安阳工学院液压传动技术的应用毕业论文

ANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY专科毕业论文液压传动技术的应用THEAPPLICATIONOFHYDRAULICDRIVETECHNOLOGY系（院）名称专业班级学生姓名_指导教师姓名（四号宋体）指导教师职称（四号宋体）2012年5月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名日期指导教师签名日期使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名日期目录摘要1关键词1ABSTRACT2KEYWORDS2引言3第一章液压传动技术概述311液压传动系统的工作原理312液压传动系统的组成413液压传动系统图的图形符号614液压传动技术的特点8第二章液压传动技术的创新发展921液压现场总线技术9211液压现场总线技术的定义9212现场总线技术在液压系统应用中的特点922水压元件及系统10221水压传动技术概述10222水压传动技术特点11223水压传动技术的应用及展望1123液压节能技术11第三章液压传动技术的应用1331液压传动技术应用概述1332液压传动技术在各个领域中的应用举例14321工程机械代表液压挖掘机14322汽车工业代表减震器15323制造行业代表机床17第四章液压传动术在应用过程中存在的问题1941工作介质的污染与控制19411工作介质的污染19412工作介质污染的危害19413工作介质污染的控制1942困油现象20421困油现象的产生20422困油现象的消除2043空穴现象21431空穴现象的产生21432空穴现象的危害21433空穴现象的解决措施2144液压冲击22441基本概述22442液压冲击的危害22443产生液压冲击的原因22444减小液压冲击的主要措施23结论24致谢25参考文献261液压传动技术的应用摘要液压传动技术是实现现代传动与控制的关键技术之一。17世纪帕斯卡提出了著名的帕斯卡定理，奠定了液压传动的理论基础；18世纪末英国制成了世界上第一台水压机；第二次世界大战期间，由于当时军事工业的需要，出现了动作准确、反应迅速、驱动功率大的液压传动装置，并应用于飞机、大炮和坦克，而且在舰艇上也出现了电液控制阀及其伺服系统，推动了液压传动技术的发展。之后，液压技术迅速从军事领域转向民用工业，如今该技术在工程机械、机床工业、汽车制造、冶金矿山、航天航空等工业领域，得到了广泛的应用与普及。关键词液压传动执行元件伺服系统工程机械2THEAPPLICATIONOFHYDRAULICDRIVETECHNOLOGYABSTRACTHYDRAULICTECHNOLOGYISTHEREALIZATIONOFTHETRANSMISSIONANDCONTROLISONEOFTHEKEYTECHNOLOGIESINSEVENTEENTHCENTURY,PASCALPROPOSEDTHEFAMOUSPASCALTHEOREM,LAIDTHETHEORETICALFOUNDATIONOFHYDRAULICTRANSMISSIONATTHEENDOFTHEEIGHTEENTHCENTURYENGLANDMADETHEWORLDSFIRSTHYDRAULICMACHINEDURINGTHESECONDWORLDWAR,THEMILITARYNEEDSOFINDUSTRY,APPEAREDACCURATEACTION,RAPIDRESPONSE,LARGERDRIVINGPOWERHYDRAULICTRANSMISSIONDEVICE,ANDISAPPLIEDTOTHEAIRCRAFT,ARTILLERYANDTANKSINSHIPS,ANDALSOAPPEAREDONTHEELECTRICHYDRAULICCONTROLVALVEANDSERVOSYSTEM,PROMOTETHEDEVELOPMENTOFHYDRAULICTRANSMISSIONTECHNOLOGYLATER,HYDRAULICTECHNOLOGYRAPIDLYFROMMILITARYTOCIVILIANINDUSTRY,NOWTHETECHNOLOGYINENGINEERINGMACHINERY,MACHINETOOLSINDUSTRY,AUTOMOBILEMANUFACTURING,METALLURGICALANDMINING,AEROSPACEANDOTHERINDUSTRIALFIELDS,OBTAINEDTHEWIDESPREADAPPLICATIONANDPOPULARIZATIONKEYWORDSHYDRAULICTRANSMISSIONEXECUTIVEELEMENTSERVOSYSTEMENGINEERINGMACHINERY3引言自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史。直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。