机电一体化毕业论文 液压传动技术在机械制造业中的应用Word下载.docx

机电一体化毕业论文 液压传动技术在机械制造业中的应用Word下载.docx

《机电一体化毕业论文 液压传动技术在机械制造业中的应用Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化毕业论文 液压传动技术在机械制造业中的应用Word下载.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

1.1液压技术..................................................................1

1.1.1液压系统的组成......................................................1

1.1.2液压技术的发展状况..................................................2

1.2液压技术在机械制造业中的发展趋势..........................................2

第二章液压技术在工程机械行走驱动中的应用........................................2

2.1液压技术在工程机械行走驱动中的应用.......................................2

2.1.1传动方式............................................................3

2.2工程机械液压控制系统......................................................4

2.2.1定量泵设计方法.......................................................4

2.2.2、单泵恒功率控制技术.................................................4

2.2.3、双泵恒功率控制技术.................................................4

第三章工程机械液压系统的维护....................................................6

3.1选择适合的液压油.........................................................7

3.2防止固体杂质混入液压系统.................................................7

3.3防止空气和水入侵液压系统.................................................7

3.4作业中注意事项...........................................................8

3.5定期保养注意事项.........................................................9

第四章液压技术在农业机械制造领域中的应用.......................................10

4.1农业机械对液压技术的要求................................................10

4.2液压技术在农业机械中的应用前景..........................................11

4.3液压技术在各种农业机械中的应用..........................................11

第五章液压技术在装备机械制造业中的应用.........................................11

5.1装备制造业包含的内容......................................................12

第六章液压技术的自动化和智能化发展..............................................13

6.1液压自动化、智能化软件控制技术............................................13

第七章液压系统的故障诊断........................................................14

7.1常见故障的诊断方法.......................................................14

7.1.1简易故障诊断法.....................................................14

7.1.2液压系统原理图分析法...............................................14

7.1.3其它分析法.........................................................15

致谢........................................................................16

参考文献........................................................................17

第一章绪论

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。

1.1液压技术

液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。

在各部件制造中，对密封性、耐久性有很高的技术要求，目前在液压部件制造中已广泛采用——滚压工艺，很好的解决了圆度、粗糙度的问题。

特别是液压缸制造中广泛应用。

液压工具可以解决液压制造各种问题。

1.1.1液压系统的组成

一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。

动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。

液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。

执行元件（如液压缸和液压马达）的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。

控制元件（即各种液压阀）在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。

根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。

压力控制阀又分为溢流阀（安全阀）、减压阀、顺序阀等；

流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；

方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。

根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。

液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。

1.1.2液压技术的发展状况

水压传动同电气传动、机械传动一样，是能量传动过程的重要组成部分，液压技术是水压传动主要技术手段。

二十世纪以来，液压技术有了突飞猛进的发展，已经成为当今机械制造业中不可缺少的技术手段之一。

传统的液压技术由于受到介质、材料和工艺等方面的限制，使其有一定的局限性，存在着环境、噪声污染严重、效率低下和容易泄漏等方面的缺点。

随着科学技术理论和技术的创新，液压技术发生了革命性的变革，有最初的水压阶段发展到油压阶段，再到现今的采用高科技介质的水压系统。

液压技术与电子技术、控制技术和计算机技术相结合，实现了机电一体化集成，并向自动化、智能化和网络化方向发展。

目前，在密封技术上也有较大程度的提高。

新一代液压技术具有节能、环保等特点。

液压技术在各个行业应用较为广泛，其中应用不仅仅局限于环境、采矿业、电力系统、航空业等行业，而且越来越广泛应用于机械制造业中。

液压技术在农业机械、工程机械和装配机械制造业中均取得了重大的成就。

在科技飞速发展的今天液压技术必须充分发挥自身优点和借鉴其他领域的先进技术成果，在多个行业中保持着竞争力。

1.2液压技术在机械制造业中的发展趋势

二十一世纪进入信息化的时代，机械技术正发生着日新月异的变革。

液压技术源于传统的机械技术，那个过与现代化产业相结合，融合了控制理论、精密制造、新材料、自动化和智能化的检测、传感器以及信息技术等，实现了机液一体化。

现代化液压技术具有高效、节能、环保、低成本等优点，在机械制造业中持续保持重要和关键的地位。

液压技术具有着多样性和复杂性，在机械制造业中应充分发挥其潜能，进一步通过机械制造业的带动，积极引进国外先进的液压技术。

通过国内液压技术领域的不懈努力，构建具有自己特色和门类齐全的液压技术。

我国的液压技术不断向节能化、自动化、不断创新材料、技术和工艺方向发展。

同时，在机械制造过程中更加注重生产安全和环保性能的改善，为国内机械制造业创造良好的基础条件。

第二章液压技术在工程机械领域中的应用

2.1液压技术在工程机械行走驱动中的应用

行走驱动系统是工程机械的重要组成部分。

与工作系统相比，行走驱动系统不仅需要传输更大的功率，要求器件具有更高的效率和更长的寿命，还希望在变速调速、差速、改变输出轴旋转方向及反向传输动力等方面具有良好的能力。

