第六節(jié)　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

液壓傳動(dòng)裝置是利用液體來傳遞能量的一種工作裝置。

液壓傳動(dòng)裝置是一種能量轉(zhuǎn)換的裝置，它通過機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓泵轉(zhuǎn)變?yōu)橛鸵旱膲毫δ埽搲毫δ芙?jīng)管路輸送給液壓換能器（油馬達(dá)及工作油缸），油液的壓力能又轉(zhuǎn)變成機(jī)械能而驅(qū)動(dòng)負(fù)載做所需的運(yùn)動(dòng)。

這種以油液壓力作為媒介傳遞動(dòng)力的裝置，其壓力油液的流動(dòng)可借助于各種閥類加以控制，來任意地控制負(fù)載的運(yùn)動(dòng)方向，如圖2－31所示。

一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）可借助油管向任意位置傳遞動(dòng)力（信號(hào)）。皮帶與齒輪等機(jī)械傳動(dòng)方法，在傳輸距離和方向上多半受到限制，而液壓傳動(dòng)卻不會(huì)受到任何限制。

圖2－31　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1—油箱；2—油泵；3—去全液壓方向機(jī)油路；4—傾斜油缸；5—方向閥；6—限速閥；7—起升油缸；8—轉(zhuǎn)向油缸；9—全液壓方向機(jī)

（2）借助控制壓力油液的流動(dòng)，可以任意地控制負(fù)載的運(yùn)動(dòng)方向。

（3）借助于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的溢流閥、安全閥等閥類，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備、車輛、工程機(jī)械等過載保護(hù)，有利于安全生產(chǎn)。

（4）由于采用了高壓油泵和液壓換能器（油馬達(dá)及工作油缸），使小型大功率的傳遞成為可能。

（5）由于油液具有彈性而能吸收沖擊，雖然負(fù)載有沖擊，但它不致傳及輸入端。

（6）調(diào)節(jié)換向方便，傳動(dòng)平穩(wěn)，并能實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。

二、液壓傳動(dòng)的工作原理概述

液壓傳動(dòng)是借助于處在密閉容器內(nèi)的液體的壓力來傳遞能量或動(dòng)力。液體雖沒有固定的幾何形狀，但有幾乎不變的容積，因此，當(dāng)它被容納于密閉的容器中時(shí)，就可以將壓力由一處傳遞到另一處。當(dāng)高壓液體在幾何容器內(nèi)被迫移動(dòng)時(shí)，它就能傳遞機(jī)械能。這里必須指出的是：在研究液壓傳動(dòng)技術(shù)時(shí)，事實(shí)上應(yīng)該認(rèn)為整個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)也是一個(gè)密閉容器，否則就不可能實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)。

油泵不輸出液體時(shí)，若不計(jì)算管道的阻力，則油泵輸出的壓力P_泵＝0，因?yàn)榇藭r(shí)既無阻力負(fù)載，容積又不處于密閉狀態(tài)（油流回油箱）。而圖2－32所示的情況就不同，由于油泵不斷供油，而油缸左腔的容積卻無法繼續(xù)增加，使密閉容器中的油液受到急劇的壓縮，但是，由于液體是不可能壓縮的，即體積不會(huì)改變，所以系統(tǒng)的壓力隨之增高。在沒有安全裝置的情況下，壓力太大能引起油管爆破，油泵損壞，甚至驅(qū)動(dòng)油泵的動(dòng)力機(jī)構(gòu)可能被損壞。由此可見，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)壓力的高、低決定于外界負(fù)載，而油泵必須在額定的壓力下工作。

圖2－32　液壓傳動(dòng)原理圖

任何液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都是在這種通過密閉容器內(nèi)的受壓液體流動(dòng)來傳遞機(jī)械能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。

三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成按一般車輛、機(jī)械的傳動(dòng)，可以歸納為四個(gè)主要部分組成。

（1）動(dòng)力部分：即油泵，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能。

（2）執(zhí)行部分：包括油缸、油馬達(dá)，將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)工作裝置運(yùn)動(dòng)。

（3）控制部分：包括各種壓力、方向、流量的控制閥。如用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力閥類（溢流閥、減壓閥、安全閥等），控制流量的閥（節(jié)流閥、限速閥等），控制油流方向（換向閥）等，以滿足液壓系統(tǒng)各工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)作和性能的要求。

（4）輔助部分：包括油箱、油管、濾油器、壓力表及各種連接裝置等，主要是將前三個(gè)部分連成一個(gè)系統(tǒng)，起連接、貯油、過濾、測(cè)量等作用。

四、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要元件

（1）油泵：目前在車輛、工程機(jī)械、機(jī)床上常用的油泵有：葉片泵、齒輪泵、柱塞泵、螺桿泵等。油泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中將原動(dòng)力機(jī)械所輸出的機(jī)械能（扭矩、轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)換為液體的壓力能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。在液壓系統(tǒng)中，油泵作為動(dòng)力源向系統(tǒng)提供所需的壓力油。

（2）工作油缸：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種工作油缸是執(zhí)行部分，是將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，用來驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)（往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）。油缸可分為單作用式和雙作用式兩種。單作用式油缸一般為柱塞式，雙作用式油缸必須是活塞式。

