ANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY專科畢業(yè)論文液壓傳動技術的應用THEAPPLICATIONOFHYDRAULICDRIVETECHNOLOGY系（院）名稱專業(yè)班級學生姓名_指導教師姓名（四號宋體）指導教師職稱（四號宋體）2012年5月畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得安陽工學院及其它教育機構的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名日期指導教師簽名日期使用授權說明本人完全了解安陽工學院關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名日期目錄摘要1關鍵詞1ABSTRACT2KEYWORDS2引言3第一章液壓傳動技術概述311液壓傳動系統(tǒng)的工作原理312液壓傳動系統(tǒng)的組成413液壓傳動系統(tǒng)圖的圖形符號614液壓傳動技術的特點8第二章液壓傳動技術的創(chuàng)新發(fā)展921液壓現(xiàn)場總線技術9211液壓現(xiàn)場總線技術的定義9212現(xiàn)場總線技術在液壓系統(tǒng)應用中的特點922水壓元件及系統(tǒng)10221水壓傳動技術概述10222水壓傳動技術特點11223水壓傳動技術的應用及展望1123液壓節(jié)能技術11第三章液壓傳動技術的應用1331液壓傳動技術應用概述1332液壓傳動技術在各個領域中的應用舉例14321工程機械代表液壓挖掘機14322汽車工業(yè)代表減震器15323制造行業(yè)代表機床17第四章液壓傳動術在應用過程中存在的問題1941工作介質(zhì)的污染與控制19411工作介質(zhì)的污染19412工作介質(zhì)污染的危害19413工作介質(zhì)污染的控制1942困油現(xiàn)象20421困油現(xiàn)象的產(chǎn)生20422困油現(xiàn)象的消除2043空穴現(xiàn)象21431空穴現(xiàn)象的產(chǎn)生21432空穴現(xiàn)象的危害21433空穴現(xiàn)象的解決措施2144液壓沖擊22441基本概述22442液壓沖擊的危害22443產(chǎn)生液壓沖擊的原因22444減小液壓沖擊的主要措施23結論24致謝25參考文獻261液壓傳動技術的應用摘要液壓傳動技術是實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關鍵技術之一。17世紀帕斯卡提出了著名的帕斯卡定理，奠定了液壓傳動的理論基礎；18世紀末英國制成了世界上第一臺水壓機；第二次世界大戰(zhàn)期間，由于當時軍事工業(yè)的需要，出現(xiàn)了動作準確、反應迅速、驅(qū)動功率大的液壓傳動裝置，并應用于飛機、大炮和坦克，而且在艦艇上也出現(xiàn)了電液控制閥及其伺服系統(tǒng)，推動了液壓傳動技術的發(fā)展。之后，液壓技術迅速從軍事領域轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，如今該技術在工程機械、機床工業(yè)、汽車制造、冶金礦山、航天航空等工業(yè)領域，得到了廣泛的應用與普及。關鍵詞液壓傳動執(zhí)行元件伺服系統(tǒng)工程機械2THEAPPLICATIONOFHYDRAULICDRIVETECHNOLOGYABSTRACTHYDRAULICTECHNOLOGYISTHEREALIZATIONOFTHETRANSMISSIONANDCONTROLISONEOFTHEKEYTECHNOLOGIESINSEVENTEENTHCENTURY,PASCALPROPOSEDTHEFAMOUSPASCALTHEOREM,LAIDTHETHEORETICALFOUNDATIONOFHYDRAULICTRANSMISSIONATTHEENDOFTHEEIGHTEENTHCENTURYENGLANDMADETHEWORLDSFIRSTHYDRAULICMACHINEDURINGTHESECONDWORLDWAR,THEMILITARYNEEDSOFINDUSTRY,APPEAREDACCURATEACTION,RAPIDRESPONSE,LARGERDRIVINGPOWERHYDRAULICTRANSMISSIONDEVICE,ANDISAPPLIEDTOTHEAIRCRAFT,ARTILLERYANDTANKSINSHIPS,ANDALSOAPPEAREDONTHEELECTRICHYDRAULICCONTROLVALVEANDSERVOSYSTEM,PROMOTETHEDEVELOPMENTOFHYDRAULICTRANSMISSIONTECHNOLOGYLATER,HYDRAULICTECHNOLOGYRAPIDLYFROMMILITARYTOCIVILIANINDUSTRY,NOWTHETECHNOLOGYINENGINEERINGMACHINERY,MACHINETOOLSINDUSTRY,AUTOMOBILEMANUFACTURING,METALLURGICALANDMINING,AEROSPACEANDOTHERINDUSTRIALFIELDS,OBTAINEDTHEWIDESPREADAPPLICATIONANDPOPULARIZATIONKEYWORDSHYDRAULICTRANSMISSIONEXECUTIVEELEMENTSERVOSYSTEMENGINEERINGMACHINERY3引言自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術已有二三百年的歷史。