液壓論文-液壓傳動與控制技術在工業(yè)中的應用與發(fā)展

流體傳動與控制基礎論文液壓傳動與控制技術在工業(yè)中的應用與發(fā)展班級:測控技術與儀器2班姓名：夏尚學號：20130310110207目錄摘要3一.液壓傳動與控制技術簡述4（一)工作原理4（二）液壓系統(tǒng)的基本組成4（三）液壓技術的特點與優(yōu)勢4液壓傳動與控制的發(fā)展概況5現(xiàn)代液壓技術的應用5（一）液壓技術在風力發(fā)電領域中的應用5（二）液壓技術在工程機械領域中的應用6（三）液壓技術在礦山機械領域中的應用7（四）液壓技術在日常設施領域中的應用7四.液壓傳動的主要發(fā)展動向7五.結束語8參考資料8液壓傳動與控制技術在工業(yè)中的應用與發(fā)展摘要：液壓傳動與控制技術是以流體作為工作介質對能量進行傳動和控制的一種傳動形式。利用有壓的液體經由一些機件控制之后來傳遞運動和動力。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。論文簡述液壓傳動與控制技術的原理，介紹其發(fā)展歷史，列舉液壓系統(tǒng)在工業(yè)中的典型應用，最后總結液壓傳動與控制的趨勢。關鍵詞：液壓傳動與控制技術在工業(yè)中的應用液壓技術的發(fā)展一.液壓傳動與控制技術簡述（一)工作原理液壓傳動是以液體為工作介質，在密閉的容器內，利用有壓力的油液作為工作介質來實現(xiàn)能量轉換和傳遞動力，并利用壓力能來驅動執(zhí)行機構的傳動方式。其中的液體一般為礦物油，液壓控制用其作為工作介質，故能把由于功率的損耗而產生的熱量，從發(fā)生的地方帶到別處。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現(xiàn)直線往復運動和回轉運動。從原理上來說，液壓傳動所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，即不可壓縮靜止流體中任一點受外力產生壓力增值后，此壓力增值瞬時間傳至靜止流體各點。就是說，在密閉環(huán)境中，向液體施加一個力，這個液體會向各個方向傳遞這個力，力的大小不變，液體各處的壓強是一致的。這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。（二）液壓系統(tǒng)的基本組成1.能源裝置——液壓泵。它將動力部分（電動機或其它遠動機）所輸出的機械能轉換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。2.執(zhí)行裝置——液壓機（液壓缸、液壓馬達）。通過它將液壓能轉換成機械能，推動負載做功。3.控制裝置——液壓閥（流量閥、壓力閥、方向閥等）。通過它們的控制和調節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向。4.輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關等.通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來，以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。5.工作介質——液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。（三）液壓技術的特點與優(yōu)勢相對于電力拖動和機械傳動而言，液壓傳動具有輸出力大，重量輕，慣性小，調速方便以及易于控制等優(yōu)點，因而廣泛應用于工程機械，建筑機械和機床等設備上。隨著各種標準的不斷制訂和完善，各類元件的標準化，規(guī)格化，系列化而在機械制造，工程機械，材料科學，控制技術，農業(yè)機械，汽車制造等行業(yè)中推廣開來。原子能技術，空間技術，計算機技術等的發(fā)展再次將液壓技術推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動，控制，檢測在內的一門完整的自動化技術，在國民經濟的各個方面都得到了應用。如工程機械，數(shù)控加工中心，冶金自動線等。液壓傳動在某些領域內甚至已占有壓倒性優(yōu)勢。二.液壓傳動與控制的發(fā)展概況液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學科，從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動已有2～3百年的歷史，只是由于早期技術水平和生產需求的不足，液壓傳動技術沒有得到普遍地應用。隨著科學技術的不斷發(fā)展，對傳動技術的要求越來越高，液壓傳動技術自身也在不斷發(fā)展，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，由于軍事及建設需求的刺激，液壓技術日趨成熟。