一、多種傳動方式的比較

  傳遞動力主要有三種基本方式機械傳動、電力傳動及流體動力傳動(含氣壓傳動和液壓傳動)。為了能正確地選擇傳動方式，首先要了解和對比每種傳動方式的基本特點。

  機械傳動是通過齒輪、齒條、帶、鏈等機件傳遞動力和進行控制的。其優(yōu)點是傳動準確可靠，制造容易，操作簡單，維護方便和傳動效率高等。其缺點是一般不能進行無級調(diào)速，遠距離傳動較困難，結(jié)構(gòu)比較復雜等。

  電力傳動是利用電力設備并調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動力和進行控制的。其主要優(yōu)點是能量傳遞方便，信號傳遞迅速，標準化程度高，易于實現(xiàn)自動化等。其缺點是運動平穩(wěn)性差，易受外界負載的影響，慣性大，起動及換向慢，成本較高，受溫度、濕度、振動、腐蝕等環(huán)境因素影響較大。為了改善其傳動性能，有些場合往往與機械、氣壓或液壓傳動結(jié)合使用。

  氣壓傳動是用壓縮空氣作為工作介質(zhì)進行能量傳遞和控制的。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于實現(xiàn)無級調(diào)速，阻力損失小，防火、防爆，對工作環(huán)境適應性好。其缺點是空氣易壓縮，負載對傳動特性的影響較大，工作壓力低，只適用于小功率傳動。

  與上述傳動方式相比，液壓傳動具有其獨特的優(yōu)越性。表1-1 列舉了各種傳動方式的幾種主要傳動特性的比較。

表1-1 各種傳動方式的主要傳動特性比較

  二、液壓傳動的優(yōu)點

  1)功率-質(zhì)量比及力-質(zhì)量比大，控制靈活，響應速度快。相同功率的液壓泵或液壓馬達的功率-質(zhì)量比要比電機的大十倍，而外形尺寸只有電機的12%左右。例如，一般發(fā)電機和電動機的功率-質(zhì)量比約為165W/kg，而液壓泵和液壓馬達可達1650W/kg，在航空、航天領域應用的液壓馬達可達6600W/kg。由于液壓傳動的體積小、質(zhì)量輕，因而慣性小，起動、制動迅速。例如，起動一個中等功率的電動機需要1s或更長一些時間，而起動同等功率的液壓馬達只需0.1s左右。所以，利用液壓傳動易于實現(xiàn)平穩(wěn)的起、停、變速或換向。

  液壓缸單位面積的輸出力及力-質(zhì)量比分別可達700~3000N/cm2及13000N/kg，而對于直流直線式電動機則分別為30N/cm2及130N/kg，兩者相差近百倍。一般液壓馬達的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)動慣量比是同容量電動機的10~20倍。轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)動慣量比大，就意味著液壓系統(tǒng)能產(chǎn)生大的加速度，也就是說時間常數(shù)小，響應速度快，具有良好的動態(tài)品質(zhì)。

  2)速度調(diào)節(jié)容易，而且能方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大，低速性能好。液壓傳動可以在比較大的調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速比可達100∶1~2000∶1。多作用內(nèi)曲線液壓馬達可在0.5～1r/min的轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，單作用靜力平衡液壓馬達的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可小于5r/min。采用電力傳動雖可實現(xiàn)無級調(diào)速，但調(diào)速范圍小得多，且低速時不穩(wěn)定。

  3)操縱省力，控制方便，易于實現(xiàn)自動化或遙控。液壓傳動本身的調(diào)節(jié)、控制比較簡單，操縱方便、省力。特別是電液聯(lián)合應用時，很容易實現(xiàn)復雜的程序動作和遠程控制。

