液压传动毕业论文设计

液压传动系统毕业论文摘要液压传动和控制由应用电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术与新工艺、新材料等后获得了新的开展，使液压系统和元件在技术水平上有很大提高。本文从液压技术现实状况、液压现场总线技术、水压元件与系统、液压节能技术等方面简介液压技术创新与开展趋势。指出液压传动向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向开展，是不停提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。目录摘要……………………1绪论……………………3第一章液压传动的主线简介…………31.1液压传动的开展概况…………31.2液压传动的工作原理和构成............................................................................41.3液压传动的定义................................................................................................71.4液压传动的优缺陷............................................................................................71.5液压传动在机械中的应用……................................................8第二章液压技术的创新开展……..…………………102.1液压现场总线技术……………….…………102.2水压元件与系统…………….……………....122.3液压节能技术………………..14第三章液压动力单元的构造设计分析……………..153.1液压动力源的几种构造形式……………….153.2多种布置的比拟……………..163.3布置方案的选定……………..163.4油箱的设计…………………..183.5系统压力平衡问题的分析…………………..203.6总体系统的构造……………..23第四章液压技术开展趋势…………..234.1国外液压系统的开展………..234.2远程液压传动系统的开展…………………..254.3增强对环境的适应性、拓宽应用X围……..264.4开展趋势……………………..28总结…………………..30道谢…………………..30参照文献……………..31绪论技术创新与其管理是当今管理科学的重要学科，对于提高国家、地方和企业的科技竞争力，实现可持续开展具有十分重要的意义。无论是兴旺国家还是开展中国家，都非常重视对这一问题的研究。20世纪80年代初，我国开始重视技术创新理论问题的研究，研究X围包括技术创新的模式、机制，技术创新的扩散，产创新和技术创新经济学，技术创新的区域研究以与有关技术创新的政策、体系等诸多方面。通过20数年的研究，人们已经注意到创新在生产各个方面所起的关键作用，并将创新作为企业、产业和国家竞争获胜的中心环节。近年来，流体动力传动由于应用了电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术与新工艺、新材料等后获得了新的开展，使液压气动系统和元件在技术水平上有很大提高。它已成为工业机械。工程建筑机械与国防尖端产品不可缺乏的重要技术。而其向自动化．高精度．高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向开展，是不停提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。为了保持既有的良好开展势头，必须重视液压传动固有缺陷的不停改良和创新，走向2l世纪的流体传动除不停改良既有液压气动技术外，最重要的是移植既有的先进技术，使流体技术发明新的活力，以满足未来开展的需要。第一章液压传动的主线简介液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已经有2～3百年的历史，只是由于初期技术水平和生产需求的局限性，液压传动技术没有得到普遍地应用。伴随科学技术的不停开展，对传动技术的规定越来越高，液压传动技术自身也在不停开展，尤其是在第二次世界大战期间与战后，由于军事与建设需求的刺激，液压技术日趋成熟。第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，某些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。第二次世界大战期间，在兵器上采用了功率大、反响快、动作准的液压传动和控制装置，它大大提高了兵器的性能，也大大增进了液压技术的开展。战后，液压技术迅速转向民用，并伴随多种原则的不停制定和完善与各类元件的原则化、规格化、系列化而在机械制造，工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的开展，再次将液压技术推向前进，使它开展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。采用液压传动的程度已成为衡量一种国家工业水平的重要标志之一。我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大开展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以与军工等工业中都得到了普遍的应用。目前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向开展。同步，新元件的应用、系记录算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也获得了明显成果。目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同步，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际原则，合理调整产品构造，对某些性能差并且不符合国标的液压件产品，采用逐渐淘汰的措施。