本世纪60年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计CAD、计算机辅助测试CAT、计算机直接控制CDC、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。第一章液压传动技术概述11液压传动系统的工作原理液压传动的工作原理，可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明。图11液压千斤顶工作原理图1杠杆手柄2小油缸3小活塞4，7单向阀5吸油管6，10管道48大活塞9大油缸11截止阀12油箱图11是液压千斤顶的工作原理图。大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。12液压传动系统的组成液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。下面分析一种驱动工作台的液压传动系统。5图12机床工作台液压系统工作原理图1工作台2液压缸3活塞4换向手柄5换向阀6，8，16回油管7节流阀9开停手柄10开停阀11压力管12压力支管13溢流阀14钢球15弹簧17液压泵18滤油器19油箱如图12所示，它由油箱、滤油器、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、接头组成。其工作原理如下液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，在图12A所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。如果将换向阀手柄转换成图12B所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。6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小，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。这种现象正说明了液压传动的一个基本原理压力决定于负载。从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成1、能源装置它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。2、执行装置它是把液压能转换成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。3、控制调节装置它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。4、辅助装置上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。5、工作介质传递能量的流体，即液压油等。13液压传动系统图的图形符号7图13机床工作台液压系统的图形符号图1工作台2液压缸3油塞4换向阀5节流阀6开停阀7溢流阀8液压泵9滤油器10油箱图12所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号GB78676”。我国制订的液压系统图图形符号GB78676中，对于这些图形符号有以下几条基本规定。1、符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。2、元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。83、符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。图13所示为图12A系统用国标GB78676液压系统图图形符号绘制的工作原理图。使用这些图形符号可使液压系统图简单明了，且便于绘图。14液压传动技术的特点液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点1、由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。2、液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的1213。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至00025N/W牛/瓦,发电机和电动机则约为003N/W。3、可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。4、传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。5、液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。6、液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。7、液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的缺点是1、液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。