（3）起升油缸：貨叉的起升由起升油缸來實(shí)現(xiàn)。叉車起升油缸的位置處于垂直或近似垂直狀態(tài)，因此叉車的起升油缸采用單作用柱塞式液壓油缸來實(shí)現(xiàn)貨叉的升降。這種油缸當(dāng)油泵向它輸入高壓油時(shí)，貨叉舉升，若油泵停止供油并通過換向閥將油缸進(jìn)油口直接與油箱溝通時(shí)，在貨叉架、貨物、門架、柱塞等本身的自重作用下，貨叉下降，油缸內(nèi)的油液被壓回油箱。

（4）液壓馬達(dá)（油馬達(dá)）：如前所述，油泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中將電動(dòng)機(jī)（或其他動(dòng)力裝置）所輸出的機(jī)械能（扭矩、轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)換為液壓能（壓力、流量）的能量轉(zhuǎn)換裝置。油泵作為動(dòng)力源，向液壓系統(tǒng)提供所需的壓力油。

油馬達(dá)是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。它與前面所述的油缸統(tǒng)稱為液動(dòng)機(jī)。不同之處在于油馬達(dá)輸出的是扭矩和轉(zhuǎn)速，而油缸輸出的一般是力和速度。

油泵和油馬達(dá)，從原理上講，它們是可逆的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即為油泵，輸出液壓能；反之，當(dāng)向其通入壓力時(shí)，即為油馬達(dá)，輸出機(jī)械能（扭矩和轉(zhuǎn)速）。

（5）控制和調(diào)節(jié)裝置：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)裝置的作用是：控制液流方向、流量和壓力等，以保證叉車、工程機(jī)械的工作裝置在作業(yè)時(shí)需要的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)力等主要的技術(shù)性能，并使之能平穩(wěn)協(xié)調(diào)地工作。這些裝置主要包括換向閥類、節(jié)流閥類、溢流閥類（安全閥類）以及幾種不同閥的組合。

①換向閥（方向控制閥類）：換向閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中稱為方向控制閥類，用它控制液壓系統(tǒng)中工作油液的流動(dòng)方向。叉車、裝載機(jī)等工程機(jī)械在作業(yè)中要經(jīng)常改變貨叉、門架、鏟斗以及其他屬具的運(yùn)動(dòng)方向，因此一般廣泛采用滑閥式的換向閥來改變液體的流動(dòng)方向，從而使這些工作裝置根據(jù)作業(yè)需要而改變運(yùn)動(dòng)方向。

②溢流閥（壓力控制閥類）：一個(gè)液壓系統(tǒng)總是為了滿足一定的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的要求。在油缸尺寸一定的條件下，油缸活塞推力的大小，就取決于進(jìn)入工作油缸內(nèi)油壓力的大小，因此，必須根據(jù)系統(tǒng)需要的工作壓力來調(diào)節(jié)油泵的供油壓力。

溢流閥的作用就是為了防止液壓系統(tǒng)中油壓過高而損壞機(jī)件及系統(tǒng)其他液壓元件而設(shè)置的一種安全保護(hù)裝置。溢流閥根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作需要，設(shè)有兩種用途：當(dāng)起限壓作用時(shí)作安全閥用；當(dāng)起定壓作用時(shí)作溢流閥用。

作安全閥用時(shí)，閥門常關(guān)，只有當(dāng)系統(tǒng)壓力超過安全閥調(diào)定壓力時(shí)才打開閥門；作溢流閥用時(shí)，閥門常開，使系統(tǒng)某一部分的壓力一直保持在溢流閥調(diào)定的壓力范圍內(nèi)工作。

③節(jié)流閥（流量控制閥類）：節(jié)流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中用于調(diào)節(jié)流量，以控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。節(jié)流閥種類較多，按其作用不同可分為可調(diào)節(jié)流閥、固定節(jié)流閥、單向節(jié)流閥等。

在叉車起升油缸的油路中，為控制貨叉的下降速度，在起升油缸的進(jìn)油口裝置一只限速閥（單向節(jié)流閥），其作用是萬一液壓管路系統(tǒng)或進(jìn)入起升油缸油管爆裂的情況下，使貨叉下降速度得到控制，可以防止事故發(fā)生。

（6）輔助裝置：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的輔助裝置包括：油箱、油管、管接頭、濾油器等，沒有這些輔助裝置就不可能組成一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。輔助裝置起到了油液貯存、管路連接、油液濾清等作用，因此也是重要的組成部分，它的好壞會(huì)影響液壓系統(tǒng)能否正常工作。

五、林德靜壓傳動(dòng)系統(tǒng)

整體式的林德靜壓傳動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè)柱塞式變量泵和兩定量馬達(dá)組成，柱塞式變量泵和發(fā)動(dòng)機(jī)連接輸出流量和方向均可變化的高壓油流到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪相連的柱塞式馬達(dá)，由這兩個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)車輪。該系統(tǒng)的所有部件和油路全封閉在整體式的鑄缸中，工作時(shí)產(chǎn)生的高壓油膜使得這個(gè)系統(tǒng)幾乎沒有機(jī)械磨損，異常堅(jiān)固可靠。

林德靜壓傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用使得叉車的操作控制非常簡單高效，無需換擋，無需人工踩油門，自動(dòng)制動(dòng)功能和精確的爬坡微動(dòng)功能。同時(shí)該系統(tǒng)沒有離合器、變速器、差速器，也沒有制動(dòng)產(chǎn)生的磨損，傳動(dòng)效率高達(dá)85%，維護(hù)成本也大大降低，如圖2－33所示。

圖2－33　林德靜壓傳動(dòng)裝置