由此可见，伴随科学技术的迅速开展，液压技术将获得深入开展，在多种机械设备上的应用将愈加广泛．液压传动的工作原理，可以用一种液压千斤顶的工作原理来阐明:图1是液压千斤顶的工作原理图。大油缸9和大活塞8构成举升液压缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7构成手动液压泵。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。不停地往复扳动手柄，就能不停地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。假如打开截止阀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。主线工作原理：液压传动是运用有压力的油液作为传递动力的工作介质，并且传动中必须通过两次能量转换由此可见，液压传动是一种不一样能量的转换过程。

图1: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8—大活塞9—大油缸11—截止阀

12—油箱

一种完整的、可以正常工作的液压系统，应当有如下五个重要局部构成：动力装置：它是供应液压系统压力油，把机械能转化为液压能的装置。最常见的是液压泵。执行装置：它是把液压能转化成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称作液压系统的执行元件。控制调整装置：它是对系统中的压力、流量或流动方向进展控制或调整的装置。如：溢流阀、节流阀、换向阀、截止阀等。辅助装置：例如油箱，滤油器，油管等。他们对保证系统正常工作是必不可少的。工作介质：传递能量的流体，即液压油等。一部完整的机器是由原动机、传动机构与控制局部、工作机(含辅助装置)构成。原动机包括电动机、内燃机等。工作机即完毕该机器之工作任务的直接工作局部，如剪床的剪刀，车床的刀架、车刀、卡盘等。由于原动机的功率和转速变化X围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化X围较宽，以与其他操纵性能的规定，在原动机和工作机之间设置了传动机构，其作用是把原动机输出功率通过变换后传递给工作机。传动机构一般分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流体传动是以流体为工作介质进展能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进展能量传递的传动方式。液压传动重要是运用液体的压力能来传递能量；而液力传动如此重要是运用液体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的长处，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运送、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同步，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。

液压传动之因此能得到广泛的应用，是由于它具有如下的重要长处：1)由于液压传动是油管连接，因此借助油管的连接可以以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，以克制长驱动轴效率低的缺陷。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，已主线取代了老式的机械传动，不仅操作以便，并且外形美观大方。2)液压传动装置的重量轻、构造紧凑、惯性小。例如，同样功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。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0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机如此约为0.03N/W。3)可在大X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X围可达1∶，并可在液压装置运行的过程中进展调速。4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正由于此特点，金属切削机床中的磨床传动目前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，同步液压件能自行润滑，因此使用寿命长。6)液压传动轻易实现自动化——借助于多种控制阀，尤其是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很轻易地实现复杂的自动工作循环，并且可以实现遥控。7)液压元件已实现了原则化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的缺陷是：1)液压系统中的漏油等原因，影响运动的平稳性和对的性，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拟敏感，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，因此它不适宜在温度变化很大的环境条件下工作。3)为了减少泄漏，以与为了满足某些性能上的规定，液压元件的配合件制造精度规定较高，加工工艺较复杂。4)液压传动规定有单独的能源，不像电源那样使用以便。5)液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的长处是重要的，伴随设计制造和使用水平的不停提高，有些缺陷正在逐渐加以克制。液压传动有着广泛的开展前景。：驱动机械运动的机构以与多种传动和操纵装置有多种形式。根据所用的部件和零件，可分为机械的、电气的、气动的、液压的传动装置。常常还将不一样的形式组合起来运用——四位一体。由于液压传动具有诸多长处，使这种新技术开展得很快。液压传动应用于金属切削机床也不过四五十年的历史。