液压传动、气压传动、电气传动是在做机械设计中经常遇到的问题,传动方式该如何选择是困扰一些设计师的小难题,今天给大家介绍一下液压传动、气压传动、电气传动的选择基本的原则
1.功率重量比要求大时宜采用液压传动
由于液压系统的工作压力可以较高(例如32MPa或更高),故相应的传输功率与执行机构(液压缸、液压马达)的重量之比就较大。而电气传动或气压传动所能传输的功率与其执行机构(电动机、气缸)的重量之比就较小,(例如液压马达的重量仅为同功率电动机的10%~12%)。因此在功率重量比要求较大的场合应选用液压传动。
2.要求无级变速、 调速范围大时宜采用液压传动
液压系统只要调节流量就能达到变速的目的。一般用调速阀便可达到无级变速,而且调节范围也比较大例如液压系统的调速范围可达200以上,而电动机的调速范围只有20左右。
3.直线往复运动宜采用气压或液压传动
由于电动机输出的是旋转运动,如要求负载作直线往复运动,就必须加机械机构(如齿轮齿条机构),将电动机输出的旋转运动转变为直线运动,而液压缸或气缸一般都是作直线往复运动的,故可直接带动负载作直线往复运动,所以结构简单。
4.低速大转矩的场合不宜采用气压和电气传动,宜选用液压传动
对低速大转矩的场合,气压传动不易获得大的转矩,而电气传动不易获得稳定的低转速(必须另加减速器)。只有在液压传动系统中采用低速大转矩液压马达,才能实现低速大转矩的要求,其最低稳定转速可达1 r/min,最大转矩可大于40000N·m。
5.要求低速、 稳定性高时不宜采用气压传动
气压传动由于压力不高,因此负载不能太大。而相对来说,摩擦力在总负载中所占的比例就比液压或电气传动的比例大。而且低速时摩擦力的变化也较大(特别是动摩擦和静摩擦相互(或反复)转换时),故在低速时,气动设备容易出现爬行现象,又由于气体有压缩性,更加剧了爬行的产生。因此要求低速稳定性高的场合不宜采用气压传动,宜用液压传动。
9.要求刚度大的系统不宜采用气压传动
由于气体的压缩性大,因此气压系统的刚度比液压系统小,所以要求刚度大的系统不宜采用气压传动,而宜用液压传动。
6.超高速旋转或往复运动的场合不宜采用电气和液压传动, 应选用气压传动
要使电动机高速旋转,须加增速齿轮装置,增速比大时体积大摩擦力也大。液压传动也不易获得太高的运转速度。只有气压传动由于气体粘
性小阻力小,可以有很高的流速。故运动速度可以很高,如气动内圆磨头转速可达100000r/min,气动凿岩机的冲击次数可达每分钟往复3500次。
7.有过载保护要求的场合采用气压和液压传动
液压传动及气压传动系统可以用安全阀简单地实现过载保护。而且过载结束后能自动继续运转,不需重新启动。而电气传动或机械传动则过载保护装置比较复杂,而且过载结束后常须重新启动。
8.负载大响应要求快时不宜采用气压传动
由于气压传动的压力不能太高(一般常用气压不大于1MPa),所以其驱动的负载力也不能太大。另外由于气体有压缩性,气容较大,因此其响应较慢,故对动态响应要求快时,气压传动就不能满足要求。
10.要求效率高的场合不宜采用气压和液压传动
由于液压系统及气压系统的流量调节大多用节流式,阻力损失较大,因此效率较低,一般整个系统效率不超过50%。即使采用容积调速,其总效率也不会超过85%,而电气传动加齿轮传动系统的总效率常可达90%以上,因此要求效率高的场合宜用电气传动,不宜选用液压或气压传动,应考虑电气传动。
11.轻载高精度位置控制宜尽量采用电气传动
在负载不大而要求控制精度高的场合,最好采用电气传动,因为电气传动的控制精度较高,电源比较容易获得(只要用电线就可以)。相应的液压传动和气压传动需要液压源或气源,液压源和气源的建立比电源复杂得多,电气传动也能获得较高的控制精度。因此负载不大而精度要求高时应首先选用电气传动。
12.传动比要求严格的场合不宜采用气压和液压传动
由于液压系统的内、外泄漏量随工作压力及温度而变化,因此其传动比就难以保持恒定。至于气压传动,则由于空气的压缩性大,更难以保持恒定的传动比。所以液压及气压传动不如机械传动那样能保持严格的传动比。
13.远距离传输功率时不宜采用液压传动
由于液压传动的功率传输是用管道来实现的。因此远距离传输时管道长度将很长。安装布置不方便而且成本增加。另外管路长其功率损失也大。所以远距离传输功率时最好用电气传动。
14.环境恶劣的场合不宜采用液压传动
冬季气温达到零下25°C以下,即使采用抗凝液压油,野外作业的液压设备也不能可靠的工作。如在此条件下工作,将会对泵中的零件及液压缸密封件带来不同程度的损坏。易燃易爆、多尘多水等环境恶劣的场合一般不宜用液压传动。
液压油的粘度与温度有关,温度愈高,则粘度愈小。因此温度变化较大时,其粘度变化也大,相应的系统泄漏量变化也较大,同时管道的流动阻力变化也较大(因为流动阻力与粘度成比例)。因此原来调定的参数在温度变化较大时参数的变化也大,产生温度飘移。使系统的控制精度相应降低。
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