【正文】 液壓傳動和氣壓傳動技術設計說明書1 液壓傳動的發(fā)展概況和應用 液壓傳動的發(fā)展概況液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。第一個使用液壓原理的是1795年英國約瑟夫布拉曼(Joseph Braman,17491814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年他又將工作介質(zhì)水改為油,進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(19141918)后液壓傳動廣泛應用,特別是1920年以后,發(fā)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(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯()發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)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(GConstantimsco)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(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發(fā)展。 我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，液壓元件最初應用于機床和鍛壓設備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個工業(yè)部門，在機床、工程機械、冶金、農(nóng)業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應用。當前液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應用、系統(tǒng)計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機械工業(yè)在認真消化、推廣國外引進的先進液壓技術的同時，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術應用的研究，積極采用國際標準，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學技術的迅速發(fā)展，液壓技術將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設備上的應用將更加廣泛。 液壓傳動在機械行業(yè)中的應用機床工業(yè)——磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、自動機床、組合機床、數(shù)控機床、加工中心等工程機械——挖掘機、裝載機、推土機等汽車工業(yè)——自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等農(nóng)業(yè)機械——聯(lián)合收割機的控制系統(tǒng)、拖拉機的懸掛裝置等輕工機械——打包機、注塑機、校直機、橡膠硫化機、造紙機等冶金機械——電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機控制系統(tǒng)等起重運輸機械——起重機、叉車、裝卸機械、液壓千斤頂?shù)鹊V山機械——開采機、提升機、液壓支架等建筑機械——打樁機、平地機等船舶港口機械——起貨機、錨機、舵機等鑄造機械——砂型壓實機、加料機、壓鑄機等 靜液壓傳動裝置的應用靜液壓傳動由于具有無級變速，調(diào)速范圍寬，可以實現(xiàn)恒扭或恒功率調(diào)速，容易實現(xiàn)電控等優(yōu)點，在工程機械中具有良好的應用前景。但是在鏟土運輸機械和起重機械中作為主要傳動就用卻很少，其主要問題是在于國內(nèi)液壓元件質(zhì)量差，而國外的液壓元件價格又太高，會造成主同成本過高。90年代以來，國內(nèi)已引進了德國林德公司靜液壓叉車，以及利勃海爾公司靜液壓推土機的裝載機，但在國內(nèi)市場所占份額很小。從國內(nèi)工程機械市場的實際出發(fā)，本文對靜液壓傳動在國內(nèi)的推廣應用提出探討性的意見如下：（1）靜液壓傳動叉車在發(fā)達國家已經(jīng)被廣泛采用，由于國內(nèi)部分倉庫、碼頭和工廠等使用部門對叉車的機動性能（尤其是低速性能）、噪聲已經(jīng)有較高的要求，因此這些部門正在成為國內(nèi)靜液壓叉車用戶。國內(nèi)叉車和液壓元件生產(chǎn)企業(yè)應該看到靜液壓叉車的良好前景，聯(lián)合研究開發(fā)適合我國國情的叉車靜液壓系統(tǒng)，提供能先進，工作可靠，價格適中的產(chǎn)品。也可以采用與國際靜液壓元件制造公司聯(lián)合開發(fā)的方式，加快開發(fā)的速度。（2）中小型多功能工程機械由于具有挖掘，裝載，叉車和起重等多功能，在發(fā)達國家已經(jīng)得到了廣泛的應用。隨著我國經(jīng)濟建設尤其是城市建設的發(fā)展，中小型多功能工程機械也將在我國推廣應用，而它們無疑將首先采用靜液壓傳動作為其主要傳動裝置。國內(nèi)工程機械企業(yè)應該看到中小型多功能工程機械的發(fā)前景，聯(lián)合國內(nèi)外靜液壓元件生產(chǎn)企業(yè)共同開展對它們的研究開發(fā)，以促進中小型多功能工程機械在我國的發(fā)展。（3）在國內(nèi)大型鏟土運輸和起重機械中，由于配套的靜液壓與電子控制元件的技術難度大，價格太高，在國內(nèi)用戶中難以接受。因此，在我國暫時不宜將靜液壓傳動研究開發(fā)的重點放在與大型鏟土運輸和起重機械配套上，而應將重點放在上述兩類工程機械上。2 液壓傳動的工作原理和組成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。