液压 结课作业.docx

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液压结课作业

姓名：

包红刚学号：

122080201055学院：

机电学院

现代化工程机械机电液控制的发展

液体静压传动技术起源于著名的“帕斯卡原理”，在1650年由法国人帕斯卡提出来的，如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。

1795年英国约瑟夫·布拉曼，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。

1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。

第一次世界大战（1914-1918）后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。

液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间才开始进入正规的工业生产阶段。

1925年维克斯发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。

20世纪初康斯坦丁·尼斯克对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动（液力联轴节、液力变矩器等）方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。

液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，是控制工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。

因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。

液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。

液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。

液压技术渗透到很多领域，不断在民用工业、在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。

现今，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。

如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。

液压控制技术与现代社会中人们的日常生活、工农业生产、金额学研究活动产生着日益密切的关系，已成为现代机械设备和装置中的基本技术构成、现代控制工程的基本技术要素和工业及国防自动化的重要手段，并在机械制造及汽车工业，能源与冶金工业，铁路和公路工程，建材、建筑、工程机械及农林牧机械，轻工、纺织及化工机械，航空航天工程、河海工程及武器装备和计量质检。

装置、特种设备及公共设施等几乎所有技术领域中日益广泛应用。

随着应用了电子技术、计算及技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的发展和应用，液压传动技术也在不断创新。

液压传动技术已成为工业机械、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。

其发展趋势主要有以下几方面：

1、降低能耗和提高效率

降低能耗和提高效率是提高液压技术和电气及机械传动竞争力的重要措施。

为此必须解决以下问题：

a）采用负荷传感、电子负荷控制和二次调节技术等措施提高液压系统的传动效率b）合理选用原件和设计液压系统，以较少功率损失c）选用新型密封、减摩材料和静压技术，以减少摩擦损失d）发展新型节能元件和采用新的技术，达到节能的目的

2、防止泄露、降低噪声

防止泄露、降低噪声以满足不断提高的环保要求。

主要措施有：

a）进一步改进密封和连接技术，尽量减少泄漏点b）选择低噪声液压元件，并合理设计液压系统c）正确安装管路，采用高压软管和蓄能器，以降低管路振动噪声

3、机电液一体化

（1）、采用数字电子回路

（2）、实现电子技术和液压元件的一体化

（3）、现代控制原理的广泛应用

（4）、采用现场总线技术

以下是对履带式起重机的回转，卷扬（提升），行走液压系统工作原理的分析：

1.回转液压系统

回转回路由斜轴式轴向柱赛马达提供驱动动力，一般由齿轮泵单独供油，组成单泵单回路开式系统，并由溢流阀限定系统压力。

多盘制动器设置在液压马达和回转装置之间，制动器是液压释放，弹簧上闸。

  回转工作时，先释放常闭式阀制动器，用减压式先导阀油路控制三位六通液控换向阀来换向，从而达到左、右回转的目的。

在换向阀中位时，由于其滑阀机能为“y”型，液压马达停止回转，并能向系统补油。

1.1 回转液压回路

  典型回转液压回路如下图1.1所示。

回转液压回路由回转液压马达、制动阀和控制阀组成。

转换控制阀时，从P1泵来的液压油通过增压器经控制阀驱动液压马达。

液压马达产生的扭矩经减速器增大，通过回转小齿轮与回转支承的大齿圈啮合使回转台转动。

回转制动阀由液控滑阀、溢流阀和单向阀组成。

液控滑阀是个液压转换阀，它自动地截断和节流从回转马达排出的油液，对回转马达起到保持和平衡的作用。

当回转马达的进油侧或排油侧的压力油达到设定值时，溢流阀使压力油旁流到低压通路侧，对回转马达起到安全回路的作用。

从泵到马达的压力油通过单向阀截断从回转马达排出的油液，对回转马达起到吸入阀和保持阀的作用。

1.2 平衡作用

  在回转马达加速过程中，由于马达超速旋转，供油侧L通路的压力降低，该测滑阀的液控压力也降低，这促使滑阀移向中位，因此滑阀在D处时节流马达排出油液，结果使回转马达的排油侧产生背压，犹如制动力作用于回转马达，阻止马达超速。