2、液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。93、为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。4、液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。5、液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。第二章液压传动技术的创新发展21液压现场总线技术211液压现场总线技术的定义现场总线是连接智能化仪表和自动化系统的全数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线控制系统简化为工作站和现场设备两层结构，它可以看作是一个由数字通讯设备；和监控设备组成的分布式系统从计算机角度看，现场总线是一种工业网络平台；从通信角度看，它是一种新的全数字串行、双向、多路设备的通信方式；从工程角度看，它是一种工厂结构化布线。随着现代制造技术的快速发展，流体控制技术和电子控制技术的结合越来越紧密，在液压领域越来越多的人开始使用或关注总线技术在液压系统中的应用，液压技术人员也越来越感受到现场总线技术的优越性。液压系统是在液压总线的供油路和回油路间安装数个开关液压源，与其各自的控制阀、执行器相连接。开关液压源包括液感元件、高速开关阀、单向阀、液容元件。根据开关液压源功能不同，它可组合成升压或降压增流型开关液压源。由于将开关源的输入端直接挂在液压总线上，通过高速开关方式加以升压或降压增流。该系统克服了传统液压系统无法实现升压以及降压增流的问题，最终输出与各执行器需求相适应的压力和流量。212现场总线技术在液压系统应用中的特点1、经济性；任何一种新技术新产品的开发与使用，其成本是首先需要考虑的因素之一，总线技术也不例外。设计开发总线技术产品的初衷之一就是降低系统及工程成本。所以，应用单位使用总线产品和供应商提供产品的第一前提应该是以降低总线系统的使用成本为目的。2、按IEC611313标准的柔性化程序，易学、易懂，可操作性强。103、可靠性、可维护性；现场总线技术采用总线代替一对一的I/O连线。对于大规模I/O系统来说，减少了由接线点造成的不可靠因素，同时系统具有在线故障诊断，报警记录功能；可完成现场液压系统的远程参数设定、修改等参数化工作，增强了系统的可维护性。4、友好的人机对话界面，可方便进行液压系统的参数修改和故障监控。5、满足所有有关人身安全、电磁兼容、抗冲击及抗震动的重要标准。6、相对于传统的液压比例控制系统更具有其价格竞争优势。22水压元件及系统221水压传动技术概述用水作介质的液压元件古而有之，最早的液压设备就是用水的。今灭随便一个洗车店里都装备了带容积式泵的高压清洗机这样的水液压设备。但后来所谓“水压机”的介质中也添加了许多东西以满足方方面面的性能要求，其实是一种乳化液。后来发展的“难燃液压液”有几种也是水基的。在某种意义上，液压技术的发展是一个元件与工作介质互相适应和协调发展的历史。液压介质性能水平的提高对于现代液压技术的发展功不可没。现在所谓的水液压元件企图用普通水或天然海水作为介质，所有技术难点就都集中到了元件本身。液压元件的发展越来越依赖于材料科学和制造技术的进步，这在水液压元件中体现得尤为突出。在现代技术条件下，造出能在密封、润滑、抗蚀等性能方面适应纯水甚至海水介质的液压元件是可能的，当然由于无法同时改进介质的相关特性，水液压装置的性能，特别是性价比较高之元件和介质都经过多年“磨合”和优化的传统液压装置会大打折扣，一般也只能在水的冰点以上才能运行。水上和水下作业的船只和装置上，以及用高压水工作的设备中如高压水清洗、切割设备、消防设备和艺术喷泉等，使用直接从外界吸水和向外排水的开式循环的水液压系统有其必要性和合理性。水压传动技术就是基于绿色设计和清沽生产技术而重新崛起的一门新技术。是新型工业化发展进程中出现的一门绿色新技术。由于水具有清洁、尤污染、廉价、安全、取之方便、再利用率高、处理简单等突出优点，用其取代矿物油作为液压系统工作介质时不仅能够解决未来因石油枯竭带来的能源危机，而且能够最大限度地解决因矿物油泄漏和排放带来的污染与安全问题，最符合环境保护以及可持续发展的要求，使得人们开始重新考虑和认识到将这一清洁能源作为液压系统工11作介质的重要性，并已引起人们的普遍关注，成为现代水压传动技术发展的最直接动力。222水压传动技术特点1、资源丰富，来源广泛，再利用率高。水是地球上最为丰富且与世共生的资源，在水压传动系统应用的整个周期内，可多次回收，重复使用，且不易变质2、水是一种无毒无污染资源，对人体和环境尢害。有利于提高T作环境的舒适性和安全性，排除的液体不需作任何处理即可直接排放，从根本上消除油压传动系统冈泄漏和排放而造成的牛产与环境污染。3、阻燃性好，安全性高。特别适合高温、核辐射和明火等场合下的应用，有效地解决油压传动所带来的易燃、易爆、油蒸汽对人体的危害等安全问题以及核辐射造成的液油变质和放射性污染等问题。4、处理技术与工艺简单，系统的运行与维修费用低。