航空工业在1930年后来才开始采用。尤其是近来二三十年以来液压技术在多种工业中的应用越来越广泛。在机床上，液压传动常应用在如下的某些装置中：1.进给运动传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大局部采用液压传动；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。这些部件有的规定迅速移动，有的规定慢速移动。有的如此既规定迅速移动，也规定慢速移动。这些运动多半规定有较大的调速X围，规定在工作中无级调速；有的规定持续进给，有的规定间歇进给；有的规定在负载变化下速度恒定，有的规定有良好的换向性能等等。所有这些规定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，由于规定作高速往复直线运动，并且规定换向冲击小、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毕。

其精度可达0.01～0.02mm。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，有助于简化机床构造，提高机床自动化程度。5.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。液压传动在其他机械工业部门的应用状况见表1-1所示。表1-1

液压传动在各类机械行业中的应用实例行业名称应用场所举例工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等。起重运送机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运送机等。矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提高机、液压支架等。建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等。农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等。冶金机械电炉炉顶与电极升降机、轧钢机、压力机等。轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等。汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等。智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等。静液压传动由于具有无级变速，调速X围宽，可以实现恒扭或恒功率调速，轻易实现电控等长处，在工程机械中具有良好的应用前景。不过在铲土运送机械和起重机械中作为重要传动就用却很少，其重要问题是在于国内液压元件质量差，而国外的液压元件价格又太高，会导致主同本钱过高。90年代以来，国内已引进了德国林德企业静液压叉车，以与利勃海尔企业静液压推土机的装载机，但在国内市场所占份额很小。从国内工程机械市场的实际出发，本文对静液压传动在国内的推广应用提出探讨性的意见如下：〔1〕静液压传动叉车在兴旺国家已经被广泛采用，由于国内局部仓库、码头和工厂等使用部门对叉车的机动性能〔尤其是低速性能〕、噪声已经有较高的规定，因此这些部门正在成为国内静液压叉车顾客。国内叉车和液压元件生产企业应当看到静液压叉车的良好前景，联合研究开发适合我国国情的叉车静液压系统，提供能先进，工作可靠，价格适中的产品。也可以采用与国际静液压元件制造企业联合开发的方式，加紧开发的速度。〔2〕中小型多功能工程机械由于具有挖掘，装载，叉车和起重等多功能，在兴旺国家已经得到了广泛的应用。伴随我国经济建设尤其是都市建设的开展，中小型多功能工程机械也将在我国推广应用，而它们无疑将首先采用静液压传动作为其重要传动装置。国内工程机械企业应当看到中小型多功能工程机械的发前景，联合国内外静液压元件生产企业共同开展对它们的研究开发，以增进中小型多功能工程机械在我国的开展。〔3〕在国内大型铲土运送和起重机械中，由于配套的静液压与电子控制元件的技术难度大，价格太高，在国内顾客中难以承受。因此，在我国临时不适宜将静液压传动研究开发的重点放在与大型铲土运送和起重机械配套上，而应将重点放在上述两类工程机械上。第二章液压技术的创新开展义现场总线是连接智能化仪表和自动化系统的全数字式、双向传播、多分支构造的通信网络。现场总线控制系统简化为工作站和现场设备两层构造，它可以看作是一种由数字通讯设备；和监控设备构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，它是一种工厂构造化布线。伴随现代制造技术的迅速开展，流体控制技术和电子控制技术的结合越来越严密，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一样，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。该系统克制了老式液压系统无法实现升压以与降压增流的问题，最终输出与各执行器需求相适应的压力和流量。(1)经济性。任何一种新技术新产品的开发与使用，其本钱是首先需要考虑的原因之一，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减少系统与工程本钱。因此，应用单位使用总线产品和供应商提供产品的第一前提应当是以减少总线系统的使用本钱为目的。(2)按IEC61131—3原则的柔性化程序，易学、易懂，可操作性强。(3)可靠性、可维护性。现场总线技术采用总线替代一对一的I／O连线。对于大规模I／O系统来说，减少了由接线点导致的不可靠原因，同步系统具有在线故障诊断，报警记录功能；可完毕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，可以便进展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、抗冲击与抗震动的重要原则。(6)相对于老式的液压比例控制系统更具有其价格竞争优势。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。