液压传动及其应用

液压传动及其应用

摘要：液压传动和控制广泛应用了电子技术、计算及技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的新成果。已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。而其向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向发展，是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。

关键词：液压传动；液压节能技术；

一．液压传动的现状和发展

1.1液压传动发展状况

近年来，液压传动由于应用了电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、摩擦磨损技术及新工艺、新材料等后取得了新的发展，液压系统和元件在水平有了很大提高。尽管液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，但是其历史也有二三百余年了！

从1650年帕斯卡提出静压传递原理，到19世纪将液压传动应用于当时蓬勃发展的石油工业，再到20世纪30年代大规模应用于机床工业，再到20世纪60年代，应用于原子能技术、空间技术、微电子技术，使得液压传动成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使他在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势，例如，国外生产的95%的工业机械，90%的数控加工中心，95%以上的自动线都采用了液压传动。因此，采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

1.2流体传动及控制的优点与不足

流体传动及控制具有很多优点：流量和压力具有良好的可控性，可实现较宽的调速范嗣，能较方便地实现无级调速；易于实现过载保护；具有防锈和自润滑能力，使用寿命长；在输出同等功率条件下，液压传动体积小、重量轻，即动力密度大；便于布局，适宜中距离传输和分配动力；易于实现系列化、标准化、通用化及自动化。当然，它也是有不少缺点的：由于泄漏和管道的弹性变形等原因，液压传动不宜用于传动比要求严格的场合；液压传动如密封不严或零件磨损后产生渗漏，影响工作机构运动的平稳性和系统效率，而且污染环境；液压系统混人空气后，会产生爬行和噪声等；液压传动的能量损失较大，系统效率较低；故障不易查找等。

1.3液压技术面临电子技术的挑战

随着电子技术的飞速发展，它对液厄技术带来了很多挑战同时也带来了很多机遇。而且

工程实际对液压系统提出了更高的要求。充分利用电子技术，可以使液压技术走出低谷；可以采用电子技术来强化液压技术这是历史的必然；液压技术与电子技术的结合，开创了液压技术发展的新篇章!当今口新月异的微电子技术和计算机技术又使液压技术驶入了发展的高速公路。总之，把握好当今难得的发展机遇，充分开创液压技术与电子技术相互交叉的领域的研究，为传统的液压技术注人新的活力。

1.4电液控制原理及电液控制系统

电液控制的基本理论支柱包括：静压传递原理、流量连续性方程和伯努利方程。电液控制系统的基本组成包括：动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件和工作介质。另外还有电液相似原的应用，对开关量控制与连续量控制以及电液比例、伺服控制原理等。

二．液压技术的应用

2.1液压节能技术

2005年11月28日至12月1日，亚洲PTC展览会在上海举行，规模盛大。本次动力传动与控制展览的主题是节能和环保。液压传动系统能量损失包括各元件中运动件的机械摩擦损失、泄漏损失、溢流损失、节流损失、输入和输出功率不匹配的无功损失几方面。机械摩擦损失、泄漏损失所占比例与所选元件本身的机械效率、容积效率、介质粘度、回路密封性以及系统组成的复杂程度有关；溢流损失、节流损失所占比例与回路和控制形式有关；而输入和输出功率不匹配的无功损失所占比例与控制策略有关。因此节能是液压技术的重要课题之一，随着节能和环保要求的日益高涨，有效活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。综观国内外液压技术发展历程，无时无刻不伴随节能的需要及创新。

(1)二次调节系统。二次调节静液传动系统由恒压油源、二次元件(液压泵／马达)、工作机构和控制调节机构等组成。二次调节系统是工作于恒压网络的压力耦联系统，通过调节二次元件斜盘倾角来改变二次元件排量，以适应负载转矩的变化，使负载按设定的规律变化。系统中的压力基本保持不变，二次元件直接与恒压油源相连，因此，在系统中没有原理性节流损失，从而提高了系统效率。另外，蓄能器的加入，不但抑制了压力限制元件发热所引起的功率损耗。而且还通过回收、释放液压能有效提高了系统的工作效率。

(2)电液负载感应系统。负载感应就是将变化的负载压力反馈到压力补偿装置或液压泵的变量调节机构，使液压系统压力与负载压力相适应，消除了系统压力过剩，由于负载感应装置与变量泵的变量调节机构联系在一起，使变量泵的流量与负载流量相适应，系统不会产生过剩流量。