水长时间使用不会变质，使用前后的水处理简单；而且系统在航运、水下作业、潜艇等水环境下工作时，不用油箱、冷却装置，大大简化了系统。223水压传动技术的应用及展望随着科学技术的进步，水压产品及技术取得了较大的进展，目前，不仅水压泵形式增多了，符合ISOCETOP连接尺等各标准规格的各种阀，甚至叠加阀、比例阀和连续可调的流量控制阀都形成了产品系列，配套用的液压缸、油箱、接头零件、密封件等也一应俱有，而且在专家的指导下，用户可以根据自己的需求进行系统配组。正式推出了多种工作压力为L621MPA的作为成套机械和设备用的独立产品动力站和控制阀。在欧、美水压传动开始广泛进入食品工业、医药、化学、造纸木材加工、海上作业、核能工业、消防、工程、地质钻探、环境工程等一些对安全、清洁、环境无害要求较高的行业。一些量大面广的街道和路面清洗车以及新的铁路机械中的应用，加上传统的钢厂轧机和水压机等应用正在扩大。可见水液压作为一种更符合环保要求的传动技术，将会使流体技术在与电传动技术的竞争中得到新的支持。随着新材料、新技术的不断涌现，必将推动水压技术的发展，逐步地取代现有的油压传动系统。可以预见，水压传动这一在第一次工业革命中兴起的古老技术，通过创新发展终将成为与电气、油压、气动并列的第四种传动技术。23液压节能技术12液压传动系统能量损失包括各元件中运动件的机械摩擦损失、泄漏损失溢流损失、节流损失、输入和输出功率不匹配的无功损失几方面。机械摩擦损失、泄漏损失所占比例与所选元件本身的机械效率、容积效率、介质粘度、回路密封性以及系统组成的复杂程度有关；溢流损失、节流损失所占比例与回路和控制形式有关；而输入和输出功率不匹配的无功损失所占比例与控制策略有关。因此节能是液压技术的重要课题之一，随着节能和环保要求的日益高涨，有效活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。综观国内外液压技术发展历程，无时无刻不伴随节能的需要及创新。1、二次调节系统。二次调节静液传动系统由恒压油源、二次元件液压泵/马达、工作机构和控制调节机构等组成。二次调节系统是工作于恒压网络的压力耦联系统，通过调节二次元件斜盘倾角来改变二次元件排量，以适应负载转矩的变化，使负载按设定的规律变化。系统中的压力基本保持不变，二次元件直接与恒压油源相连，在系统中没有原理性节流损失，从而提高了系统效率。另外，蓄能器的加入，不但抑制了压力限制元件发热所引起的功率损耗。而且还通过回收、释放液压能有效提高液压系统的工作效率。2、电液负载感应系统。负载感应就是将变化的负载压力反馈到压力补偿装置或液压泵的变量调节机构，使液压系统压力与负载压力相适应，消除了系统压力过剩，由于负载感应装置与变量泵的变量调节机构联系在一起，使变量泵的流量与负载流量相适应，系统不会产生过剩流量。3、定量泵加变频调速电机电液系统。交流变频调速液压系统避免节流损耗和溢流损耗，另外，交流变频调速液压系统还大大提高了原动机异步电动机的效率，并显著改善功率因数，是其它液压调速方式所无法比拟的。利用变频器改变泵的转速，使泵的输出流量与系统所要求相适应，可以使溢流损失降至最低，有效地节约了能量。交流变频调速液压系统在大功率间歇运动的调速系统中，其优越性更为显著。4、尽可能地节省空间。采用无油压控制阀可以减少系统装置空间，依据闭回路的构成使油箱小型化，减少发热量从而不须使用冷却器。例如，采用伺服马达使液压泵正反转向，不必使用方向、流量、压力控制阀也能达到控制的效果。采用闭回路系统，可以自我形成油量补偿机能，混合式伺服系统可以使油箱控制在储存最小作动油的状态下作功，体现油箱小型化的优点。由于只在需要时使液压13泵输出必要的流量，从而将发热源控制降至最低，也就无需再加装冷却器。因为不需冷却水的循环以及减少作动油的消费量，所以也能节省资源。另外，降低噪声也依然重要。5、一体化构造。将液压泵、马达、油箱、油量补偿回路构成为一体，形成无配管的一体构造。6、省电节能的液压系统设计。高的响应速度、高的控制精度和重复精度的比例阀、比例泵、伺服阀的应用；由转速叮调的伺服电机柱塞泵、伺服马达螺杆驱动、蓄能器高速伺服组成闭环同路控制油电式高速注塑机液压系统设计和应用。有高低压双联或多联式泵、变量泵、蓄压器系统等的推出针对阀控电液系统有较大能量损失的问题，推出了泵和电液比例阀结合的负载感应型，泵和比例压力、比例流量控制阀结合的注塑机电液控制系统。第三章液压传动技术的应用31液压传动技术应用概述根据液压传动的结构及其特点，在液压系统的设计中，首先要进行系统分析，然后拟定系统的原理图，其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通过计算选择液压器件，进而再完成系统的设计和调试。这个过程中，原理图的绘制是最关键的。它决定了一个设计系统的优劣。液压传动的应用性是很强的，比如装卸堆码机液压系统，它作为一种仓储机械，在现代化的仓库里利用它实现纺织品包、油桶、木桶等货物的装卸机械化工作。也可以应用在万能外圆磨床液压系统等生产实践中。这些系统的特点是功率比较大，生产的效率比较高，平稳性比较好。液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够在更多的场合中发挥作用，也可以更加精巧的、更加灵活地完成预期的控制任务。