  4)利用溢流閥很容易實現(xiàn)過載保護，工作安全可靠。

  5)由于工作介質(zhì)的潤滑和吸振作用，使液壓傳動工作平穩(wěn)，使用壽命長。

  6)液壓元件容易實現(xiàn)通用化、標準化和系列化，便于設計、制造和推廣使用。

  7)液壓傳動的各類元件可以根據(jù)主機需要靈活布置。液壓傳動是通過管路中的油液來傳遞動力的，因此可以把液壓馬達或液壓缸安置在遠離原動機的任意位置，而不需要中間的機械傳動環(huán)節(jié)。如果液壓馬達或液壓缸在工作時的位置會發(fā)生變動，則只需采用撓性管道連接就可保證其正常工作，這是機械傳動難以實現(xiàn)的。

  三、液壓傳動的缺點

  液壓傳動雖然具有許多突出優(yōu)點，但也存在以下缺點：

  1)液壓傳動以液體作為工作介質(zhì)，在液壓元件中相對運動的摩擦副間無法避免泄漏，再加上液體的可壓縮性及管路彈性變形等原因，難以實現(xiàn)嚴格的傳動比。油液泄漏將造成環(huán)境污染、資源浪費，油液燃燒可能導致重大事故。

  2)液體粘度和溫度有密切關系，當粘度隨溫度變化時，將直接影響泄漏、壓力損失及通過節(jié)流元件的流量等，從而引起執(zhí)行元件運動特性的變化。液壓油液的性能及使用壽命均受溫度影響很大，所以，液壓系統(tǒng)不宜在很高或很低的溫度下工作

  3)傳動效率較低。液壓系統(tǒng)中的能量要經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換，在能量轉(zhuǎn)換及傳遞過程中存在機械摩擦損失壓力損失及泄漏損失。加之對液壓系統(tǒng)能量利用不盡合理等原因，使液壓傳動的效率偏低。

  4)液壓傳動的工作可靠性目前還不如電力傳動和機械傳動。其主要原因是工作中液壓元件的摩擦副承受很大的比壓和相對運動速度，很容易導致磨損失效。特別是當工作介質(zhì)污染嚴重時，更會加劇磨損，實至堵塞控制通道，導致失效，使使用壽命和可靠性降低。

  5)液壓元件的制造精度要求高，造價較貴，使用、維護要求有一定的專業(yè)知識和較高的技術水平。

  6)液壓能的獲得與傳遞不如電能方便。由于壓力損失等原因，液壓能不宜遠距離輸送。

  7)液壓系統(tǒng)中各種元件、輔件及工作介質(zhì)均在封閉的系統(tǒng)內(nèi)工作，其故障征兆難以及時發(fā)現(xiàn)，故障原因較難確定。

  四、液壓傳動的主要應用領域

  總的來說，液壓傳動的優(yōu)點很多，但其缺點也不容忽視。為了提高其競爭力，液壓技術一直在不斷地發(fā)展和進步，借助于現(xiàn)代科技的支持及相關學科的最新成果，其缺點正逐步被克服，性能正不斷提高，應用領域也在不斷擴大。當前廣泛應用液壓技術的領域主要包括以下五個方面：

  1)工業(yè)機械。液壓技術可應用于鍛壓機械、注塑機、擠壓機、冶金機械、礦山機械、包裝機械、機床、加工中心、機器人、試驗機以及其他生產(chǎn)設備等，一般稱為工業(yè)液壓技術。

  2)行走機械。液壓技術可應用于工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車以及其他可移動設備等，一般稱為行走機械液壓技術。

  3)航空及航天。液壓技術可應用于飛機、宇宙飛船、導彈液壓舵機、火箭姿態(tài)控制及衛(wèi)星發(fā)射裝置等，一般稱為航空航天液壓技術。

  4)船艦(艇)。液壓技術可應用于船舶、艦艇中的舵機、甲板機械、操作系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、海水淡化及水霧滅火系統(tǒng)等，一般稱為船舶液壓技術。

  5)海洋開發(fā)工程。液壓技術可應用于海洋鉆探平臺、海底工作機械、海洋開發(fā)機械及水下作業(yè)工具等，一般稱為海洋工程液壓技術。