直到20世紀30年代它才較普遍地用于起重機、機床及工程機械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應迅速、精度高的液壓控制機構所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結束后，戰(zhàn)后液壓技術迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術不斷應用于各種自動機及自動生產(chǎn)線。本世紀60年代以后，液壓技術隨著原子能、空間技術、計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展。因此，液壓傳動真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當前液壓技術正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計CAD、計算機輔助測試CAT、計算機直接控制CDC、機電一體化技術、可靠性技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發(fā)展和研究的方向。我國的液壓技術最初應用于機床和鍛壓設備上，后來又用于拖拉機和工程機械。現(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、生產(chǎn)技術以及進行自行設計，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。第一章液壓傳動技術概述11液壓傳動系統(tǒng)的工作原理液壓傳動的工作原理，可以用一個液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韥碚f明。圖11液壓千斤頂工作原理圖1杠桿手柄2小油缸3小活塞4，7單向閥5吸油管6，10管道48大活塞9大油缸11截止閥12油箱圖11是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。大油缸9和大活塞8組成舉升液壓缸。杠桿手柄1、小油缸2、小活塞3、單向閥4和7組成手動液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥4關閉，單向閥7打開，下腔的油液經(jīng)管道6輸入舉升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移動，頂起重物。再次提起手柄吸油時，單向閥7自動關閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復扳動手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開截止閥11，舉升缸下腔的油液通過管道10、截止閥11流回油箱，重物就向下移動。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼Ｍㄟ^對上面液壓千斤頂工作過程的分析，可以初步了解到液壓傳動的基本工作原理。液壓傳動是利用有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)。壓下杠桿時，小油缸2輸出壓力油，是將機械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，壓力油經(jīng)過管道6及單向閥7，推動大活塞8舉起重物，是將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機械能。大活塞8舉升的速度取決于單位時間內(nèi)流入大油缸9中油容積的多少。由此可見，液壓傳動是一個不同能量的轉(zhuǎn)換過程。12液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓千斤頂是一種簡單的液壓傳動裝置。下面分析一種驅(qū)動工作臺的液壓傳動系統(tǒng)。5圖12機床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖1工作臺2液壓缸3活塞4換向手柄5換向閥6，8，16回油管7節(jié)流閥9開停手柄10開停閥11壓力管12壓力支管13溢流閥14鋼球15彈簧17液壓泵18濾油器19油箱如圖12所示，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭組成。其工作原理如下液壓泵由電動機驅(qū)動后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進入液壓泵，油液在泵腔中從入口低壓到泵出口高壓，在圖12A所示狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞使工作臺向右移動。這時，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管6排回油箱。如果將換向閥手柄轉(zhuǎn)換成圖12B所示狀態(tài)，則壓力管中的油將經(jīng)過開停閥、節(jié)流閥和換向閥進入液壓缸右腔、推動活塞使工作臺向左移動，并使液壓缸左腔的油經(jīng)換向閥和回油管6排回油箱。6工作臺的移動速度是通過節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當節(jié)流閥開大時，進入液壓缸的油量增多，工作臺的移動速度增大；當節(jié)流閥關小時，進入液壓缸的油量減小，工作臺的移動速度減小。為了克服移動工作臺時所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個足夠大的推力，這個推力是由液壓缸中的油液壓力所產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。