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概述
液壓傳動相對于機械傳動來說是一門較新興的技術。但是,由于它在某些方面具有的優良性能及特點,使得它發展非常迅速,目前已被大量應用于多種行業中,例如在機床制造業中的液壓車床、磨床、銑床和刨床等的應用越來越多;在自動。非自動和數控等高效自動化機床中,其液壓傳動與控制技術的采用已不可缺少;在汽車制造業方面有采用液壓傳動的全液壓越野車、液壓自卸車、消防高空作業車等;在工程建筑業方面有全液壓挖掘機、裝載機和隧道掘進機等。此外在農業機械、輕工、冶金、船舶、軍工等行業也越來越多地采用液壓傳動。
到底什么是液壓傳動呢?液壓傳動(Hydraulics)是以液體為工作介質,通過驅動裝置將原動機的機械能轉換為液壓的壓力能,然后通過管道、液壓控制及調節裝置等,借助執行裝置,將液體的壓力能轉換為機械能,驅動負載實現直線或回轉運動。
為什么要用液壓傳動呢? 將能量從機械能轉換為液壓能,而后又將液壓能轉換為液壓能,何必多此一舉呢?幾乎所有的機械或機器都需要傳動機構。這因為原動機一般很難直接滿足執行機構在速度、力、轉矩或運動方式等方面的要求,必須通過中間環節——傳動裝置進行調節控制。液壓傳動就是這種調節控制方式中的一種。一部完整的機器是由原動機、傳動機構及控制部分、工作機(含輔助裝置)組成。傳動機構通常分為機械傳動、電氣傳動和流體傳動機構。
從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理,18世紀末英國制成第一臺水壓機算起,液壓傳動已有2~3百年的歷史。
第二次世界大戰前后,成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉向器,其后出現了液壓六角車床和磨床,一些通用機床到本世紀30年代才用上了液壓傳動。下面以磨床為例介紹液壓傳動在機床上的應用
磨床工作臺液壓系統
磨床工作時,要求其工作臺水平往復運動。
實現工作臺水平往復運動控制的是一套液壓控制系統,如圖所示是一臺磨床的液壓系統結構原理圖。
磨床的液壓系統工作時,液壓泵3的動力是由電機驅動的,其作用是向系統提供一定流量的壓力油。
該泵是由一對相互嚙合的齒輪來完成吸油和排油過程的,是一種齒輪泵。雖然,它的結構和千斤頂的手動泵不同,且動力是由電機驅動的,但其功能都相同,都是向系統提供具有一定流量和壓力的油液。
由液壓泵輸入的壓力油通過手動換向閥11,節流閥13、換向閥15進入液壓缸18的左腔,推動活塞17和工作臺19向右移動,液壓缸18右腔的油液經換向閥15排回油箱。
當手動換向閥15換向后,液壓油進入液壓缸18的右腔,推動活塞17和工作臺19向左移動。
當節流閥開大時,進入液壓缸18的油液增多,工作臺的移動速度增大;當節流閥關小時,工作臺的移動速度減小。
如果將手動換向閥9轉換成如圖1.1(C)所示的狀態,液壓泵輸出的油液經手動換向閥9流回油箱,這時工作臺停止運動,液壓系統處卸荷狀態。
液壓系統中工作的零部件都有一定的承載范圍,當系統的工作壓力超過這個承載范圍時,就可能會出現安全事故,如管道爆裂、電機過熱奈至燒毀等。
液壓系統一般采用設置安全閥的方法,來限制系統的較大工作壓力,保護人生設備的安全。
除了前面討論的各個環節外,液壓系統要能正常工作,還必須有儲存油的容器——油箱,有連接各元器件的管道,還得有過濾系統的油液,防止雜質進入泵和液壓系統的過濾器,另外還有蓄能器,壓力表等。
從磨床的液壓系統組成和工作原理可以看出,液壓系統一般有以下幾個部分組成:
液壓傳動系統的組成
從圖可以看出,液壓傳動是以液體作為工作介質來進行工作的,一個完整的液壓傳動系統由以下幾部分組成:
(l)液壓泵(動力元件):是將原動機所輸出的機械能轉換成液體壓力能的元件,其作用是向液壓系統提供壓力油,液壓泵是液壓系統的心臟。
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(2)執行元件:把液體壓力能轉換成機械能以驅動工作機構的元件,執行元件包括液壓缸和液壓馬達。
(3)控制元件:包括壓力、方向、流量控制閥,是對系統中油液壓力、流量、方向進行控制和調節的元件。如換向閥15即屬控制元件。
(4)輔助元件:上述三個組成部分以外的其它元件,如:管道、管接頭、油箱、濾油器等為輔助元件。
液壓傳動的特點及應用
液壓傳動與機械傳動相比具有如下一些特點:
1.系統運行平穩靈活 由于液壓傳動一般都采用油液作為工作介質,因此系統各元件自潤滑性好,元件使用壽命長;另外,由于液體傳動具有良好的吸振性,所以系統運行平穩且動作靈敏。
2。能傳動技大的力和力矩 液壓傳動能夠傳動較大的力和力矩;能夠比較容易產生很高的壓力;液壓傳動較容易地實現大范圍無級調速。
3.控制操作簡便 液壓傳動系統控制調節簡單,操作方便省力、易于實現自動化控制特別是和電氣控制結合后,能夠方便地實現復雜的自動工作循環。
4.運行安全 液壓傳動系統通過安全閥等裝置能夠非常容易地實現過載保護。
5.元器件“三化”率高 液壓元件易于實現標準化、系列化。通用化,便于設計、制造。目前,已有大量的標準化系列化產品,選用非常方便。
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近年來,液壓技術迅速發展,液壓元件日臻完善,使得液壓傳動在機床傳動系統中的應用突飛猛進,液壓傳動所具有的優勢也日漸凸現。可以相信,隨著液壓技術與微電子技術、計算機控制技術以及傳感技術的緊密結合,液壓傳動技術必將在機床的發展中發揮出越來越重要的作用。
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