于是，采用何种传动方式，如何更好地满足各种工程机械行走驱动的需要，一直是工程机械行业所要面对的课题。

尤其是近年来，随着我国交通、能源等基础设施建设进程的快速发展，建筑施工和资源开发规模不断扩大，工程机械在市场需求大大增强的同时，更面临着作业环境更为苛刻、工况条件更为复杂等所带来的挑战，也进一步推动着对其行走驱动系统的深入研究;

这里试图从技术构成及性能特征等角度对液压传动技术在工程机械行走驱动系统的发展及其规律进行探讨。

2.1.1传动方式

工程机械行走系统最初主要采用机械传动和液力机械传动（全液压挖掘机除外）方式。

现在，液压和电力传动的传动方式也出现在工程机械行走驱动装置中，充分表明了科学技术发展对这一领域的巨大推动作用。

1、机械传动

纯机械传动的发动机平均负荷系数低，因此一般只能进行有级变速，并且布局方式受到限制。

但由于其具有在稳态传动效率高和制造成本低方面的优势，在调速范围比较小的通用客货汽车和对经济性要求苛刻、作业速度恒定的农用拖拉机领域迄今仍然占据着霸主地位

2、液力传动

液力传动用变矩器取代了机械传动中的离合器，具有分段无级调速能力。

它的突出优点是具有接近于双曲线的输出扭矩-转速特性，配合后置的动力换挡式机械变速器能够自动匹配负荷并防止动力传动装置过载。

变矩器的功率密度很大而负荷应力却较低，大批生产成本也不高等特点使它得以广泛应用于大中型铲土运土机械、起重运输机械领域和汽车、坦克等高速车辆中。

但其特性匹配及布局方式受限制，变矩范围较小，动力制动能力差，不适合用于要求速度稳定的场合

与机械传动相比。

液压传动更容易实现其运动参数（流量）和动力参数（压力）的控制，而液压传动较之液力传动具有良好的低速负荷特性。

由于具有传递效率高，可进行恒功率输出控制，功率利用充分，系统结构简单，输出转速无级调速，可正、反向运转，速度刚性大，动作实现容易等突出优点，液压传动在工程机械中得到了广泛的应用。

几乎所有工程机械装备都能见到液压技术的踪迹，其中不少已成为主要的传动和控制方式。

极限负荷调节闭式回路，发动机转速控制的恒压，恒功率组合调节的变量系统开发，给液压传动应用于工程机械行走系提供了广阔的发展前景。

与纯机械和液力传动相比，液压传动的主要优点是其调节的便捷性和布局的灵活性，可根据工程机械的形态和工况的需要，把发动机、驱动轮、工作机构等各部件分别布置在合理的部位，发动机在任一调度转速下工作，传动系统都能发挥出较大的牵引力，而且传动系统在很宽的输出转速范围内仍能保持较高的效率，并能方便地获得各种优化的动力传动特性，以适应各种作业的负荷状态。

在车速较高的行走机械中所采用的带闭式油路的行走液压驱动装置能无级调速，使车辆柔和起步、迅速变速和无冲击地变换行驶方向。

对在作业中需要频繁起动和变速、经常穿梭行驶的车辆来说这一性能十分宝贵。

但与开式回路相比，闭式回路的设计、安装调试以及维护都有较高的难度和技术要求。

借助电子技术与液压技术的结合，可以很方便地实现对液压系统的各种调节和控制。

而计算机控制的引入和各类传感元件的应用，更极大地扩展了液压元件的工作范围。

通过传感器监测工程车辆各种状态参数，经过计算机运算输出控制目标指令，使车辆在整个工作范围内实现自动化控制，机器的燃料经济性、动力性、作业生产率均达到最佳值。

因此，采用液压传动可使工程机械易于实现智能化、节能化和环保化，而这已成为当前和未来工程机械的发展趋势。

2.2工程机械液压控制系统

液压系统动力匹配及控制技术在国外起步较早，发展较快，很多技术在国外使用后很快进入中国市场，目前国内主要停留在引进-模仿阶段，并没有自己的专有技术,这里进行简单陈述