今灭随便一种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规定，其实是一种乳化液。后来开展的“难燃液压液〞有几种也是水基的。在某种意义上，液压技术的开展是一种元件与工作介质互相适应和协调开展的历史。液压介质性能水平的提高对于现代液压技术的开展功不可没。目前所谓的水液压元件企图用一般水或天然海水作为介质，所有技术难点就都集中到了元件自身。液压元件的开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也许的，当然由于无法同步改良介质的有关特性，水液压装置的性能，尤其是性价比拟高之元件和介质都通过数年“磨合〞和优化的老式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，以与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。是新型工业化开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、取之以便、再运用率高、处理简朴等突出长处，用其取代矿物油作为液压系统工作介质时不仅可以处理未来因石油枯竭带来的能源危机，并且可以最大程度地处理因矿物油泄漏和排放带来的污染与安全问题，最符合环境保护以与可持续开展的规定，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开展的最直接动力。(1)资源丰富，来源广泛，再运用率高。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，可一再回收，反复使用，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。有助于提高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，从主线上消除油压传动系统冈泄漏和排放而导致的牛产与环境污染。(3)阻燃性好，安全性高。尤其适合高温、核辐射和明火等场所下的应用，有效地处理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与核辐射导致的液油变质和放射性污染等问题。(4)处理技术与工艺简朴，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朴；并且系统在航运、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。伴随科学技术的进步，水压产品与技术获得了较大的进展，目前，不仅水压泵形式增多了，符合ISO／CETOP连接尺等各原则规格的多种阀，甚至叠加阀、比例阀和持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，并且在专家的指导下，顾客可以根据自己的需求进展系统配组。正式推出了多种工作压力为l6～21MPa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、环境工程等某些对安全、清洁、环境无害规定较高的行业。某些量大面广的街道和路面清洗车以与新的铁路机械中的应用，加上老式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境保护规定的传动技术，将会使流体技术在与电传动技术的竞争中得到新的支持。伴随新材料、新技术的不停涌现，必将推进水压技术的开展，逐渐地取代既有的油压传动系统。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，通过创新开展终将成为与电气、油压、气动并列的第四种传动技术。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自身的机械效率、容积效率、介质粘度、回路密封性以与系统构成的复杂程度有关；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方略有关。因此节能是液压技术的重要课题之一，伴随节能和环境保护规定的日益高涨，有效活用能源和减少噪声已成为液压行业的重要目的。综观国内外液压技术开展历程，无时无刻不伴随节能的需要与创新。(1)二次调整系统。二次调整静液传动系统由恒压油源、二次元件(液压泵／马达)、工作机构和控制调整机构等构成。二次调整系统是工作于恒压网络的压力耦联络统，通过调整二次元件斜盘倾角来变化二次元件排量，以适应负载转矩的变化，使负载按设定的规律变化。系统中的压力主线保持不变，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。此外，蓄能器的参与，不仅克制了压力限制元件发热所引起的功率损耗。并且还通过回收、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响到压力赔偿装置或液压泵的变量调整机构，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整机构联络在一起，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防止节流损耗和溢流损耗，此外，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，并明显改善功率因数，是其他液压调速方式所无法比拟的。运用变频器变化泵的转速，使泵的输出流量与系统所规定相适应，可以使溢流损失降至最低，有效地节省了能量。交流变频调速液压系统在大功率间歇运动的调速系统中，其优越性更为明显。(4)尽量地节省空间。采用无油压控制阀可以减少系统装置空间，根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、压力控制阀也能到达控制的效果。采用闭回路系统，可以自我形成油量赔偿机能，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，体现油箱小型化的长处。由于只在需要时使液压泵输出必要的流量，从而将发热源控制降至最低，也就无需再加装冷却器。