液壓系統(tǒng)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(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)直線往復運動和回轉(zhuǎn)運動。 驅(qū)動機床工作臺的液壓系統(tǒng)是由油箱、過濾器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成。 工作原理1)電動機驅(qū)動液壓泵經(jīng)濾油器從油箱中吸油，油液被加壓后,從泵的輸出口輸入管路。油液經(jīng)開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸，推動活塞而使工作臺左右移動。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。2)工作臺的移動速度是通過節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當節(jié)流閥開大時，進入液壓缸的油量增多，工作臺的移動速度增大；當節(jié)流閥關小時，進入液壓缸的油量減少，工作臺的移動速度減少。由此可見，速度是由油量決定的。 液壓系統(tǒng)的基本組成1）能源裝置——液壓泵。它將動力部分（電動機或其它遠動機）所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。2）執(zhí)行裝置——液壓機（液壓缸、液壓馬達）。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，推動負載做功。3）控制裝置——液壓閥。通過它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。4）輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。5）工作介質(zhì)——液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。3 液壓傳動的優(yōu)缺點 液壓傳動的優(yōu)點1）在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動力。在同等功率的情況下，液壓執(zhí)行裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達的體積重量只有同等功率電動機的12%左右。2）液壓執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)。由于液壓執(zhí)行裝置重量輕、慣性小、反應快，所以易于實現(xiàn)快速起動、制動和頻繁地換向。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復回轉(zhuǎn)運動時可達到每分鐘500次，實現(xiàn)往復直線運動時可達每分鐘1000次。3）液壓傳動可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速比可達1：2000），并可在液壓裝置運行的過程中進行調(diào)速。 4）液壓傳動容易實現(xiàn)自動化，因為它是對液體的壓力、流量和流動方向進行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當液壓控制和電氣控制或氣動控制結(jié)合使用時，能實現(xiàn)較復雜的順序動作和遠程控制。5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護且液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。 6）由于液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設計、制造和使用都比較方便。 液壓傳動的缺點1)液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，在相對運動表面間不可避免地要有泄漏，同時，液體又不是絕對不可壓縮的，因此不宜在傳動比要求嚴格的場合采用，例如螺紋和齒輪加工機床的內(nèi)傳動鏈系統(tǒng)。2）液壓傳動在工作過程中有較多的能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜于遠距離傳動。3）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，油溫變化會影響運動的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動有一定的困難。4）為了減少泄露，液壓元件的制造精度要求高，因此，液壓元件的制造成本高，而且對油液的污染比較敏感。 5）液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此對維修人員提出了更高的要求，既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動的理論知識，又要有一定的實踐經(jīng)驗。 6）隨著高壓、高速、高效率和大流量化，液壓元件和系統(tǒng)的噪聲日益增大，這也是要解決的問題。 總而言之，液壓傳動的優(yōu)點是突出的，隨著科學技術的進步，液壓傳動的缺點將得到克服，液壓傳動將日益完善，液壓技術與電子技術及其它傳動方式的結(jié)合更是前途無量。4 液壓系統(tǒng)工況分析 運動分析 繪制動力滑臺的工作循環(huán)圖 負載分析 負載計算（1）工作負載工作負載為已知 FL=28000`N（2）摩擦阻力負載 已知采用平導軌，且靜摩擦因數(shù)=,動摩擦因數(shù)ud=,則： 靜摩擦阻力 =9810N=981N 動摩擦阻力 =9810N=1962N （3）慣性負載 動力滑臺起動加速，反向起動加速和快退減速制動的加速度的絕對值相等