第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本世紀30年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應快、動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術迅速轉向民用，并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規(guī)格化、系列化而在機械制造，工程機械、農業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。近30年來，由于原子能技術、航空航天技術、控制技術、材料科學、微電子技術等學科的發(fā)展，再次將液壓技術推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自動化技術，在國民經濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，液壓元件最初應用于機床和鍛壓設備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個工業(yè)部門，在機床、工程機械、冶金、農業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應用。當前液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應用、系統(tǒng)計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得了顯著成果。目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機械工業(yè)在認真消化、推廣國外引進的先進液壓技術的同時，大力研制、開發(fā)國產液壓件新產品，加強產品質量可靠性和新技術應用的研究，積極采用國際標準，合理調整產品結構，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學技術的迅速發(fā)展，液壓技術將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設備上的應用將更加廣泛．三.現(xiàn)代液壓技術的應用（一）液壓技術在風力發(fā)電領域中的應用風力發(fā)電機使用兩個驅動系統(tǒng)，即制動系統(tǒng)(偏轉器和主軸一高速軸回轉系統(tǒng))和葉片角度控制及機艙偏轉器回轉控制系統(tǒng)。制動系統(tǒng)用液壓控制，而葉片和偏轉器的控制則用液壓或電氣驅動方式。采用液壓控制時，用液壓直線驅動器(液壓缸)，用電氣控制時，采用電氣回轉式驅動器。裝在主軸內的液壓直線驅動器，及停止時應用的蓄能器也裝在軸內。國外液壓直線驅動器是將液壓、電子、電氣的優(yōu)點融合在一起的液壓直線驅動裝置（Electro-hydraulicsystem），簡稱Hybrid系統(tǒng)，這種系統(tǒng)節(jié)能是值得提倡。這種由液壓缸、液壓泵、AC馬達、蓄能器、電磁閥、傳感器和動力源組成的集成式電氣液壓伺服驅動系統(tǒng)具有動態(tài)性能好，輸出功率大，電氣安裝性和維護性好等優(yōu)點。它可以降低液壓系統(tǒng)的缺點，如漏油和油污染的影響，使可靠性得到顯著提高，而當電力中斷時，又能充分顯示出液壓傳動的優(yōu)點，即和液壓缸串聯(lián)的液壓缸，從蓄能器獲得供油，使葉片迎風面和風向平行，使葉輪停止轉動。液壓系統(tǒng)由帶位置傳感器的液壓缸和雙向供油的齒輪泵直接供油，中間沒有閥，減少了壓力損失和漏油點，這種系統(tǒng)比伺服控制系統(tǒng)節(jié)能40％以上。目前世界各大公司提供的風電液壓系統(tǒng)，廣泛采用比例伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)。AAAA美國Parker公司為風力發(fā)電提供各種液壓元件和成套風電系統(tǒng)(包括制動、偏轉器和葉片角度等的控制系統(tǒng))。角度控制系統(tǒng)由特殊設計的液壓缸組成，裝在風輪輪轂內，液壓缸內裝有位置傳感器，缸上還集成了所需的液壓閥，每臺風電設備都設有二三套獨立的角度控制系統(tǒng)(每個葉片一個)。該系統(tǒng)具有高可靠性和安全性，動靜態(tài)性能好，維護方便，泄漏少等優(yōu)點。（二）液壓技術在工程機械領域中的應用液壓式可變高頻沖擊錘在海洋和地質勘探領域具有非常好的應用前景。一般振動沖擊錘的激振頻率為10～20Hz，而日本新近推出的液壓式可變高頻沖擊錘激振頻率可達60Hz．并可在施工中根據(jù)現(xiàn)場的實際情況改變激振頻率和振幅，同時可實現(xiàn)優(yōu)化振動及工況要求。目前國內研制的液壓振動設備的激振頻率可在10～100Hz范圍內隨意調整。并能和相應的設備組合使用，既可進行水下作業(yè)又可用于礦山作業(yè)。液壓式可變高頻沖擊錘的工作原理：來自專用液壓泵站的高壓油通過三級伺服閥與激振液壓缸相結合，其激振頻率和振幅由控制臺控制?？刂婆_以電氣信號的形式設定?？筛鶕?jù)實際工況進行調節(jié)。