這種現(xiàn)象正說明了液壓傳動的一個基本原理壓力決定于負載。從機床工作臺液壓系統(tǒng)的工作過程可以看出，一個完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)，應該由以下五個主要部分來組成1、能源裝置它是供給液壓系統(tǒng)壓力油，把機械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置。最常見的形式是液壓泵。2、執(zhí)行裝置它是把液壓能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置。其形式有作直線運動的液壓缸，有作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達，它們又稱為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。3、控制調(diào)節(jié)裝置它是對系統(tǒng)中的壓力、流量或流動方向進行控制或調(diào)節(jié)的裝置。如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。4、輔助裝置上述三部分之外的其他裝置，例如油箱，濾油器，油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作是必不可少的。5、工作介質(zhì)傳遞能量的流體，即液壓油等。13液壓傳動系統(tǒng)圖的圖形符號7圖13機床工作臺液壓系統(tǒng)的圖形符號圖1工作臺2液壓缸3油塞4換向閥5節(jié)流閥6開停閥7溢流閥8液壓泵9濾油器10油箱圖12所示的液壓系統(tǒng)是一種半結構式的工作原理圖它有直觀性強、容易理解的優(yōu)點，當液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，根據(jù)原理圖檢查十分方便，但圖形比較復雜，繪制比較麻煩。我國已經(jīng)制定了一種用規(guī)定的圖形符號來表示液壓原理圖中的各元件和連接管路的國家標準，即“液壓系統(tǒng)圖圖形符號GB78676”。我國制訂的液壓系統(tǒng)圖圖形符號GB78676中，對于這些圖形符號有以下幾條基本規(guī)定。1、符號只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結構和參數(shù)，也不表示元件在機器中的實際安裝位置。2、元件符號內(nèi)的油液流動方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動方向可逆。83、符號均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當系統(tǒng)的動作另有說明時，可作例外。圖13所示為圖12A系統(tǒng)用國標GB78676液壓系統(tǒng)圖圖形符號繪制的工作原理圖。使用這些圖形符號可使液壓系統(tǒng)圖簡單明了，且便于繪圖。14液壓傳動技術的特點液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是由于它具有以下的主要優(yōu)點1、由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動機構，這是比機械傳動優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅(qū)動，以克服長驅(qū)動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機等重型工程機械上，已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。2、液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達的體積為電動機的1213。液壓泵和液壓馬達單位功率的重量指標，目前是發(fā)電機和電動機的十分之一，液壓泵和液壓馬達可小至00025N/W牛/瓦,發(fā)電機和電動機則約為003N/W。3、可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達，可以實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達12000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調(diào)速。4、傳遞運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度較穩(wěn)定。正因為此特點，金屬切削機床中的磨床傳動現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動。5、液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護借助于設置溢流閥等，同時液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。6、液壓傳動容易實現(xiàn)自動化借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時，能很容易地實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現(xiàn)遙控。7、液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，便于設計、制造和推廣使用。