機電控制技術(shù)

書名：機電控制技術(shù)ISBN：978-7-111-34653-1作者：吳年美出版社：機械工業(yè)出版社本書配有電子課件機電控制技術(shù)緒論緒論第一節(jié)機電控制技術(shù)概述它是將機械、電氣、電子、計算機和自動控制等技術(shù)有機結(jié)合的一門復(fù)合技術(shù)，因此它又被稱為“機電一體化技術(shù)”

在現(xiàn)代工業(yè)基礎(chǔ)上，綜合運用機械、微電子、自動控制、信息、傳感測試、電力電子、接口、信號變換以及軟件編程等技術(shù)的群體技術(shù)不是機械與電子技術(shù)的簡單疊加，而是從系統(tǒng)論的觀點出發(fā)，在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上把兩者有機組合起來的應(yīng)用技術(shù)

機電控制技術(shù)的基本概念緒論機電控制技術(shù)的思想蘊釀于20世紀(jì)70年代，是自動化技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物二次大戰(zhàn)后，系統(tǒng)工程、控制論和信息論三門科學(xué)幾乎同時誕生，機電控制技術(shù)的產(chǎn)生既是微電子技術(shù)與自動化技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，又是信息論、控制論和系統(tǒng)工程付諸生產(chǎn)實踐的結(jié)果

在20世紀(jì)70年代，現(xiàn)代化的機械將電子技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機技術(shù)融為一體，從而使機電控制技術(shù)進人了所謂的大發(fā)展階段

機電控制技術(shù)的發(fā)展過程機電控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)互相滲透的結(jié)果

緒論第二節(jié)機電控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)機械本體動力部分計算機部分檢測傳感部分執(zhí)行機構(gòu)信息處理單元接口機電控制系統(tǒng)的組成緒論機電控制的技術(shù)體系機械學(xué)電工學(xué)電子學(xué)微電子學(xué)控制論機電控制的相關(guān)學(xué)科緒論檢測傳感信息處理自動控制伺服傳動精密機械機電控制的相關(guān)技術(shù)接口系統(tǒng)總體緒論提高設(shè)備制造精度

增強設(shè)備加工功能

提高生產(chǎn)效率，降低成本

機電控制技術(shù)的重要地位第三節(jié)機電控制技術(shù)的重要地位及發(fā)展前景簡化結(jié)構(gòu)，減輕設(shè)備質(zhì)量降低產(chǎn)品價格節(jié)約能源，降低消耗提高安全性、可靠性改善操作性能減輕勞動強度，改善勞動條件增強柔性應(yīng)用功能緒論性能上向高精度、高效率、高性能、智能化的方向發(fā)展功能上向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展層次上向系統(tǒng)化、集成化方向發(fā)展機電控制技術(shù)的發(fā)展前景結(jié)束第一章液壓傳動控制技術(shù)第一節(jié)第三節(jié)結(jié)束第二節(jié)第四節(jié)機電控制技術(shù)——第一章第五節(jié)應(yīng)用舉例第一節(jié)

液壓控制基礎(chǔ)機電控制技術(shù)—第一章液壓傳動的基本概念傳動指能量由動力裝置傳向工作執(zhí)行裝置，驅(qū)動執(zhí)行裝置對外做功分為機械傳動、電氣傳動、氣壓傳動、液壓傳動以及由它們組合而成的復(fù)合運動液體傳動指以液體作為工作介質(zhì)進行能量傳遞的傳動方式分為液力傳動、液壓傳動液力傳動主要是利用液體的動能來傳遞能量液壓傳動則是利用液體的壓力能來傳遞能量以液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韥碚f明液壓傳動的工作原理動畫工作壓力比氣體的高，慣性力小，結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧

液壓傳動的特點優(yōu)點液體有不可壓縮性，傳動剛性較高可以在較大的調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)整，還可在運行過程中進行調(diào)速工作平穩(wěn)，油有吸震能力，便于實現(xiàn)快速啟動、快速制動和頻繁的換向

待續(xù)易于實現(xiàn)部件過載保護，超負荷時油液可以從安全溢流閥自動溢流

優(yōu)點操縱簡單，對液體壓力、流量或流動方向易于進行調(diào)節(jié)和控制，易實現(xiàn)自動化

系統(tǒng)工作時，油液可以自動潤滑運動偶件，有利于提高元件使用壽命

易于實現(xiàn)零部件的系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化，便于組織專業(yè)化生產(chǎn)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便

續(xù)前液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液壓元件制造精度要求高，因而成本比氣壓元件高

局限性系統(tǒng)很難絕對密封而產(chǎn)生漏油，不但引起壓力損失，還會造成工作環(huán)境的污染系統(tǒng)工作時噪聲較大控制部分較復(fù)雜，不適合遠距離操縱

油粘度隨溫度變化，高、低溫時工作易失常

液壓傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時比較難找出原因液壓傳動系統(tǒng)的組成及應(yīng)用某磨床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖

將機械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能液壓系統(tǒng)的組成能源裝置執(zhí)行裝置控制裝置輔助裝置工作介質(zhì)將液體壓力能轉(zhuǎn)換成機械能