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，14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。32液压传动技术在各个领域中的应用举例321工程机械代表液压挖掘机15液压挖掘机是一种多功能机械，目前被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量。加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐。液压挖掘机的生产制造业也日益蓬勃发展。挖掘机液压传动紧密地联系在一起，其发展主要以液压技术的应用为基础。其结构主要是由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作很复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机的重要一环。322汽车工业代表减震器当车身与车桥作往复相对运动，活塞在缸筒内往复运动，迫使减振器内的油液反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔，此时孔壁与油液的磨擦及油液分子内磨擦便形成对振动的阻力，使车身的振动能量转化为热能，从而被减振器油液和减振器壳体吸收，然后散发到大气中。16双向筒式减振器一般有四个阀即复原阀（伸张阀）压缩阀、流通阀、补偿阀。流通阀和补偿阀是一般的单向阀，弹簧力很小，1工作过程及原理1）、压缩行程当车轮滚上凸起或滚出凹坑时，减振器压缩，活塞向下运动，活塞下腔容积减小，油压升高，一部分油经流通阀流入上腔，而活塞杆体积部分的油液则推开压缩阀流回贮液筒，压缩阀对油液的节流形成压缩阻尼力。2）、复原行程当车身滚进凹坑或滚离凸起时，车轮相对车身移开，减振器拉伸，车轮相对车身移开，减振器受拉伸，活塞向上移，流通阀关闭，上腔的油液推开复原阀流入下腔，同时由于活塞杆所占用体积，上腔往下的油液不足以充满下腔所增加的体积，下腔内有一定的真空度，这时贮液筒的油液便推开补偿阀进入下腔进行补17充。2、阻尼力随速度变化特性（以复原为例）三级特性。1）低速常通缝隙节流复原阀和压缩阀的阻尼力值随活塞运动速度而变化，当车架或车身振动缓慢（即活塞运动速度低）时，油压不足以克服阀片的变形力而推开阀门，此时上腔的油液便经一些预先设置的常通的缝隙流入下腔，由于缝隙面积较小，便能产生一定的阻尼力值从而消耗了振动能量，此时阻尼力值较小；2）中速复原阀节流当车身振动加剧，活塞运动速度较高时，上腔的油压骤增，常通的缝隙已经不足以使油液通过，此时油压已达到能克服阀片的变形力时，便推开复原阀，使油液在很短的时间内通过较大的流通道流入下腔，此时阻尼力值较大；3）高速小孔节流当复原阀系达到最大阀开度后，节流方式由阀片节流变成小孔节流，此时阻尼力值会产生陡增。根据调整影响不同速度下的阻尼力的各类因素，可以实现减振器阻尼力值的三级特性。323制造行业代表机床机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为”工作母机”或”工具机”，习惯上简称机床。现代机械制造中加工机械零件的方法很多除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的4060，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。18在机床上，液压传动常应用在以下的一些装置中1、进给运动传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大部分采用液压传动；车床、六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架；铣床、刨床、组合机床的工作台等的进给运动也都采用液压传动。这些部件有的要求快速移动，有的要求慢速移动。有的则既要求快速移动，也要求慢速移动。这些运动多半要求有较大的调速范围，要求在工作中无级调速；有的要求持续进给，有的要求间歇进给；有的要求在负载变化下速度恒定，有的要求有良好的换向性能等等。所有这些要求都是可以用液压传动来实现的。2、往复主体运动传动装置龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往复直线运动，并且要求换向冲击小、换向时间短、能耗低，因此都可以采用液压传动。3、仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加工可以采用液压伺服系统来完成。其精度可达001002MM。此外，磨床上的成形砂轮修正装置亦可采用这种系统。4、辅助装置机床上的夹紧装置、齿轮箱变速操纵装置、丝杆螺母间隙消除装置、垂直移动部件平衡装置、分度装置、工件和刀具装卸装置、工件输送装置等，采用液压传动后，有利于简化机床结构，提高机床自动化程度。195、静压支承重型机床、高速机床、高精度机床上的轴承、导轨、丝杠螺母机构等处采用液体静压支承后，可以提高工作平稳性和运动精度。