液壓傳動的缺點是1、液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能保證嚴格的傳動比。2、液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體粘性變化，引起運動特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。93、為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復雜。4、液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。5、液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除?？傊?，液壓傳動的優(yōu)點是主要的，隨著設計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。液壓傳動有著廣泛的發(fā)展前景。第二章液壓傳動技術的創(chuàng)新發(fā)展21液壓現(xiàn)場總線技術211液壓現(xiàn)場總線技術的定義現(xiàn)場總線是連接智能化儀表和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)簡化為工作站和現(xiàn)場設備兩層結構，它可以看作是一個由數(shù)字通訊設備；和監(jiān)控設備組成的分布式系統(tǒng)從計算機角度看，現(xiàn)場總線是一種工業(yè)網(wǎng)絡平臺；從通信角度看，它是一種新的全數(shù)字串行、雙向、多路設備的通信方式；從工程角度看，它是一種工廠結構化布線。隨著現(xiàn)代制造技術的快速發(fā)展，流體控制技術和電子控制技術的結合越來越緊密，在液壓領域越來越多的人開始使用或關注總線技術在液壓系統(tǒng)中的應用，液壓技術人員也越來越感受到現(xiàn)場總線技術的優(yōu)越性。液壓系統(tǒng)是在液壓總線的供油路和回油路間安裝數(shù)個開關液壓源，與其各自的控制閥、執(zhí)行器相連接。開關液壓源包括液感元件、高速開關閥、單向閥、液容元件。根據(jù)開關液壓源功能不同，它可組合成升壓或降壓增流型開關液壓源。由于將開關源的輸入端直接掛在液壓總線上，通過高速開關方式加以升壓或降壓增流。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)無法實現(xiàn)升壓以及降壓增流的問題，最終輸出與各執(zhí)行器需求相適應的壓力和流量。212現(xiàn)場總線技術在液壓系統(tǒng)應用中的特點1、經(jīng)濟性；任何一種新技術新產(chǎn)品的開發(fā)與使用，其成本是首先需要考慮的因素之一，總線技術也不例外。設計開發(fā)總線技術產(chǎn)品的初衷之一就是降低系統(tǒng)及工程成本。所以，應用單位使用總線產(chǎn)品和供應商提供產(chǎn)品的第一前提應該是以降低總線系統(tǒng)的使用成本為目的。2、按IEC611313標準的柔性化程序，易學、易懂，可操作性強。103、可靠性、可維護性；現(xiàn)場總線技術采用總線代替一對一的I/O連線。對于大規(guī)模I/O系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素，同時系統(tǒng)具有在線故障診斷，報警記錄功能；可完成現(xiàn)場液壓系統(tǒng)的遠程參數(shù)設定、修改等參數(shù)化工作，增強了系統(tǒng)的可維護性。4、友好的人機對話界面，可方便進行液壓系統(tǒng)的參數(shù)修改和故障監(jiān)控。5、滿足所有有關人身安全、電磁兼容、抗沖擊及抗震動的重要標準。6、相對于傳統(tǒng)的液壓比例控制系統(tǒng)更具有其價格競爭優(yōu)勢。22水壓元件及系統(tǒng)221水壓傳動技術概述用水作介質(zhì)的液壓元件古而有之，最早的液壓設備就是用水的。今滅隨便一個洗車店里都裝備了帶容積式泵的高壓清洗機這樣的水液壓設備。但后來所謂“水壓機”的介質(zhì)中也添加了許多東西以滿足方方面面的性能要求，其實是一種乳化液。后來發(fā)展的“難燃液壓液”有幾種也是水基的。在某種意義上，液壓技術的發(fā)展是一個元件與工作介質(zhì)互相適應和協(xié)調(diào)發(fā)展的歷史。液壓介質(zhì)性能水平的提高對于現(xiàn)代液壓技術的發(fā)展功不可沒。現(xiàn)在所謂的水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質(zhì)，所有技術難點就都集中到了元件本身。液壓元件的發(fā)展越來越依賴于材料科學和制造技術的進步，這在水液壓元件中體現(xiàn)得尤為突出。在現(xiàn)代技術條件下，造出能在密封、潤滑、抗蝕等性能方面適應純水甚至海水介質(zhì)的液壓元件是可能的，當然由于無法同時改進介質(zhì)的相關特性，水液壓裝置的性能，特別是性價比較高之元件和介質(zhì)都經(jīng)過多年“磨合”和優(yōu)化的傳統(tǒng)液壓裝置會大打折扣，一般也只能在水的冰點以上才能運行。水上和水下作業(yè)的船只和裝置上，以及用高壓水工作的設備中如高壓水清洗、切割設備、消防設備和藝術噴泉等，使用直接從外界吸水和向外排水的開式循環(huán)的水液壓系統(tǒng)有其必要性和合理性。水壓傳動技術就是基于綠色設計和清沽生產(chǎn)技術而重新崛起的一門新技術。是新型工業(yè)化發(fā)展進程中出現(xiàn)的一門綠色新技術。