2.2.1定量泵设计方法

在早期的工程机械系统设计中，采用定量泵设计的原则是：

系统的最大工作流量（Q）与最大工作压力（P）的乘积即系统的最大输出功率（N）不能超出柴油机额定功率（Nj）。

但在一般工况下功率利用系数太低，且无法施展较强的控制功能，因而性能不佳。

目前在小吨位（5～50t）汽车起重机和随车起重机等产品中仍在使用。

2.2.2单泵恒功率控制技术

在单泵控制系统中，一般通过变量控制机构实现对变量泵排量的控制，在最早的恒功率控制技术中，通过对变量机构两根弹簧弹力的不同设定，能实现对变量泵输出流量的控制，其工作曲线为折线，当系统压力达到第一根弹簧设定力后，变量泵排量开始减小。

当系统压力克服第二根弹簧设定力后，变量泵变量曲线斜度发生变化。

通过以上控制，使其变量曲线上P、Q乘积的离散值趋近于常数C。

通过以上控制大大提高了柴油机功率的利用系数，又能保证柴油机不会因过载熄火。

现在开发的恒功率控制技术中，通过杠杆原理对变量控制机构进行了改进，使其功率曲线近似为反比例曲线，功率利用系数更高。

2.2.3双泵恒功率控制技术

在双泵或多泵系统中，由于存在多泵之间功率分配的技术难题，如何使柴油机功率合理地分配到各泵，使各执行机构协调工作，尽可能发挥其最大效能，最大程度发挥出发动机功率成为关键。

目前，这方面的控制技术有不同的组合形式。

1）分功率控制技术

分功率控制是根据各泵所负责的执行机构实际需用功率，将柴油机功率按一定比例分配给各泵。

在分功率控制中，每个泵均有独立的变量控制机构，使执行机构在预先设定的工作曲线上工作。

但分功率控制的最大缺点是不能充分利用发动机功率，当某个泵因某种情况不需要工作时，其功率不能给另一个泵使用而白白浪费，因此极易出现“大马拉小车”的现象，无法满足大型工程机械的使用要求。

2）总功率控制技术

总功率控制系统共用一个变量机构，因此各泵流量相同，作用在弹簧上的压力是多泵工作压力之和，当多泵压力之和的1/2达到弹簧设定值后，主泵开始变量，其变量原理与单泵恒功率的相同。

总功率控制可以实现多泵功率互补，当其中一个泵不工作时，其功率可被其他泵使用，柴油机功率利用系数大大提高。

其最大缺点是能量损失大。

因各泵工作流量相同，当其中某泵负责的执行机构不工作时，主泵仍输出大流量，多余流量必然会转化为热量。

总功率控制另一个缺点是无法实现对多执行机构不同速度的控制。

3）交叉传感控制技术

交叉传感控制系统是上世纪80年代日本在总功率控制和分功率控制基础上研制出的一种新型功率控制技术。

它是在分功率控制基础上，将两个泵工作压力实现交叉控制，即每个泵各自有变量机构，各自流量可以不同，当其中一个泵的功率利用小于总功率的50%时，多余功率可被另一个泵利用，当两个泵的功率利用系数都达到50%时，每个泵都利用总功率的50%。

交叉传感控制技术集中了总功率控制和分功率控制的优点，摒弃了它们的缺点，较为理想。

但仍不能全部利用柴油机功率，而且功率分配在多执行机构同时工作，当某泵所负责的执行机构工作速度调至很低且负荷较大时，因交叉传感已将压力反馈给另一个泵，此时另一个泵最多只能利用50%的功率，而第一个泵却没有用完50%的功率，显然在这种工况柴油机功率利用系数仍然偏低。

4）负反馈交叉传感功率控制技术

交叉传感控制技术虽然在某种程度最大限度地利用了柴油机功率，但只限于两个主泵之间。

而对于多泵控制系统，由于各泵并不同时处于工作状态，或者即使都处于工作状态，但并不同时以最大排量或最大压力工作，这样还是无法准确确定变量泵的实际输出功率，易造成功率设定超载或过于保守。

上世纪90年代开发的负反馈交叉传感功率控制技术将其他泵的压力反馈至主泵的功率控制口，当其他泵不工作时，反馈压力为0，主泵在最大功率点工作，当其他泵工作后，系统根据反馈压力自动将主泵设定功率降低。

