液壓傳動控制系統

液壓傳動控制是工業中經常用到的一種控制方式，它採用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質，來實現各種機械和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來 。

基本介紹

• 中文名：液壓傳動控制系統
• 類別：控制方式
• 控制方式：採用液壓完成傳遞能量的過程
• 特點：靈活性和便捷性

發展歷程

液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發展起來的一門新興技術，是工農業生產中廣為套用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業發展水平的重要標誌。

1795年英國約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其套用於工業上,誕生了世界上第一台水壓機。1905年將工作介質水改為油,又進一步得到改善。

第一次世界大戰(1914-1918)後液壓傳動廣泛套用,特別是1920年以後,發展更為迅速。液壓元件大約在19 世紀末20 世紀初的20年間,才開始進入正規的工業生產階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20 世紀初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯軸節、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發展。

第二次世界大戰(1941-1945)期間,在美國工具機中有30%套用了液壓傳動。應該指出,日本液壓傳動的發展較歐美等國家晚了近20 多年。在1955 年前後, 日本迅速發展液壓傳動,1956 年成立了“液壓工業會”。近20~30 年間，日本液壓傳動發展之快，屆世界領先地位。

套用

液壓傳動的套用性是很強的，比如裝卸堆碼機液壓系統，它作為一種倉儲機械，在現代化的倉庫里利用它實現紡織品包、油桶、木桶等貨物的裝卸機械化工作。也可以套用在萬能外圓磨床液壓系統等生產實踐中。這些系統的特點是功率比較大，生產的效率比較高，平穩性比較好。

液壓作為一個廣泛套用的技術，在未來更是有廣闊的前景。隨著計算機的深入發展，液壓控制系統可以和智慧型控制的技術、計算機控制的技術等技術結合起來，這樣就能夠在更多的場合中發揮作用，也可以更加精巧的、更加靈活地完成預期的控制任務。

液壓傳動有許多突出的優點，因此它的套用非常廣泛，如一般工。業用的塑膠加工機械、壓力機械、工具機等；行走機械中的工程機械、建築機械、農業機械、汽車等；鋼鐵工業用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋樑操縱機構等；發電廠渦輪機調速裝置、核發電廠等國；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞台等；軍事工業用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。

液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內，利用有壓力的油液作為工作介質來實現能量轉換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質，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。

在液壓傳動中，液壓油缸就是一個最簡單而又比較完整的液壓傳動系統，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動的基本原理.

組成所需要的各種控制迴路，再由若干迴路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統來完成能量的傳遞、轉換和控制。

系統組成

液壓系統主要由：動力元件（油泵）、執行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質等五部分組成。

1、動力元件（油泵）它的作用是把液體利用原動機的機械能轉換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。

2、執行元件（油缸、液壓馬達）它是將液體的液壓能轉換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉運動。

3、控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據需要無級調節液動機的速度，並對液壓系統中工作液體的壓力、流量和流向進行調節控制。

4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及油箱等，它們同樣十分重要。

5、工作介質 工作介質是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經過油泵和液動機實現能量轉換。

基本原理

從原理上來說，液壓傳動所基於的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平衡的系統中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達到力的傳遞。

液壓傳動中所需要的元件主要有動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件等。其中液壓動力元件是為液壓系統產生動力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓泵依靠容積變化原理來工作，所以一般也稱為容積液壓泵。齒輪泵是最常見的一種液壓泵，它通過兩個嚙合的齒輪的轉動使得液體進行運動。其他的液壓泵還有葉片泵、柱塞泵，在選擇液壓泵的時候主要需要注意的問題包括消耗的能量、效率、降低噪音。

液壓執行元件是用來執行將液壓泵提供的液壓能轉變成機械能的裝置，主要包括液壓缸和液壓馬達。液壓馬達是與液壓泵做相反的工作的裝置，也就是把液壓的能量轉換稱為機械能，從而對外做功。

液壓控制元件用來控制液體流動的方向、壓力的高低以及對流量的大小進行預期的控制，以滿足特定的工作要求。正是因為液壓控制元器件的靈活性，使得液壓控制系統能夠完成不同的活動。液壓控制元件按照用途可以分成壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。按照操作方式可以分成人力操縱閥、機械操縱法、電動操縱閥等。

除了上述的元件以外，液壓控制系統還需要液壓輔助元件。這些元件包括管路和管接頭、油箱、過濾器、蓄能器和密封裝置。通過以上的各個器件，我們就能夠建設出一個液壓迴路。所謂液壓迴路就是通過各種液壓器件構成的相應的控制迴路。根據不同的控制目標，我們能夠設計不同的迴路，比如壓力控制迴路、速度控制迴路、多缸工作控制迴路等。

根據液壓傳動的結構及其特點，在液壓系統的設計中，首先要進行系統分析，然後擬定系統的原理圖，其中這個原理圖是用液壓機械符號來表示的。之後通過計算選擇液壓器件，進而再完成系統的設計和調試。這個過程中，原理圖的繪製是最關鍵的。它決定了一個設計系統的優劣。

優缺點

1、液壓傳動的優點

（1）體積小、重量輕，因此慣性力較小，當突然過載或停車時，不會發生大的衝擊；

（2）能在給定範圍內平穩的自動調節牽引速度，並可實現無極調速；

（3）換向容易，在不改變電機旋轉方向的情況下，可以較方便地實現工作機構旋轉和直線往復運動的轉換；

（4）液壓泵和液壓馬達之間用油管連線，在空間布置上彼此不受嚴格限制；

（5）由於採用油液為工作介質，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；

（6）操縱控制簡便，自動化程度高；

（7）容易實現過載保護。

2、液壓傳動的缺點

（1）使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔；

（2）對液壓元件製造精度要求高，工藝複雜，成本較高；

（3）液壓元件維修較複雜，且需有較高的技術水平；

（4）用油做工作介質，在工作面存在火災隱患；

（5）傳動效率低。