對液壓系統(tǒng)中的液體的壓力、流量和流動方向進行操縱或控制，控制和改變執(zhí)行元件的力或轉(zhuǎn)矩、速度、方向

除以上裝置以外的其他裝置

系統(tǒng)中傳遞能量的液體，即液壓油

液壓傳動技術(shù)的應(yīng)用機床行業(yè)工程機械汽車行業(yè)起重運輸輕工化工農(nóng)業(yè)機械冶金機械礦山機械建筑機械鑄造機械液壓傳動的工作介質(zhì)及其選用液壓油的作用將液壓泵的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能并傳至各處傳遞運動和動力潤滑冷卻密封對液壓元件內(nèi)各移動部位進行充分潤滑，降低元件磨損帶走系統(tǒng)中的熱量

黏性對細小的間隙有一定密封的作用

主要由石臘基的原油精制而成，再添加抗氧化劑和防銹劑；這是用途最廣的一種，其缺點是耐火性能差

液壓油的種類礦物油系液壓油

耐火性液壓油一種乳化型液壓油，專用于有引起火災(zāi)危險的場合，有水中油滴型（O/W）和油中水滴型（W/O）兩種；水中油滴型的潤滑性差，會侵蝕油封和金屬；油中水滴型則化學(xué)穩(wěn)定性很差單位體積液體的質(zhì)量

液壓油的物理性質(zhì)密度ρ

可壓縮性黏度液體在壓力作用下其體積發(fā)生變化的性質(zhì)液體在外力作用下流動或有流動趨勢時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力又稱絕對黏度，符號μ表示

液體的動力黏度與其密度的比值，用符號v表示動力黏度運動黏度礦物油系工業(yè)液壓油的相對密度約為0.85~0.95，W/O型的相對密度約為0.92~0.94，O/W型的相對密度約為1.05~1.10

液壓油在低、中壓時可視為非壓縮性液體；在高壓時純油的可壓縮性是鋼的100~150倍

液壓油牌號采用在40℃溫度下運動黏度平均cSt值來標(biāo)號，如某一種牌號L-HL22普通液壓油，是指其在40℃溫度時運動黏度平均值為22cSt

系統(tǒng)壓力增大時，液壓油黏度增大；液壓油黏度對溫度變化十分敏感，溫度升高則黏度下降，造成泄漏、磨損增加、效率降低等；溫度降低則黏度增大，會引起液體流動困難以及液壓泵轉(zhuǎn)動不易等

液壓系統(tǒng)的工作條件：應(yīng)按系統(tǒng)中的液壓元件，主要是液壓泵來確定液壓油的黏度；同時，還應(yīng)考慮工作壓力范圍、油膜承載能力、潤滑性、系統(tǒng)溫升程度、液壓油與密封材料和涂料是否相容等要求液壓油的選用液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境：主要考慮環(huán)境溫度的變化范圍、有無明火和高溫?zé)嵩础⒖谷夹缘纫?，還應(yīng)考慮環(huán)境污染、毒性和氣味等綜合經(jīng)濟分析：選擇液壓油時，應(yīng)綜合分析價格和使用壽命，高質(zhì)量的液壓油從一次購置的角度來看花費較大，但從使用壽命、元件更換、運行維護、生產(chǎn)效率的提高等來講，總的經(jīng)濟效益也許是合算的討論液體在靜止?fàn)顟B(tài)或相對靜止?fàn)顟B(tài)下受力的平衡問題，屬于流體靜力學(xué)研究的范疇液壓傳動的流體力學(xué)基礎(chǔ)液體靜力學(xué)基礎(chǔ)液壓傳動是借壓力油的流動來傳遞能量的；研究流體與物體相互作用規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)是流體力學(xué)；此處僅討論與液壓傳動相關(guān)的流體力學(xué)問題，以幫助理解液壓傳動的基本原理和規(guī)律

靜止液體內(nèi)任一點的液體靜壓力在各個方向上都相等液體靜壓力靜止液體在單位面積上所受的法向壓力稱為靜壓力，用符號P表示；物理學(xué)中稱為壓強，液壓傳動中稱為壓力

以絕對真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力稱為絕對壓力；以大氣壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力稱為相對壓力重要特性液體靜壓力的方向總是作用面的內(nèi)法線方向帕斯卡原理施加在密閉容器內(nèi)靜止液體上的外加壓力將以等值同時傳到液體內(nèi)部所有各點，稱為靜壓傳遞原理或稱帕斯卡原理

由此可知，液壓系統(tǒng)的壓力是由外界負載決定的，與流入的液體多少無關(guān)兩點假設(shè)假設(shè)液體是沒有黏性的，即不考慮液體的內(nèi)摩擦力

油液的可壓縮性很小，一般情況下可忽略不計

液體具有黏性，流動狀態(tài)其分子間會產(chǎn)生摩擦力；流動液體分子間的摩擦問題較為復(fù)雜，為簡化研究，不妨假設(shè)為理想液體液體動力學(xué)基礎(chǔ)連續(xù)性原理不可壓縮液體作定常流動時的連續(xù)性方程：Q=A1v1=A2v2

理想液體在管內(nèi)作定常流動時，根據(jù)物質(zhì)不滅定律，管內(nèi)的液體既不能增多，也不會減少，因此在單位時間內(nèi)流過管子每個截面的液體質(zhì)量一定是相等的流量連續(xù)性方程示意圖伯努利方程描述了管流中的壓力與流速間的關(guān)系，它是能量守恒定律在流動液體