由于水具有清潔、尤污染、廉價、安全、取之方便、再利用率高、處理簡單等突出優(yōu)點，用其取代礦物油作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)時不僅能夠解決未來因石油枯竭帶來的能源危機，而且能夠最大限度地解決因礦物油泄漏和排放帶來的污染與安全問題，最符合環(huán)境保護以及可持續(xù)發(fā)展的要求，使得人們開始重新考慮和認識到將這一清潔能源作為液壓系統(tǒng)工11作介質(zhì)的重要性，并已引起人們的普遍關注，成為現(xiàn)代水壓傳動技術發(fā)展的最直接動力。222水壓傳動技術特點1、資源豐富，來源廣泛，再利用率高。水是地球上最為豐富且與世共生的資源，在水壓傳動系統(tǒng)應用的整個周期內(nèi)，可多次回收，重復使用，且不易變質(zhì)2、水是一種無毒無污染資源，對人體和環(huán)境尢害。有利于提高T作環(huán)境的舒適性和安全性，排除的液體不需作任何處理即可直接排放，從根本上消除油壓傳動系統(tǒng)岡泄漏和排放而造成的牛產(chǎn)與環(huán)境污染。3、阻燃性好，安全性高。特別適合高溫、核輻射和明火等場合下的應用，有效地解決油壓傳動所帶來的易燃、易爆、油蒸汽對人體的危害等安全問題以及核輻射造成的液油變質(zhì)和放射性污染等問題。4、處理技術與工藝簡單，系統(tǒng)的運行與維修費用低。水長時間使用不會變質(zhì)，使用前后的水處理簡單；而且系統(tǒng)在航運、水下作業(yè)、潛艇等水環(huán)境下工作時，不用油箱、冷卻裝置，大大簡化了系統(tǒng)。223水壓傳動技術的應用及展望隨著科學技術的進步，水壓產(chǎn)品及技術取得了較大的進展，目前，不僅水壓泵形式增多了，符合ISOCETOP連接尺等各標準規(guī)格的各種閥，甚至疊加閥、比例閥和連續(xù)可調(diào)的流量控制閥都形成了產(chǎn)品系列，配套用的液壓缸、油箱、接頭零件、密封件等也一應俱有，而且在專家的指導下，用戶可以根據(jù)自己的需求進行系統(tǒng)配組。正式推出了多種工作壓力為L621MPA的作為成套機械和設備用的獨立產(chǎn)品動力站和控制閥。在歐、美水壓傳動開始廣泛進入食品工業(yè)、醫(yī)藥、化學、造紙木材加工、海上作業(yè)、核能工業(yè)、消防、工程、地質(zhì)鉆探、環(huán)境工程等一些對安全、清潔、環(huán)境無害要求較高的行業(yè)。一些量大面廣的街道和路面清洗車以及新的鐵路機械中的應用，加上傳統(tǒng)的鋼廠軋機和水壓機等應用正在擴大?？梢娝簤鹤鳛橐环N更符合環(huán)保要求的傳動技術，將會使流體技術在與電傳動技術的競爭中得到新的支持。隨著新材料、新技術的不斷涌現(xiàn)，必將推動水壓技術的發(fā)展，逐步地取代現(xiàn)有的油壓傳動系統(tǒng)。可以預見，水壓傳動這一在第一次工業(yè)革命中興起的古老技術，通過創(chuàng)新發(fā)展終將成為與電氣、油壓、氣動并列的第四種傳動技術。23液壓節(jié)能技術12液壓傳動系統(tǒng)能量損失包括各元件中運動件的機械摩擦損失、泄漏損失溢流損失、節(jié)流損失、輸入和輸出功率不匹配的無功損失幾方面。機械摩擦損失、泄漏損失所占比例與所選元件本身的機械效率、容積效率、介質(zhì)粘度、回路密封性以及系統(tǒng)組成的復雜程度有關；溢流損失、節(jié)流損失所占比例與回路和控制形式有關；而輸入和輸出功率不匹配的無功損失所占比例與控制策略有關。因此節(jié)能是液壓技術的重要課題之一，隨著節(jié)能和環(huán)保要求的日益高漲，有效活用能源和降低噪聲已成為液壓行業(yè)的重要目標。綜觀國內(nèi)外液壓技術發(fā)展歷程，無時無刻不伴隨節(jié)能的需要及創(chuàng)新。1、二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)。二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)由恒壓油源、二次元件液壓泵/馬達、工作機構和控制調(diào)節(jié)機構等組成。二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)是工作于恒壓網(wǎng)絡的壓力耦聯(lián)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)二次元件斜盤傾角來改變二次元件排量，以適應負載轉(zhuǎn)矩的變化，使負載按設定的規(guī)律變化。系統(tǒng)中的壓力基本保持不變，二次元件直接與恒壓油源相連，在系統(tǒng)中沒有原理性節(jié)流損失，從而提高了系統(tǒng)效率。另外，蓄能器的加入，不但抑制了壓力限制元件發(fā)熱所引起的功率損耗。而且還通過回收、釋放液壓能有效提高液壓系統(tǒng)的工作效率。2、電液負載感應系統(tǒng)。負載感應就是將變化的負載壓力反饋到壓力補償裝置或液壓泵的變量調(diào)節(jié)機構，使液壓系統(tǒng)壓力與負載壓力相適應，消除了系統(tǒng)壓力過剩，由于負載感應裝置與變量泵的變量調(diào)節(jié)機構聯(lián)系在一起，使變量泵的流量與負載流量相適應，系統(tǒng)不會產(chǎn)生過剩流量。3、定量泵加變頻調(diào)速電機電液系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)避免節(jié)流損耗和溢流損耗，另外，交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)還大大提高了原動機異步電動機的效率，并顯著改善功率因數(shù)，是其它液壓調(diào)速方式所無法比擬的。利用變頻器改變泵的轉(zhuǎn)速，使泵的輸出流量與系統(tǒng)所要求相適應，可以使溢流損失降至最低，有效地節(jié)約了能量。交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)在大功率間歇運動的調(diào)速系統(tǒng)中，其優(yōu)越性更為顯著。