由于上述动作，尽管起重机有回转惯性，但当回转马达需要反方向转动时，回转马达的旋转方向就被平稳地改变。

  溢流阀的设定压力可以通过转动调节螺丝来进行调整。

调解螺丝转一圈，压力升高会降低12MPa。

设定压力为7.5～21MPa，它取决于起重机的状况，但不要超过最高压力0.5MPa。

图1.1回转液压回路

1.3 回转控制阀

  如下图1.2所示，回转控制阀是一个单联控制阀，它包括截流卸荷相结合的控制部分以及溢流阀、单向阀。

该阀的特点在于用流量调节阀保持压力油排出的流量。

图1.2回转控制阀图1.3控制阀的作用

1.主阀体2.P壳体（输入从泵来的液压油，装有溢流阀和单向阀）

3.T壳体（专用）4、5.螺栓

1.3.1控制阀的工作原理

（1）阀芯的中位时

如上图1.3所示，从泵来的液压油进入P1口，通过a、b和卸荷口d到e，进入T壳体的油液到达流量调节阀。

此时，流量调节阀的柱塞被弹簧推向右侧，油液通过柱塞内的g孔流向P2。

该油液在g段的两侧产生压力差，方向向左。

柱塞受弹簧力和压力差的作用，当后者克服前者时柱塞向左移动，结果柱塞上的h孔和i孔连通，过量的油液经过i段从k口排到T口。

这个阀用来防止柱塞开启流到P2口的油液通过g孔的流率超过25L/min。

用P2口的液压油的流量控制驱动冷却马达的最大速度。

（2）转换控制芯时

推动阀芯时，卸荷通过d段被截断，压力油通过单向阀从L段流到A口驱动回转马达。

从回转马达排出的油液进入B口而后导入T壳体的f段。

如果由于载荷回路压力达到溢流阀的设定值，溢流阀工作保证设备安全，拉动阀芯时，压力油流经P1—a—c—L—B的通路和A—f，使马达反转。

1.3.2回转制动阀的作用

  参见下图1.4，回转油路7有主泵P1供油，由多路阀组2中的B4—B2联换向阀控制换向，它由减压阀式先导阀4进入液压操作。

回转液压马达是一台曲轴连杆式低速大扭矩马达，工作压力18MPa，扭矩为1920N•m。

图1.4回转制动阀工作原理

1.制动阀部分2.制动端弹簧3.过载阀部分4、5.单向节流阀6、7.控制端缸大、小腔

回转制动阀包括过载阀和制动阀两部分。

过载阀调定压力为18MPa。

制动阀具有以下几点主要作用：

（1）平稳启动作用。

由于制动阀1的两端控制油路上均设有单向节流阀4和5，故使启动平稳，无冲击。

（2）限速、补油作用。

当液压马达在任何情况下有失速现象时，由于液压泵对液压马达进油腔的供油不及时，制动阀1将因液控断压力不足而将向中位方向移动，从而使液压马达回油口逐渐关小，起到限制作用。

在极限情况下失速严重时，液压马达制动阀完全可回至中位，使回油通路切断，马达停止旋转，这时，进油端将会出现负压现象，可通过中位单向阀进行补油。

 （3）制动、锁紧作用。

液压马达在制动时，由于液压泵来的进油中断（换向阀处于中位时），制动阀回中位。

此时，中位的两个单向阀将对液压马达起到可靠的锁定作用。

2.卷扬液压系统工作原理

卷扬液压系统有马达旋转回路、限速回路、离合器制动器回路和自由落钩回路等部分组成（见下图2.1）。

2.1马达旋转回路

  马达旋转回路部分由变量液压马达、背压阀、溢流阀和方向控制阀组成。

  马达卷上时,P1泵来的压力油经方向控制阀和单向阀进入马达,使马达旋转。

从马达排出的液压油经方向控制阀回油箱。

马达卷下时,P1泵来的压力油经方向控制阀直到马达,同时液控压打开平衡阀,接通回油路,马达排出的液压油经平衡阀和方向控制阀回到油箱。

  背压阀是由平衡阀、单向阀、过载溢流阀集合成一体的组合阀。

过载溢流阀的设定压力为18MPa。

平衡阀设定的控制压力为3MPa。

过载溢流阀的作用是防止马达卷上的过载,当压力油达到18MPa时过载溢流阀打开,使压力降低。

平衡阀的作用是使马达平稳地卷下,防止所吊重物超速下降。

  溢流阀的设定压力为10MPa。

它的作用是防止马达卷下时供油压力过高。

当卷下时油压达到10MPa溢流阀打开,使压力降低。

卷扬液压马达是旋转斜盘式轴向柱塞变量马达（如下图2.2），马达的变速是通过改变斜盘倾角达到改变马达扭矩和转速的。

斜盘倾角的变化范围是160，即60～220。

变速踏板通过连杆机构与马达的变速杆相连。

图2.2旋转斜盘式轴向柱塞马达变量原理图

旋转斜盘的变化过程是：

移动方向控制阀。

P1泵来的压力油分两路通往马达的变量安装阀。

一路通过方向控制法、变量安全阀到达控制斜盘的上柱塞油路已于油箱相通，是斜盘处于最大倾角（220）；另一路通过节流单向阀到安全阀的控制端。

当油压达到变量安全法的设定压力时，安全阀右移接通变量柱塞与变量控制阀油路。

当马达变速时，踏动加速板拉动变速杆使变量控制阀向左移位，压力油通过变量控制阀到达斜盘的下柱塞油路，同时上柱塞的油路与油箱相通，斜盘倾角变小。

随着斜盘倾角的变化，由于随机购的作用，变量控制阀又回到中位，斜盘上下柱塞油路被切断，斜盘倾角固定，马达旋转加快。

当松开加速踏板时，由于加速杆回位弹簧的作用，变量控制阀移到左位，压力油与斜盘的上柱塞油路接通，下柱塞油路仍与油箱接通，斜盘回到最大倾角，加速停止。

斜盘回到最大倾角的过程中又由于随动机构的作用，使变量控制阀回到中位，切断变量柱塞的油路，斜盘位置锁定。

当方向控制阀回到中位时，卷扬马达旋转停止，P1泵的压力油回油箱，变量安全阀控制端的液压油通过节流阀泄压，安全阀平稳的回到右位。

控制斜盘的下柱塞油路与油箱接通，上柱塞油路与压力油路相通，又恢复初始状态。

图2.1卷扬液压系统工作原理

3.行走液压系统

图3.1为行走液压系统图。

它由主液压泵（带变量油缸）、补油泵、液压马达（带伺服油缸）、控制阀等组成。

图3.1行走液压系统图

1.油箱2.主液压泵3、17.伺服油缸4.补油泵5.滤清器6.压力补偿阀（DA控制阀）7.高压切断阀8.前进后退阀9.微动阀10.高压溢流阀（过载阀）11.低压溢流阀（补油阀）12、14、18.单向阀13.液压马达15.前进后退梭形阀16.伺服阀19.油冷却器20.分动箱