流体传动

机械工程术语

流体传动是指用流体作为工质的一种传动。它是工农业生产中广为应用的一门技术，是研究以流体为介质来实现各种机械的传动与控制的学科。

简述

流体分可压缩流体和不可压缩流体两类，可压缩流体是气体，不可压缩流体是液体，它们都是可以用做能量传递的介质。流体通过各种元件组成的不同功能的基本回路，形成具有一定功能的传动系统。

在各类机械设备上，传动是将指能量或动力由发动机向工作装置的传递，通过不同的传动方式使发动机的转动变为各种工作装置的不同运动形式。根据传递能量的工作媒介不同，传动可分为机械传动、电气传动、流体传动等。流体传动是以流体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动方式，是利用流体的压力能来传递能量的，具体分为液压传动（Hydraulics）和气压传动（Pneumatics）。

流体传动相对于机械传动而言还是一门较新的学科，从17世纪中叶法国人帕斯卡（B.Pascal）提出液体压力传递的基本定律算起，液压传动已有近四百年的发展历史。这期间随着科学技术的不断发展，流体传动技术本身也在不断发展，18世纪末(1795年)英国人制造出世界上第一台液压机，1905年美国人Janney首先将矿物油作为传动介质引入液体传动，改善了液压元件的摩擦和润滑，并研制了第一台轴向柱塞泵。特别是在第二次世界大战期间及战后，由于军事及民用需求的刺激，流体传动技术得到了迅猛发展，出现了以电液伺服系统为代表的反应快、精度高的液压元件和控制系统。20世纪50年代以后，随着战后世界各国经济的恢复和发展、生产过程自动化的不断增长，流体传动技术很快转入民用工业。。流体传动随着原子能技术、空间技术、计算机技术的产生而迅速发展。

流体传动技术在国民经济的各个部门都得到了广泛的应用，如建设工程机械、机械制造业、航空航天、石油化工等都离不开流体传动技术。流体传动技术的发展水平和应用程度已经成为衡量一个国家工业化程度的重要标志之一。

组成

一个完整的流体传动系统通常要包括五个组成部分：

(1)动力元件：即能源装置，液压系统一般是液压泵或蓄能器、气动系统是空气压缩机和贮气罐，其作用是将原动机输出的机械能转换成流体压力能，并向系统或用气点供给压力流体。

(2)执行元件：包括液压缸或气缸、液压马达或气马达，前者实现往复运动，后者实现旋转运动，其作用是将流体压力能转化成机械能，输出到工作机构上。

(3)控制元件：包括压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等，其作用是控制和调节流体系统的压力、流量和液流方向及信号转换、逻辑运算、放大等功能，以保证执行元件能够得到所要求的力（或转矩）、速度（或转速）和运动方向（或旋转方向）。

(4)辅助元件：包括油箱、管路、管接头、过滤器、消声器、油雾器、滤气器及各种仪表等，这些元件也是流体系统所必不可少的。

(5)工作介质：用以传递能量，同时还起散热和润滑作用。液压系统用液压油作为工作介质，气动系统用压缩空气作为工作介质。

特点

1、流体传动的优点

1)液压和气压传动操作控制方便，易于实现无级调速而且调速范围大，调速范围可达数百，最大至2000:1。

2)液压传动的单位功率的质量轻，单位质量输出功率大，质量一般只有同功率电动机的十分之一，容易获得较大的力和力矩，具有运动惯性小、动态性能好的优点。因而起动、制动迅速，运动平稳，利于相关部件和控制系统的小型化和微型化。如轴向柱塞泵的质量仅是同功率直流发电机质量的10%～20%，前者尺寸仅为后者的12%～13%。对于工程建设机械，这个优点表现得尤为突出。

3)可以简便地与电控部分结合，组成电液控制或气电控制或气液控制的传动和控制一体化系统，实现各种自动控制优势互补，这种控制既具有流体传动输出功率适应范围大的特点，又具有电子控制方便灵活的特点。现代机械装备已越来越多地采用了这种方法。

4)工作安全性好，具有实现过载保护功能，并有自润滑作用。

5)易于实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。

2、流体传动的主要缺点

1)液压和气压传动经过两次能量转换，传动效率低，再加上受泄漏和流动阻力的影响，其传动效率一般为75%～85%。

2)液压与气动元件的制造和维护要求较高，价格也较贵，液压系统容易泄漏，液压和气压传动系统出现故障时检修困难。

3)液压传动的性能受温度影响大，不能在高温情况下工作，温度波动影响其工作性能，当油液中有空气和水分时会影响系统的传动比。

应用

流体传动广泛应用于金属切削机床也不过近百年的历史，航空工业在1930年以后才开始应用。但是，流体传动具有独特的特点和技术优势，成为了现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素，在各种工业行业中的应用与日俱增，越来越广泛。

在国防军事工业中，海、陆、空各种作战武器常采用液压和气动技术。如飞机起落架和机翼动作及控制，舰艇炮塔运动及控制，导弹导向飞行及控制，雷达动作及控制等。

在工程建设施工设备方面，从挖掘机、装载机、推土机、铲运机、平地机到混凝土泵车、振动压路机等都实现了液压和气动化。这些机械采用流体技术后外形尺寸减小、重量减轻、产品性能提高、操作简化轻巧、灵便，提高了作业效率和作业质量，尤其是提高了机械设备的使用可靠性、操作安全性、舒适性和使用寿命，使其适应性更强。

在机床上，磨床砂轮架和工作台的进给运动大部分采用液压传动；车床、转塔车床、自动车床的刀架或转塔刀架；铣床、刨床、组合机床等的工作台进给运动也都采用了液压传动；龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往复直线运动，并且要求换向冲击小、换向时间短、能耗低，因此都可以采用液压传动；仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加工常采用液压伺服系统来完成，其精度可达0.01～0.02mm；机床上的夹紧装置、齿轮箱变速操纵装置、丝杆螺母间隙消除装置、垂直移动部件平衡装置、分度装置、工件和刀具装卸装置、工件输送装置等，也采用气压或液压机构。在机床上采用液压和气压机构利于简化机床结构，提高机床自动化程度。尤其是近年来，微电子技术在流体技术上的应用，使各类机械装置的综合自动化水平越来越高，提升了机械设备的使用可靠性、操作安全。

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