第四章液压传动术在应用过程中存在的问题41工作介质的污染与控制411工作介质的污染1、残留物的污染；主要指液压元件以及管道、油箱再制造、储存、运输、安装和维修过程中，带入的沙粒、铁屑、磨料、焊渣、绣片、棉纱和灰尘等，虽然经过清洗，但未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油污染。2、侵入物的污染；主要指周围环境中的污染物，例如空气、尘埃、水滴等通过一切可能的侵入点，如外露的活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所造成的液压油液污染。3、生成物的污染；主要是液压传动系统在工作过程中所产生的金属微粒、密封材料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压油液污染。412工作介质污染的危害1、固体颗粒和胶状生成物堵塞过滤器，使液压泵吸油不畅、运转困难、产生噪声；堵塞阀类元件的小孔或缝隙，使阀类元件动作失灵。2、微小固体颗粒会加速有相对滑动零件表面的磨损，使液压元件不能正常工作；同时，它也会划伤密封件，使泄漏量增加。3、水分和空气的混入会降低液压油液的润滑性，并加速其氧化变质；产生气蚀，使液压元件加速损坏；使液压传动系统出现震动、爬行等现象。413工作介质污染的控制由于液压油被污染的原因比较复杂，液压传动系统在工作过程中液压油液又在不断地产生污染物，因此，要彻底地防止污染是很困难的。为了延长液压元件的使用寿命，保证液压传动系统的正常工作，应将液压油液的污染程度控制在一定的范围内。一般常采取如下措施来控制污染1、减少外来的污染；液压传动系统在装配前必须严格清洗，用机械的方法出去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。液压传动系统在组装后也要进行全面清洗，20最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好要经过几次清洗来保证清洁。油箱通气孔要加空气滤清器，给油箱加油要用油滤车，对外露件应装防尘密封，并经常检查，定期更换。液压传动系统的维修，液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行。2、滤除系统产生的杂质；应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要定期检查、清洗或更换滤芯。3、控制液压油液的工作温度；液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用温度。定期检查更换液压油液；应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有关规定，定期检查更换液压油液。更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元件。42困油现象421困油现象的产生图421在两对齿轮所形成的封闭腔内，如图42所示。这个封闭容积先随齿轮转动逐渐减小（由右图的A到B），以后又逐渐增大（由右图的B到C）。封闭容积减小会使被困油液受挤而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用。封闭容积增大又会造成局部真空，使油产生气穴，引起噪声、震动和气蚀。这就是齿轮泵的困油现象。422困油现象的消除在齿轮的两端盖板上开卸荷槽，使封闭容积减小时通过右边的卸荷槽与压油腔相通，封闭容积增大时通过左边的卸荷槽与吸油腔相通。如图42221图42243空穴现象431空穴现象的产生在液压系统中，如果某处压力低于油液工作温度下的空气分离压时，油液中的空气就会分离出来而形成大量气泡；当压力进一步降低到油液工作温度下的饱和蒸汽压力时，油液会迅速汽化而产生大量气泡。这些气泡混杂在油液中，产生空穴，使原来充满管道或液压元件中的油液成为不连续状态，这种现象一般称为空穴现象。432空穴现象的危害空穴现象一般发生在阀口和液压泵的进油口处。油液流过阀口的狭窄通道时，液流速度增大，压力大幅度下降，就可能出现空穴现象。液压泵的安装高度过高，吸油管道内径过小，吸油阻力太大，或液压泵转速过高，吸油不充足等，均可能产生空穴现象。液压系统中出现空穴现象后，气泡随油液流到高压区时，在高压作用下气泡会迅速破裂，周围液体质点以高速来填补这一空穴，液体质点间高速碰撞而形成局部液压冲击，使局部的压力和温度均急剧升高，产生强烈的振动和噪声。在气泡凝聚处附近的管壁和元件表面，因长期承受液压冲击及高温作用，以及油液中逸出气体的较强腐蚀作用，使管壁和元件表面金属颗粒被剥落，这种因空穴现象而产生的表面腐蚀称为气蚀。433空穴现象的解决措施1、减小流经小孔和间隙处的压力降，一般希望小孔和间隙前后的压力比P1/P235。2、正确确定液压泵吸油管内径，对管内液体的流速加以限制，降低液压泵的吸油高度，尽量减小吸油管路中的压力损失，管接头良好密封，对于高压泵可采用辅助泵供油。223、整个系统管路要有良好的密封，防止空气进入。4、提高液压零件的抗气蚀能力，采用抗腐蚀能力强的金属材料,减小表面粗造度值等。44液压冲击441基本概述