这种控制不仅可使各泵所利用的功率实现互补，还可以最大限度地提高主泵输出功率。

负反馈交叉传感功率控制技术由于交叉传感在功率控制上自身的缺陷，随着被反馈液压泵数量的增加，这种控制方法不仅效果越来越不理想，而且难度越来越大，系统也过于复杂。

5）计算机控制功率优化控制技术

综上所述，传统动力匹配及控制技术，虽取得了明显的效果，但都未能从根本上解决问题。

随着计算机技术的发展，20世纪90年代以来，国外很多公司将计算机技术成功地应用到动力匹配及控制技术中，取得了良好的效果。

传统的恒功率控制中，控制系统与柴油机的匹配非常保守，液压泵的输出转矩要远低于柴油机最大输出转矩，且当柴油机性能下降时易使柴油机转速下降导致熄火。

浙江大学流体传动及控制国家重点试验室新建的节能试验台，采用计算机功率优化控制系统。

它设有多种工作选择模式和怠速模式，用户可按负载大小和实际工作需要进行选择，每一个工作模式对应于一定的油门位置。

当设定好一定的工作模式后，计算机向步时电机发出输出指令，给定一个油门开度，同时控制系统可根据工作模式，在系统数据库中查出该油门开度下的柴油机目标转速。

该系统还有一个输出模式选择，即最大功率模式和最节省燃油模式。

在设定了功率模式和输出模式后，通过检测柴油机的工作转速的变化可对油门和主泵排量进行按比例无级控制，从而使柴油机始终在目标转速范围内工作。

　　目前该项研究仅停留在试验阶段，该控制系统中，工作模式在CPU中进行预先设定，因此用户必须在CPU规定的模式下进行选择，可选模式受到限制，无法满足用户各项使用要求。

在混凝土泵车行业，目前三一重工开发出的柴油机转速闭环控制装置，利用PLC中的PID控制指令对柴油机输出转速进行PID调节，有效地减少了柴油机工作转速在液压系统输出功率加大后造成的波动，使控制系统在不同负荷下都能维持同一工作转速。

该控制系统提高了整机输出功率和工作效率，使柴油机在较低转速工作时不会因过载产生怠速或熄火现象，因此液压系统和柴油机之间的匹配得以优化。

但该控制系统只是实现了对柴油机工作转速的闭环控制，在系统超载产生柴油机失速后，只是通过加大油门开度实现转速的恒定，并没有实现对液压泵排量的控制，因此并没有真正实现对液压系统和柴油机之间的最佳匹配和控制，而且当柴油机在较高转速工作时，控制效果并不理想。

计算机功率优化控制技术的出现，不但使柴油机和匹配实现最优化，还使液压系统更趋于简单化。

6）存在的主要问题

目前国内对液压动力匹配的核心技术多集中在国外专业公司手中，国内缺乏自主创新能力，无法对现有产品进行必要的改进和提高；

系统数学模型建立较为复杂，很多研究还集中在定性方面，缺乏理论计算基础；

对柴油机技术、液压系统控制技术、电气控制（主要涉及PLC控制领域）3者应进行有效接口，提出系统控制方案；

对柴油机、液压等系统缺乏必要的测试手段。

第三章工程机械液压系统的维护

对机械化施工企业来说，工程机械技术状况的良好与否是企业能否正常生产的直接因素。

就液压传动的工程机械而言，液压系统的正常运行是其良好技术状况的一个主要标志。

合格的液压油是液压系统可靠运行的保障，正确的维护是液压系统可靠运行的根本。

为此，本人根据工作实践，就一般作业环境中工程机械液压系统的维护作一粗略的探讨。

3.1选择适合的液压油

　　液压油在液压系统中起着传递压力、润滑、冷却、密封的作用，液压油选择不恰当是液压系统早期故障和耐久性下降的主要原因。

应按随机《使用说明书》中规定的牌号选择液压油，特殊情况需要使用代用油时，应力求其性能与原牌号性能相同。

不同牌号的液压油不能混合使用，以防液压油产生化学反应、性能发生变化。

深褐色、乳白色、有异味的液压油是变质油，不能使用。

3.2防止固体杂质混入液压系统

　　清洁的液压油是液压系统的生命。

液压系统中有许多精密偶件，有的有阻尼小孔、有的有缝隙等。

若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等，危及液压系统的安全运行。

一般固体杂质入侵液压系统的途径有：

液压油不洁；

加油工具不洁；

加油和维修、保养不慎；

液压元件脱屑等。

可以从以下几个方面防止固体杂质入侵系统：

1）　加油时

　　液压油必须过滤加注，加油工具应可靠清洁。

不能为了提高加油速度而去掉油箱加油口处的过滤器。

加油人员应使用干净的手套和工作服，以防固体杂质和纤维杂质掉入油中。

2）　保养时

　　拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检测孔、液压油管等部位，造成系统油道暴露时要避开扬尘，拆卸部位要先彻底清洁后才能打开。

如拆卸液压油箱加油盖时，先除去油箱盖四周的泥土，拧松油箱盖后，清除残