4、盡可能地節(jié)省空間。采用無油壓控制閥可以減少系統(tǒng)裝置空間，依據(jù)閉回路的構成使油箱小型化，減少發(fā)熱量從而不須使用冷卻器。例如，采用伺服馬達使液壓泵正反轉(zhuǎn)向，不必使用方向、流量、壓力控制閥也能達到控制的效果。采用閉回路系統(tǒng)，可以自我形成油量補償機能，混合式伺服系統(tǒng)可以使油箱控制在儲存最小作動油的狀態(tài)下作功，體現(xiàn)油箱小型化的優(yōu)點。由于只在需要時使液壓13泵輸出必要的流量，從而將發(fā)熱源控制降至最低，也就無需再加裝冷卻器。因為不需冷卻水的循環(huán)以及減少作動油的消費量，所以也能節(jié)省資源。另外，降低噪聲也依然重要。5、一體化構造。將液壓泵、馬達、油箱、油量補償回路構成為一體，形成無配管的一體構造。6、省電節(jié)能的液壓系統(tǒng)設計。高的響應速度、高的控制精度和重復精度的比例閥、比例泵、伺服閥的應用；由轉(zhuǎn)速叮調(diào)的伺服電機柱塞泵、伺服馬達螺桿驅(qū)動、蓄能器高速伺服組成閉環(huán)同路控制油電式高速注塑機液壓系統(tǒng)設計和應用。有高低壓雙聯(lián)或多聯(lián)式泵、變量泵、蓄壓器系統(tǒng)等的推出針對閥控電液系統(tǒng)有較大能量損失的問題，推出了泵和電液比例閥結合的負載感應型，泵和比例壓力、比例流量控制閥結合的注塑機電液控制系統(tǒng)。第三章液壓傳動技術的應用31液壓傳動技術應用概述根據(jù)液壓傳動的結構及其特點，在液壓系統(tǒng)的設計中，首先要進行系統(tǒng)分析，然后擬定系統(tǒng)的原理圖，其中這個原理圖是用液壓機械符號來表示的。之后通過計算選擇液壓器件，進而再完成系統(tǒng)的設計和調(diào)試。這個過程中，原理圖的繪制是最關鍵的。它決定了一個設計系統(tǒng)的優(yōu)劣。液壓傳動的應用性是很強的，比如裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)，它作為一種倉儲機械，在現(xiàn)代化的倉庫里利用它實現(xiàn)紡織品包、油桶、木桶等貨物的裝卸機械化工作。也可以應用在萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)等生產(chǎn)實踐中。這些系統(tǒng)的特點是功率比較大，生產(chǎn)的效率比較高，平穩(wěn)性比較好。液壓作為一個廣泛應用的技術，在未來更是有廣闊的前景。隨著計算機的深入發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)可以和智能控制的技術、計算機控制的技術等技術結合起來，這樣就能夠在更多的場合中發(fā)揮作用，也可以更加精巧的、更加靈活地完成預期的控制任務。與機械傳動相比。液壓傳動更容易實現(xiàn)其運動參數(shù)流量和動力參數(shù)壓力的控制，而液壓傳動較之液力傳動具有良好的低速負荷特性。由于具有傳遞效率高，可進行恒功率輸出控制，功率利用充分，系統(tǒng)結構簡單，輸出轉(zhuǎn)速無級調(diào)速，14可正、反向運轉(zhuǎn)，速度剛性大，動作實現(xiàn)容易等突出優(yōu)點，液壓傳動在工程機械中得到了廣泛的應用。幾乎所有工程機械裝備都能見到液壓技術的蹤跡，其中不少已成為主要的傳動和控制方式。極限負荷調(diào)節(jié)閉式回路，發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制的恒壓，恒功率組合調(diào)節(jié)的變量系統(tǒng)開發(fā)，給液壓傳動應用于工程機械行走系提供了廣闊的發(fā)展前景。與純機械和液力傳動相比，液壓傳動的主要優(yōu)點是其調(diào)節(jié)的便捷性和布局的靈活性，可根據(jù)工程機械的形態(tài)和工況的需要，把發(fā)動機、驅(qū)動輪、工作機構等各部件分別布置在合理的部位，發(fā)動機在任一調(diào)度轉(zhuǎn)速下工作，傳動系統(tǒng)都能發(fā)揮出較大的牽引力，而且傳動系統(tǒng)在很寬的輸出轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)仍能保持較高的效率，并能方便地獲得各種優(yōu)化的動力傳動特性，以適應各種作業(yè)的負荷狀態(tài)。在車速較高的行走機械中所采用的帶閉式油路的行走液壓驅(qū)動裝置能無級調(diào)速，使車輛柔和起步、迅速變速和無沖擊地變換行駛方向。對在作業(yè)中需要頻繁起動和變速、經(jīng)常穿梭行駛的車輛來說這一性能十分寶貴。但與開式回路相比，閉式回路的設計、安裝調(diào)試以及維護都有較高的難度和技術要求。借助電子技術與液壓技術的結合，可以很方便地實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的各種調(diào)節(jié)和控制。而計算機控制的引入和各類傳感元件的應用，更極大地擴展了液壓元件的工作范圍。通過傳感器監(jiān)測工程車輛各種狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)過計算機運算輸出控制目標指令，使車輛在整個工作范圍內(nèi)實現(xiàn)自動化控制，機器的燃料經(jīng)濟性、動力性、作業(yè)生產(chǎn)率均達到最佳值。因此，采用液壓傳動可使工程機械易于實現(xiàn)智能化、節(jié)能化和環(huán)保化，而這已成為當前和未來工程機械的發(fā)展趨勢。32液壓傳動技術在各個領域中的應用舉例321工程機械代表液壓挖掘機15液壓挖掘機是一種多功能機械，目前被廣泛應用于水利工程，交通運輸，電力工程和礦山采掘等機械施工中，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質(zhì)量。