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換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經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）把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和回轉運動。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。

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換為液體的壓力動能（表現為壓力、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換為機械能而對外做功，液壓缸可驅動工作機構實現往復直線運動（或擺動），液壓馬達可完成回轉運動；

控制元件，指各種閥利用這些元件可以控制和調節(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，即傳動液體，通常稱液壓油。液壓系統(tǒng)就是通過工作介質實現運動和動力傳遞的，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換為液體的壓力能。液壓介質通過管道經節(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經換向閥流回油箱。換向閥換向之后液壓介質進入液壓缸右腔，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。根據功能不同，壓力控制回路又可分為調壓、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。按功能不同分為調速回路和同步回路。

方向控制回路

控制液壓介質流動方向的回路。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，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換為機械能，用來驅動工作部件，包括氣缸和氣動馬達。氣動控制閥用來調節(jié)氣流的方向、壓力和流量，相應地分為方向控制閥、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，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；

氣壓傳動反應迅速；

氣壓元件結構簡單，易加工，使用壽命長，維護方便，管路不容易堵塞，介質不存在變質更換等問題；

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，不適應高速復雜傳遞系統(tǒng)；

排氣噪音大；

三、液力傳動

以液體為工作介質，利用液體動能來傳遞能量的流體傳動。葉輪將動力機（內燃機、電動機、渦輪機等）輸入的轉速、力矩加以轉換，經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、結構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聯系，構件間不直接接觸，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，轉速能自動地相應降低或增高，在較大范圍內能實現無級調速；

防振、隔振性能。因為各葉輪間的工作介質是液體，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濟性能；

液力傳動的基本原理

原動機（內燃機、電動機等）帶動泵輪旋轉，使工作液體的速度和壓力增加，這一過程實現了機械能向液體動能的轉化；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，使渦輪轉動將動力輸出，實現能量傳遞。

液力傳動裝置

是以液體為工作介質以液體的動能來實現能量傳遞的裝置，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動力的機械裝置。曾應用于汽車中的自動變速器，在海事和重工業(yè)中也有著廣泛的應用。

液力變矩器

由泵輪、渦輪、導輪組成的液力元件。安裝在發(fā)動機和變速器之間，以液壓油為工作介質，起傳遞轉矩、變矩、變速及離合的作用。

液力傳動的應用

液力傳動用于現代化機器始于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，解決大功率、高轉速的氣輪機和轉速受到“氣蝕“限制的螺旋槳間的減速傳動問題。現在液力傳動已廣泛應用于汽車、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、風機、水泵等產品上。