液壓傳動、氣壓傳動和液力傳動

一、液壓傳動

液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進行控制的傳動方式。

液壓傳動的基本原理

利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過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)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。

液壓傳動系統(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)。

液壓傳動系統(tǒng)組成元件

動力元件，即液壓泵，其職能是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力動能（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)換為機械能而對外做功，液壓缸可驅(qū)動工作機構(gòu)實現(xiàn)往復(fù)直線運動（或擺動），液壓馬達(dá)可完成回轉(zhuǎn)運動；

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)測控制；

工作介質(zhì)，即傳動液體，通常稱液壓油。液壓系統(tǒng)就是通過工作介質(zhì)實現(xiàn)運動和動力傳遞的，另外液壓油還可以對液壓元件中相互運動的零件起潤滑作用；

液壓傳動系統(tǒng)的工作原理

以下圖簡單磨床為例。電動機帶動液壓泵從油箱吸油，液壓泵把電動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能。液壓介質(zhì)通過管道經(jīng)節(jié)流閥和換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞帶動工作臺右移，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)進入液壓缸右腔，使活塞左移，推動工作臺反向移動。改變節(jié)流閥的開口可調(diào)節(jié)液壓缸的運動速度。液壓系統(tǒng)的壓力可通過溢流閥調(diào)節(jié)。在繪制液壓系統(tǒng)圖時，為了簡化起見都采用規(guī)定的符號代表液壓元件，這種符號稱為職能符號。

基本回路

由有關(guān)液壓元件組成，用來完成特定功能的典型油路。任何一個液壓傳動系統(tǒng)都是由幾個基本回路組成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。幾個基本回路組合在一起，可按一定要求對執(zhí)行元件的運動方向、工作壓力和運動速度進行控制。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

用壓力控制閥來控制整個系統(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

通過控制介質(zhì)的流量來控制執(zhí)行元件運動速度的回路。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)流動方向的回路。用方向控制閥控制單個執(zhí)行元件的運動方向，使之能正反方向運動或停止的回路，稱為換向回路。在執(zhí)行元件停止時，防止因載荷等外因引起泄漏導(dǎo)致執(zhí)行元件移動的回路，稱為鎖緊回路。

二、氣壓傳動

氣壓傳動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現(xiàn)邏輯運算等功能，亦稱氣動控制系統(tǒng)。

氣壓傳動的特點

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，有過載保護能力；但氣壓傳動速度低，需要氣源。

氣壓傳動的組成

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。氣源一般由壓縮機提供。氣動執(zhí)行元件把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，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。

氣壓傳動的優(yōu)點

用空氣做介質(zhì)，取之不盡，來源方便，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，不需要防火防爆問題，能在高溫，輻射，潮濕，灰塵等環(huán)境中工作；

氣壓傳動反應(yīng)迅速；

氣壓元件結(jié)構(gòu)簡單，易加工，使用壽命長，維護方便，管路不容易堵塞，介質(zhì)不存在變質(zhì)更換等問題；

氣壓傳動的缺點

空氣可壓縮性大，因此氣動系統(tǒng)動作穩(wěn)定性差，負(fù)載變化時對工作速度的影響大；

氣動系統(tǒng)壓力低，不易做大輸出力度和力矩；

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

排氣噪音大；

三、液力傳動

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

液力傳動與靠液體壓力能來傳遞能量的液壓傳動在原理、結(jié)構(gòu)和性能上都有很大差別。液力傳動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。

液力傳動的特點

自動適應(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地增大或減小，轉(zhuǎn)速能自動地相應(yīng)降低或增高，在較大范圍內(nèi)能實現(xiàn)無級調(diào)速；

防振、隔振性能。因為各葉輪間的工作介質(zhì)是液體，它們之間的連接是非剛性的，所以可吸收來自發(fā)動機和外界負(fù)載的沖擊和振動，使機器啟動平穩(wěn)、加速均勻，延長零件壽命；

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

液力傳動的基本原理

原動機（內(nèi)燃機、電動機等）帶動泵輪旋轉(zhuǎn)，使工作液體的速度和壓力增加，這一過程實現(xiàn)了機械能向液體動能的轉(zhuǎn)化；然后具有動能的工作液體再沖擊渦輪，此時液體釋放能量給渦輪，使渦輪轉(zhuǎn)動將動力輸出，實現(xiàn)能量傳遞。

液力傳動裝置

是以液體為工作介質(zhì)以液體的動能來實現(xiàn)能量傳遞的裝置，常見的有液力耦合器、液力變矩器和液力機械元件。

液力耦合器

又稱液力聯(lián)軸器，是一種用來將動力源（通常是發(fā)動機或電機）與工作機連接起來傳遞旋轉(zhuǎn)動力的機械裝置。曾應(yīng)用于汽車中的自動變速器，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)動機和變速器之間，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。

液力傳動的應(yīng)用

液力傳動用于現(xiàn)代化機器始于20世紀(jì)初，Z早作為船舶動力裝置與螺旋槳之間的傳動機構(gòu)，解決大功率、高轉(zhuǎn)速的氣輪機和轉(zhuǎn)速受到“氣蝕“限制的螺旋槳間的減速傳動問題?，F(xiàn)在液力傳動已廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機、工程機械、建筑機械、鐵路機車、坦克裝甲車輛、石油鉆探機械、起重運輸機械、風(fēng)機、水泵等產(chǎn)品上。