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）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，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。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，當負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。