加快建設速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。由于液壓挖掘機具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點，因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。挖掘機液壓傳動緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術的應用為基礎。其結構主要是由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成，由于挖掘機的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作很復雜，于是它對液壓系統(tǒng)的設計提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機械液壓系統(tǒng)中最為復雜的。因此，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設計已經(jīng)成為推動挖掘機的重要一環(huán)。322汽車工業(yè)代表減震器當車身與車橋作往復相對運動，活塞在缸筒內(nèi)往復運動，迫使減振器內(nèi)的油液反復地從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔，此時孔壁與油液的磨擦及油液分子內(nèi)磨擦便形成對振動的阻力，使車身的振動能量轉(zhuǎn)化為熱能，從而被減振器油液和減振器殼體吸收，然后散發(fā)到大氣中。16雙向筒式減振器一般有四個閥即復原閥（伸張閥）壓縮閥、流通閥、補償閥。流通閥和補償閥是一般的單向閥，彈簧力很小，1工作過程及原理1）、壓縮行程當車輪滾上凸起或滾出凹坑時，減振器壓縮，活塞向下運動，活塞下腔容積減小，油壓升高，一部分油經(jīng)流通閥流入上腔，而活塞桿體積部分的油液則推開壓縮閥流回貯液筒，壓縮閥對油液的節(jié)流形成壓縮阻尼力。2）、復原行程當車身滾進凹坑或滾離凸起時，車輪相對車身移開，減振器拉伸，車輪相對車身移開，減振器受拉伸，活塞向上移，流通閥關閉，上腔的油液推開復原閥流入下腔，同時由于活塞桿所占用體積，上腔往下的油液不足以充滿下腔所增加的體積，下腔內(nèi)有一定的真空度，這時貯液筒的油液便推開補償閥進入下腔進行補17充。2、阻尼力隨速度變化特性（以復原為例）三級特性。1）低速常通縫隙節(jié)流復原閥和壓縮閥的阻尼力值隨活塞運動速度而變化，當車架或車身振動緩慢（即活塞運動速度低）時，油壓不足以克服閥片的變形力而推開閥門，此時上腔的油液便經(jīng)一些預先設置的常通的縫隙流入下腔，由于縫隙面積較小，便能產(chǎn)生一定的阻尼力值從而消耗了振動能量，此時阻尼力值較小；2）中速復原閥節(jié)流當車身振動加劇，活塞運動速度較高時，上腔的油壓驟增，常通的縫隙已經(jīng)不足以使油液通過，此時油壓已達到能克服閥片的變形力時，便推開復原閥，使油液在很短的時間內(nèi)通過較大的流通道流入下腔，此時阻尼力值較大；3）高速小孔節(jié)流當復原閥系達到最大閥開度后，節(jié)流方式由閥片節(jié)流變成小孔節(jié)流，此時阻尼力值會產(chǎn)生陡增。根據(jù)調(diào)整影響不同速度下的阻尼力的各類因素，可以實現(xiàn)減振器阻尼力值的三級特性。323制造行業(yè)代表機床機床是將金屬毛坯加工成機器零件的機器，它是制造機器的機器，所以又稱為”工作母機”或”工具機”，習慣上簡稱機床?，F(xiàn)代機械制造中加工機械零件的方法很多除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件，一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。在一般的機器制造中，機床所擔負的加工工作量占機器總制造工作量的4060，機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的建設中起著重大作用。18在機床上，液壓傳動常應用在以下的一些裝置中1、進給運動傳動裝置磨床砂輪架和工作臺的進給運動大部分采用液壓傳動；車床、六角車床、自動車床的刀架或轉(zhuǎn)塔刀架；銑床、刨床、組合機床的工作臺等的進給運動也都采用液壓傳動。這些部件有的要求快速移動，有的要求慢速移動。有的則既要求快速移動，也要求慢速移動。這些運動多半要求有較大的調(diào)速范圍，要求在工作中無級調(diào)速；有的要求持續(xù)進給，有的要求間歇進給；有的要求在負載變化下速度恒定，有的要求有良好的換向性能等等。所有這些要求都是可以用液壓傳動來實現(xiàn)的。2、往復主體運動傳動裝置龍門刨床的工作臺、牛頭刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往復直線運動，并且要求換向沖擊小、換向時間短、能耗低，因此都可以采用液壓傳動。3、仿形裝置車床、銑床、刨床上的仿形加工可以采用液壓伺服系統(tǒng)來完成。其精度可達001002MM。此外，磨床上的成形砂輪修正裝置亦可采用這種系統(tǒng)。4、輔助裝置機床上的夾緊裝置、齒輪箱變速操縱裝置、絲桿螺母間隙消除裝置、垂直移動部件平衡裝置、分度裝置、工件和刀具裝卸裝置、工件輸送裝置等，采用液壓傳動后，有利于簡化機床結構，提高機床自動化程度。195、靜壓支承重型機床、高速機床、高精度機床上的軸承、導軌、絲杠螺母機構等處采用液體靜壓支承后，可以提高工作平穩(wěn)性和運動精度。