液压传动技术创新与应用领域的研究报告.docx

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液压传动技术创新与应用领域的研究报告

液压传动技术创新与应用领域的研究报告

摘要

液压传动和控制由应用电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料等后取得了新的发展，使液压系统和元件在技术水平上有很大提高。

本文从液压技术现状、液压现场总线技术、水压元件及系统、液压节能技术等方面介绍液压技术创新及发展趋势。

指出液压传动向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向发展，是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。

摘要……………………………………………………………………………………1

绪论……………………………………………………………………………………3

第一章液压传动的基本介绍…………………………………………………………3

1.1液压传动的发展概况…………………………………………………………3

1.2液压传动的工作原理和组成............................................................................4

1.3液压传动的定义................................................................................................5

1.4液压传动的优缺点............................................................................................5

1.5液压系统的应用领域........................................................................................6

第二章液压技术的创新发展…………………………………………………………7

2.1液压现场总线技术……………………………………………………………7

2.2水压元件及系统……………………………………………………………....8

2.3液压节能技术………………………………………………………………..10

第三章液压动力单元的结构设计分析……………………………………………..12

3.1液压动力源的几种结构形式……………………………………………….12

3.2各种布置的比较……………………………………………………………..12

3.3布置方案的选定……………………………………………………………..13

3.4油箱的设计…………………………………………………………………..14

3.5系统压力平衡问题的分析…………………………………………………..15

3.6总体系统的结构……………………………………………………………..18

第四章液压技术发展趋势…………………………………………………………..18

4.1国外液压系统的发展………………………………………………………..18

4.2远程液压传动系统的发展…………………………………………………..20

4.3增强对环境的适应性、拓宽应用范围……………………………………..21

4.4发展趋势……………………………………………………………………..23

总结…………………………………………………………………………………..24

致谢…………………………………………………………………………………..24

参考文献……………………………………………………………………………..25

绪论

技术创新及其管理是当今管理科学的重要学科，对于提高国家、地方和企业的科技竞争力，实现可持续发展具有十分重要的意义。

无论是发达国家还是发展中国家，都非常重视对这一问题的研究。

20世纪80年代初，我国开始重视技术创新理论问题的研究，研究范围包括技术创新的模式、机制，技术创新的扩散，产创新和技术创新经济学，技术创新的区域研究以及有关技术创新的政策、体系等诸多方面。

经过20多年的研究，人们已经注意到创新在生产各个方面所起的关键作用，并将创新作为企业、产业和国家竞争获胜的中心环节。

近年来，流体动力传动由于应用了电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料等后取得了新的发展，使液压气动系统和元件在技术水平上有很大提高。

它已成为工业机械。

工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。

而其向自动化．高精度．高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向发展，是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。

为了保持现有的良好发展势头，必须重视液压传动固有缺点的不断改进和创新，走向2l世纪的流体传动除不断改进现有液压气动技术外，最重要的是移植现有的先进技术，使流体技术创造新的活力，以满足未来发展的需要。

第一章液压传动的基本介绍

1.1液压传动的发展概况

液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有2～3百年的历史，只是由于早期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普遍地应用。

随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来越高，液压传动技术自身也在不断发展，特别是在第二次世界大战期间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术日趋成熟。

　　第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。

第二次世界大战期间，在兵器上采用了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，它大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。

战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善及各类元件的标准化、规格化、系列化而在机械制造，工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。

近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。

采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。

60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。

当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。

同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。

目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。

我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。

由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛．

1.2液压传动的工作原理和组成

1.2.1工作原理

液压传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传动方式。

驱动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。

1）.工作原理如下：

电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后,从泵的输出口输入管路。

油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台左右移动。

液压缸里的油液经换向阀和回油管排回油箱。

2）.工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。

当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少，工作台的移动速度减少。

由此可见，速度是由油量决定的。

1.2.2液压系统的基本组成

1）能源装置——液压泵。

它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。

2）执行装置——液压机（液压缸、液压马达）。

通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。

3）控制装置——液压阀（流量阀、压力阀、方向阀等）。

通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向。

4）辅助装置——油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。

5）工作介质——液压油。

绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。

1.3液压传动的定义

一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机（含辅助装置）组成。

原动机包括电动机、内燃机等。

工作机即完成该机器之工作任务的直接工作部分，如剪床的剪刀，车床的刀架、车刀、卡盘等。

由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围较宽，以及其它操纵性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构，其作用是把原动机输出功率经过变换后传递给工作机。

　　传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。

流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。

它包括液压传动、液力传动和气压传动。

液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。

液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。

由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。

同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。

1.4液压传动的优缺点

液压传动能得到如此迅速的发展和广泛的应用，是由于它与机械传动、电气传动、气压传动相比，具有以下优点：

　　1）单位功率的重量轻，即在输出同等功率的条件下，体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、动态特性好等．如轴向柱塞泵的重量只是同功率直流发电机重量的10%～20%，前者的外形尺寸　

只有后者的12%～13%．

　　2）液压传动能方便地实现无级调速，并且调速范围大．

　　3）液压传动装置工作平稳、反应快、冲击小、能快速启动制动和频繁换向．

　　4）液压传动装置的控制、调节比较简单，操纵比较方便、

省力，易于实现自动化．当机、电、液配合使用时，易实现较复杂的自动工作循环．

　　5）液压传动易获得很大的力和转矩，可以使传动结构简单．

　　6）液压系统易于实现过载保护，同时，因采用油液作为传动介质，相对运动表面键能自行润滑，故元件的使用寿命长．

　　7）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，所以液压系统的设计、制造和使用都比较方便．液压元件排列布置以具有较大的机动性．

　　液压传动的主要缺点

　　1）液压传动是以液体为工作介质，在相对运动表面间不可避免要有泄漏，同时，液体又不是绝对不可压缩的，因此不宜在传动比要求严格的场合采用．

　　2）液压传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等，故不宜于远距离传动．

　　3）液压传动对油温的变化比较敏感，油温变化会影响运动的稳定性．因此，在低温和高温条件下，采用液压传动有一定的困难．

　　4）为了减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高，因此，液压元件的制造成本较高，而且对油液的污染比较敏感．

　　5）液压系统故障的诊断比较困难，因此对维修人员提出更高的要求，即需要系统的掌握液压传动的理论知识，液压具有一定的实践经验．

　　6）随之，高压、高速、高效率和大流量化，液压元件和系统的噪声日益增大，这也是需要解决的问题．

总而言之，液压传动