòng)的輸入軸與輸出軸之間只靠液體為工作介質(zhì)聯(lián)系，構(gòu)件間不直接接觸，是一種非剛性傳動(dòng)。

液力傳動(dòng)的特點(diǎn)

自動(dòng)適應(yīng)性。液力變矩器的輸出力矩能夠隨著外負(fù)載的增大或減小而自動(dòng)地增大或減小，轉(zhuǎn)速能自動(dòng)地相應(yīng)降低或增高，在較大范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；

防振、隔振性能。因?yàn)楦魅~輪間的工作介質(zhì)是液體，它們之間的連接是非剛性的，所以可吸收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和外界負(fù)載的沖擊和振動(dòng)，使機(jī)器啟動(dòng)平穩(wěn)、加速均勻，延長(zhǎng)零件壽命；

透穿性能。指泵輪轉(zhuǎn)速不變的情況下，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)引起輸入軸（即泵輪或發(fā)動(dòng)機(jī)軸）力矩變化的程度。由于液力元件類(lèi)型的不同而具有不同的透穿性，可根據(jù)工作機(jī)械的不同要求與發(fā)動(dòng)機(jī)合理匹配，借以提高機(jī)械的動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性能；

液力傳動(dòng)的基本原理

原動(dòng)機(jī)（內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)等）帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)，使工作液體的速度和壓力增加，這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能向液體動(dòng)能的轉(zhuǎn)化；然后具有動(dòng)能的工作液體再?zèng)_擊渦輪，此時(shí)液體釋放能量給渦輪，使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)將動(dòng)力輸出，實(shí)現(xiàn)能量傳遞。

液力傳動(dòng)裝置

是以液體為工作介質(zhì)以液體的動(dòng)能來(lái)實(shí)現(xiàn)能量傳遞的裝置，常見(jiàn)的有液力耦合器、液力變矩器和液力機(jī)械元件。

液力耦合器

又稱(chēng)液力聯(lián)軸器，是一種用來(lái)將動(dòng)力源（通常是發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)）與工作機(jī)連接起來(lái)傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的機(jī)械裝置。曾應(yīng)用于汽車(chē)中的自動(dòng)變速器，在海事和重工業(yè)中也有著廣泛的應(yīng)用。

液力變矩器

由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪組成的液力元件。安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，以液壓油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。

液力傳動(dòng)的應(yīng)用

液力傳動(dòng)用于現(xiàn)代化機(jī)器始于20世紀(jì)初，Z早作為船舶動(dòng)力裝置與螺旋槳之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，解決大功率、高轉(zhuǎn)速的氣輪機(jī)和轉(zhuǎn)速受到“氣蝕“限制的螺旋槳間的減速傳動(dòng)問(wèn)題?，F(xiàn)在液力傳動(dòng)已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、鐵路機(jī)車(chē)、坦克裝甲車(chē)輛、石油鉆探機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、風(fēng)機(jī)、水泵等產(chǎn)品上。