激振液壓缸為開環(huán)控制，不設位移傳感器，在此狀態(tài)下．若柱塞觸到限制擋塊就不能高效率作業(yè)。為使激振液壓缸經常處于激振器中心附近保持振動。在結構上將其與定位液壓缸設計成整體式。定位液壓缸上裝有稱為定位閥的方向控制閥，液壓缸的位移不采用機械式伺服閥。當液壓缸發(fā)生位移時。定位閥將缸上的運動部件利用油的吸排壓力將其反饋供給定位液壓缸，以實現(xiàn)控制。但如果定位閥的靈敏度高，激振缸和定位缸經常會產生相反的力．這樣就會導致能量利用率的降低。解決這一問題的措施是：對定位閥設置一定的重疊量，定位液壓缸與集流腔連通，將定位系統(tǒng)的增益調整在低水平。液壓式振動沖擊錘的結構特征是：采用一般的伺服閥得到高頻振動沖擊，達到其開采礦石的目的，它主要取決于該裝置控制系統(tǒng)和液壓、機械部分所構成的要素?？刂粕系囊蛩?，一方面液壓式可變高頻沖擊錘的輸出能量大，最大輸出可超過3t，要使此等級的液壓缸以主頻60Hz運動。伺服閥的流量必須在400L／min以上。因此選用滿足此流量的626F高速型伺服閥，構成一般的定位系統(tǒng)。（三）液壓技術在礦山機械領域中的應用新型的液壓挖掘機具有重量輕、體積小、結構緊湊、傳動平穩(wěn)、操縱簡單、以及容易實現(xiàn)無級變速和自動控制等一系列優(yōu)點，其y性能正向著高效率、高可靠性、安全節(jié)能及自動化、智能化的方向發(fā)展。液壓挖掘機工作裝置是由動臂、斗桿、鏟斗和液壓油缸等構成的連桿機構，通過電液控制系統(tǒng)控制液壓油缸的伸縮來實現(xiàn)運動控制。并在作業(yè)過程中，采用通過電磁比例先導閥控制多路換向閥的方法。液壓的廣泛應用在該領域使其工作時間大大縮短，勞動強度降低，操作簡便。（四）液壓技術在日常設施領域中的應用液壓電梯具有承載重量大和運行平穩(wěn)的優(yōu)點，由于梯式液壓電梯采用r層疊式導軌的運動形式，滑輪式液壓電梯采用了組合式滑輪組的運動形式，所以均可克服傳統(tǒng)液壓電梯提升行程短、速度慢的缺點；此外，梯式液壓電梯的液壓缸安裝在一個特殊結構運動導軌中，滑輪式液壓電梯的液壓缸安裝在滑輪組中，均非傳統(tǒng)液壓電梯液壓缸的坑道安裝方式，從而降低了安裝成本，提高了電梯強度和可維修性。由于梯式液壓電梯采用鏈條式嚙合傳動，在電梯結構大小相同的情況下，比滑輪式液壓電梯有更大的承載力，但其結構略顯復雜，且鏈輪運動導軌為非標準設計，需要專門加工制造，成本較高，影響批量生產?；喪揭簤弘娞萁Y構設計相對簡單，受力部位集中。所有的零部件都是標準件，可以成批生產，經濟性好；但在電梯結構大小相同的情況下，承載力不如梯式液壓電梯。四.液壓傳動的主要發(fā)展動向液壓傳動技術是一種新興的傳動技術，它的應用前景非常廣闊目前,它們分別在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、長壽命、高度集成化、小型化與輕量化、一體化和執(zhí)行件柔性化等方面取得了很大的進展。同時,由于與微電子技術密切配合,能在盡可能小的空間內傳遞盡可能大的功率并加以準確的控制,從而更使得它們在各行各業(yè)中發(fā)揮出了巨大作用。應該特別提及的是,近年來,世界科學技術不斷迅速發(fā)展,各部門對液壓傳動提出了更高的要求。液壓傳動與電子技術配合在一起,廣泛應用于智能機器人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震予測及各種電液伺服系統(tǒng),使液壓傳動的應用提高到一個嶄新的高度。目前，液壓傳動發(fā)展的動向,概括有以下幾點:1.節(jié)約能源,發(fā)展低能耗元件,提高元件效率;2.發(fā)展新型液壓介質和相應元件,如發(fā)展高水基液壓介質和元件,新型石油基液壓介質;3.注意環(huán)境保護,降低液壓元件噪聲;4.重視液壓油的污染控制;5.進一步發(fā)展電氣－液壓控制，提高控制性能和操作性能;6.重視發(fā)展密封技術，防止漏油;7.其它方面，如元件微型化、復合化和系統(tǒng)集成化的趨勢仍在繼續(xù)發(fā)展，對液壓系統(tǒng)元件的可靠性設計、邏輯設計，與電子技術高度結合，對故障的早期診斷、預測以及防止失效的早期警報等都越來越準確。結束語因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。在工業(yè)各領域液壓傳動技術已成為基本組成部分。液壓技術作為現(xiàn)代傳動與控制的重要內容，將不斷擴大應用領域，保持強大的競爭力、不斷向前發(fā)展。六.參考資料1.液壓傳動技術在未來加工中的應用前景探索；何永勤；黃岡職業(yè)技術學院2.液壓傳動技術在機械制造業(yè)中的應用；劉亞鑫；安陽工學院3.液壓技術創(chuàng)新及發(fā)展趨勢；黃興；廣州機械科學研究院基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡水表的設計基于MSP430單片機具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機控制系統(tǒng)基于單