(3)定量泵加变频调速电机电液系统。交流变频调速液压系统避免了节流损耗和溢流损耗，另外，交流变频调速液压系统还大大提高了原动机——异步电动机的效率，并显著改善功率因数，是其他液压调速方式所无法比拟的。利用变频器改变泵的转速，使泵的输出流量与系统所要求相适应，可以使溢流损失降至最低，有效地节约了能量。交流变频调速液压《装备制造技术》2006年第1期系统在大功率间歇运动的调速系统中，其优越性更为显著。(4)尽可能地节省空间。采用无油压控制阀可以减少系统装置空间，依据闭回路的构成使油箱小型化，减少发热量，从而不用使用冷却器。例如，采用伺服马达使液压泵正反转向，不必使用方向、流量、压力控制阀也能达到控制效果。采用闭回路系统，可以自我形成油量补

偿机能，混合式伺服系统可以使油箱控制在储存最小作动油的状态下作功，体现油箱小型化的优点。由于只在需要时使液压泵输出必要的流量，从而将发热源控制降至最低，也就无需再加装冷却器。因不需冷却水循环以及减少作动油的消耗，所以也能节省资源，同时也可降低噪声。

(5)一体化构造。将液压泵、马达、油箱、油量补偿回路构成为一体，形成无配管的一体构造。

(6)省电节能的液压系统设计。高的响应速度、高的控制精度和重复精度的比例阀、比例泵、伺服阀的应用；由转速可调的伺服电机+柱塞泵、伺服马达螺杆驱动、蓄能器+高速伺服阀组成闭环回路控制油电式高速注塑机液压系统设计和应用。有高低压双联或多联连式泵、变量泵、蓄压器系统等的推出：对阀控电液系统有较大能量损失的不足，推出泵和电液比例阀结合的负载感应型，泵和比例压力比例流量控制阀结合的注塑机电液控制系统。

2.2液压传动技术在矿井提升系统中的应用

TEl30型液压站的主要作用

(1)可以为盘形制动器提供不同油压值的压力油，以获得不同的制动力矩。

(2)在事故状态下，可以使制动器的油压迅速降到预先调定的某一值，经过延时后，制动器的全部油压迅速回到零，使制动器达到全制动状态。

(3)TEl30型液压站可以供给控制单绳双筒矿井提升机调绳装置所需要的压力油。

图2 TEl30液压站原理图

l、油箱；2、网式过滤器；3、电机；4、油泵；5、纸质过滤器；6、电液调压装置；7、电磁换向阀；8、溢流阀；9、减压阀；10、单向阀；11、电磁换向阀；12、弹簧蓄力器；13、液动换向阀；14、压力表开关；15、压力表；16、电磁换向阀；17、电磁换向阀；18、电磁

换向阀；19、电接点压力式温度计；2O、电接点压力表；21、截止阀。

液压站工作原理介绍

为了确保提升机的正常工作，液压站油箱中间用钢板隔开，相当于2个独立油箱，并带有2台叶片泵装置，一台工作、一台备用。二泵替换工作时，同液动换向阀13自动换向，2台叶片泵装置放在油箱侧面地面上，便于维修。安全制动部分由电磁阀G3、G4、G5、G6，减压阀9、溢流阀8、蓄力器12等件组成。对单绳双筒提升机来说又在此基础上增加了电磁阀18(G1、G2)以供词绳使用，液压站为盘形制动器提供了不同油压的油，油压的变化，由电液调压装置b来调节，这时安全制动部分的电磁阀G3、G4、G5带电，油路通，压力油通过管路分别进入盘形制动器。油压的变化，通过提升机司机控制电液调压装置的电流大小来实现，从而达到调节制动力矩的目的。

2．3液压站的安全制动中的原理应用系统正常]_作时，电磁铁G3、G4、G5通电，G1、G2、G6断电，压力油通过电磁阀11、17分别进入制动器，开闸，保证提升机正常运转。同时压力油经过减压阀9、单向阀10进入弹簧储力器l2，达到某一指定的一级制动油压Pl级，当提升机实现安全制动时(其中包括全矿停电)电机3断电，油泵停止供油，电磁铁G3、G4断电。TEl30型液压站固定卷筒制动器的压力油迅速回油箱，油压降到零。TEl30游动卷筒制动器的压力油经电磁阀l 1，一部分压力油流到弹簧储力器12内，另一部分由溢流阀8流回油箱，使这局部系统内油压值，保持一级制动油压值P1级，再经过延时继电器延时，电磁铁G5延时断电，G6延时通电，使油压迅速降到零，达到全制动状态。

参考文献：

[1]王积伟、章宏甲、黄谊，液压传动，机械工业出版社2006

[2] 卢殿华，浅析液压传动的原理及其在矿井提升系统中的应用

[3] 11李昌熙，乔石．矿山机械液压传动[M]．北京：煤炭工业出版社．1988．

[4] 邓子祥,液压控制工程的发展及应用