第四章液壓傳動術在應用過程中存在的問題41工作介質(zhì)的污染與控制411工作介質(zhì)的污染1、殘留物的污染；主要指液壓元件以及管道、油箱再制造、儲存、運輸、安裝和維修過程中，帶入的沙粒、鐵屑、磨料、焊渣、繡片、棉紗和灰塵等，雖然經(jīng)過清洗，但未清洗干凈而殘留下來的殘留物所造成的液壓油污染。2、侵入物的污染；主要指周圍環(huán)境中的污染物，例如空氣、塵埃、水滴等通過一切可能的侵入點，如外露的活塞桿、油箱的通氣孔和注油孔等侵入系統(tǒng)所造成的液壓油液污染。3、生成物的污染；主要是液壓傳動系統(tǒng)在工作過程中所產(chǎn)生的金屬微粒、密封材料磨損顆粒、涂料剝離片、水分、氣泡及油液變質(zhì)后的膠狀物等所造成的液壓油液污染。412工作介質(zhì)污染的危害1、固體顆粒和膠狀生成物堵塞過濾器，使液壓泵吸油不暢、運轉(zhuǎn)困難、產(chǎn)生噪聲；堵塞閥類元件的小孔或縫隙，使閥類元件動作失靈。2、微小固體顆粒會加速有相對滑動零件表面的磨損，使液壓元件不能正常工作；同時，它也會劃傷密封件，使泄漏量增加。3、水分和空氣的混入會降低液壓油液的潤滑性，并加速其氧化變質(zhì)；產(chǎn)生氣蝕，使液壓元件加速損壞；使液壓傳動系統(tǒng)出現(xiàn)震動、爬行等現(xiàn)象。413工作介質(zhì)污染的控制由于液壓油被污染的原因比較復雜，液壓傳動系統(tǒng)在工作過程中液壓油液又在不斷地產(chǎn)生污染物，因此，要徹底地防止污染是很困難的。為了延長液壓元件的使用壽命，保證液壓傳動系統(tǒng)的正常工作，應將液壓油液的污染程度控制在一定的范圍內(nèi)。一般常采取如下措施來控制污染1、減少外來的污染；液壓傳動系統(tǒng)在裝配前必須嚴格清洗，用機械的方法出去殘渣和表面氧化物，然后進行酸洗。液壓傳動系統(tǒng)在組裝后也要進行全面清洗，20最好用系統(tǒng)工作時使用的油液清洗，特別是液壓伺服系統(tǒng)最好要經(jīng)過幾次清洗來保證清潔。油箱通氣孔要加空氣濾清器，給油箱加油要用油濾車，對外露件應裝防塵密封，并經(jīng)常檢查，定期更換。液壓傳動系統(tǒng)的維修，液壓元件的更換、拆卸應在無塵區(qū)進行。2、濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)；應在系統(tǒng)的相應部位安裝適當精度的過濾器，并且要定期檢查、清洗或更換濾芯。3、控制液壓油液的工作溫度；液壓油液的工作溫度過高會加速其氧化變質(zhì)，產(chǎn)生各種生成物，縮短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用溫度。定期檢查更換液壓油液；應根據(jù)液壓設備使用說明書的要求和維護保養(yǎng)規(guī)程的有關規(guī)定，定期檢查更換液壓油液。更換液壓油液時要清洗油箱，沖洗系統(tǒng)管道及液壓元件。42困油現(xiàn)象421困油現(xiàn)象的產(chǎn)生圖421在兩對齒輪所形成的封閉腔內(nèi)，如圖42所示。這個封閉容積先隨齒輪轉(zhuǎn)動逐漸減小（由右圖的A到B），以后又逐漸增大（由右圖的B到C）。封閉容積減小會使被困油液受擠而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導致油液發(fā)熱，軸承等機件也受到附加的不平衡負載作用。封閉容積增大又會造成局部真空，使油產(chǎn)生氣穴，引起噪聲、震動和氣蝕。這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。422困油現(xiàn)象的消除在齒輪的兩端蓋板上開卸荷槽，使封閉容積減小時通過右邊的卸荷槽與壓油腔相通，封閉容積增大時通過左邊的卸荷槽與吸油腔相通。如圖42221圖42243空穴現(xiàn)象431空穴現(xiàn)象的產(chǎn)生在液壓系統(tǒng)中，如果某處壓力低于油液工作溫度下的空氣分離壓時，油液中的空氣就會分離出來而形成大量氣泡；當壓力進一步降低到油液工作溫度下的飽和蒸汽壓力時，油液會迅速汽化而產(chǎn)生大量氣泡。這些氣泡混雜在油液中，產(chǎn)生空穴，使原來充滿管道或液壓元件中的油液成為不連續(xù)狀態(tài)，這種現(xiàn)象一般稱為空穴現(xiàn)象。432空穴現(xiàn)象的危害空穴現(xiàn)象一般發(fā)生在閥口和液壓泵的進油口處。油液流過閥口的狹窄通道時，液流速度增大，壓力大幅度下降，就可能出現(xiàn)空穴現(xiàn)象。液壓泵的安裝高度過高，吸油管道內(nèi)徑過小，吸油阻力太大，或液壓泵轉(zhuǎn)速過高，吸油不充足等，均可能產(chǎn)生空穴現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)空穴現(xiàn)象后，氣泡隨油液流到高壓區(qū)時，在高壓作用下氣泡會迅速破裂，周圍液體質(zhì)點以高速來填補這一空穴，液體質(zhì)點間高速碰撞而形成局部液壓沖擊，使局部的壓力和溫度均急劇升高，產(chǎn)生強烈的振動和噪聲。在氣泡凝聚處附近的管壁和元件表面，因長期承受液壓沖擊及高溫作用，以及油液中逸出氣體的較強腐蝕作用，使管壁和元件表面金屬顆粒被剝落，這種因空穴現(xiàn)象而產(chǎn)生的表面腐蝕稱為氣蝕。433空穴現(xiàn)象的解決措施1、減小流經(jīng)小孔和間隙處的壓力降，一般希望小孔和間隙前后的壓力比P1/P235。2、正確確定液壓泵吸油管內(nèi)徑，對管內(nèi)液體的流速加以限制，降低液壓泵的吸油高度，盡量減小吸油管路中的壓力損失，管接頭良好密封，對于高壓泵可采用輔助泵供油。223、整個系統(tǒng)管路要有良好的密封，防止空氣進入。4、提高液壓零件的抗氣蝕能力，采用抗腐蝕能力強的金屬材料,減小表面粗造度值等。44液壓沖擊441基本概述