由于不需冷却水的循环以与减少作动油的消费量，因此也能节省资源。此外，减少噪声也仍然重要。(5)一体化构造。将液压泵、马达、油箱、油量赔偿回路构成为一体，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、高的控制精度和反复精度的比例阀、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+高速伺服构成闭环同路控制油电式高速注塑机液压系统设计和应用。有上下压双联或多联式泵、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。第三章液压动力单元的构造分析3.1液压动力源的几种构造形式液压动力源按布置方式分为上置式、非上置式和柜式三种。①上置式液压动力源。泵组布置在油箱之上的布置方式称为上置式。上置式布置方式按电动机的摆放位置又可分为立式和卧式。当电动机立式安装，液压泵置于油箱内时，称为立式液压动力源；当电动机卧式安装，液压泵置于油箱之上时，称为卧式液压动力源。②非上置式液压动力源。将泵组布置在底座或地基上的液压动力源称为非上置式。假如泵组安装在与油箱一体的公用底座上，如此称为整体型液压动力源；将泵组单独安装在地基上如此称为别离型液压动力单元。整体型液压动力源又可分为旁置式和下置式两种。③柜式液压动力源。将泵组和油箱整体置于封闭型柜体内的构造称为柜式液压动力源。3.2多种布置的比拟上置式液压动力源占地面积小，构造紧凑，液压泵置于油箱内的立式安装动力源，噪声低且便于搜集漏油，一般应用于中小功率的液压泵站。当采用卧式动力源时，由于液压泵置于油箱之上，必须注意各类液压泵的吸油高度，以防液压泵油口处产生过大的真空度，导致吸空或气穴现象。非上置式液压动力源由于液压泵置于油箱液面如下，故能有效改善液压泵的吸入能力，这种动力源装置高度低，便于维护，但占地面积大，合用于泵的吸入容许高度受限制，传动功率较大，而使用空间不受限制，以与开机率低，使用时又规定很快投入运行的场所。新一代的这种布置方式的液压动力源可以将液压泵组、油箱组件、控温组件等集成为一种整体，机构做得相称紧凑，并且能保证一定压力和排量，如近些年来出现的通用性较强的液压动力单元就是经典代表。柜式液压动力源装置可在柜体上以便地布置各类仪表板和电控箱，且外观整洁美观，因泵组被柜体封闭而屏蔽了噪声，同步能有效减少外界污染，其缺陷是由于需顾与操作和维护的空间与液压系统的散热，致使其外形尺寸较大，一般仅在中、小功率场所与试验室采用。3.3布置方案的选定考虑到本次设计的液压动力源的实际使用环境，在满足压力和排量规定的前提下，整个系统做得越小越紧凑越好，不仅占地面积小，并且也节省了不少材料，在这个大前提下，处在体积和布置上向液压动力单元形式靠近。由于海水的腐蚀性，液压动力单元最外层与海水接触局部材料要选用特殊材料，并且但愿这种材料的面积尽量小且形状规如此，假如电动机和液压泵放在油箱外面，这样必将增长外壳材料外表积，也会使得外壳的形状相对复杂随之而来的装配和焊接问题就会更多，这里采用将电动机和液压泵放在油箱内部。一般陆地环境使用的一般三相异步电动机，电动机外壳内是有空气的，这样就是需要在电动机轴的出口处加动密封装置，防止液压油进入电动机线圈内，由于当海水深度到达6000m时，压力将到达60MPa，因此对这个密封装置的规定很高。为处理这个问题，考虑将电动机换成目前较为先进的水下电动机，由于这项技术属于较为前沿的技术，还没有完整的系统材料，所如下面引用国外某水下电动机的资料。水下电动机应着重考虑电动机耐受水压以与水的隔离问题，某企业的产品采用了两种措施。·耐水压的机械构造：采用高机械强度材料增长壁厚的机壳以承受水压与隔离海水。·平衡压力构造：电动机内部充油，以非金属膜盒加以封闭，靠此膜盒的伸缩适应内部油液的热膨胀以与外部水压的变动，使电动机内外压力到达平衡。显然选用第二种措施的水下电动机比拟合理，在还没有完整资料的状况下，在此根底上对电动机进展改良，设计出一种在理论上行得通的水下电动机。电动机的压力平衡局部一般放在电动机的尾部，改良后的设计也是从尾部进展。既然选择的是深海电动机，如此电动机的防腐问题在电动机设计室已经考虑了，那么其外壳材料肯定选择了防腐材料。在这种状况下液压动力源如与本来的布置同样，会导致防腐材料的损失，那么就可以将电动机放在油箱外面而只将液压泵放在油箱内，这样会使得液压动力单元的体积和重量都变小，局限性的是其长度会有所增长。这样整个系统的大体构造就定下来了，关键问题是考虑怎样才能使油箱内的压力和海水的压力相等，或者是使油箱内的压力略不小于海水的压力。3.4油箱的设计一般油箱可分为整体式油箱、两用油箱和独立油箱三类。·整体式油箱是指在液压系统或机器的构件内形成的油箱。·两用油箱是指液压油与机器中的其他目的的用油的公用油箱。·独立油箱是应用最为广泛的一类油箱。独立油箱常用于工业生产设备，一般制成矩形，也有圆柱形或油罐形，通过计算可以发现，在材料用量同样的状况下将幽香制成圆柱形所获得的体积比矩形的大，因此初步选定油箱形状为圆柱形，电动机的外形一般也是圆柱形的，将电动机和油箱连接在一起后，其形状还是比拟规如此、美观和统一的。对于液压系统，液压油的清洁对整个液压系统的影响是非常大的。虽然凭借着过滤器的吸附能力能保持油液一段时间的清洁，但油液用久了之后肯定还是会由于多种原因，其清洁度不能满足规定，需对其进展更换，因此可以在圆柱形油箱的内壁底部设计一种排油槽，便于在对液压系统进展维护时更换液压油。说到排油问题，圆柱形的油箱就有优势了。由于整个油箱的侧面都成圆弧形，这样杂质回顺着油箱壁滑落到油箱最底部的排油槽里，伴随油液往外排出，杂质也就很轻松地伴随油液往外排出了。本系统的油箱容量按经验公式来计算，由于系统工作时，整个油箱是浸泡在海水里的，并且海底的温度一般为4℃左右，因此整个系统的散热习惯是非常好的，相称于是冷水，没有必要从散热的角度来计算油液的容积。油箱容量的经验公式为V＝(2-1)式中----液压泵的流量；----经验系数，一般状况下取3～5。如此可求得系统所需油液的体积V为：V=3×52.5=157.5〔L〕本文所设计的系统构造是将液压泵与其他的某些部件放置在油箱内部，因此要计算油箱的体积需要将这些部件的体积加上所需油液的体积。液压泵的外形是很不规如此的，要精确计算他的体积大小是很有困难的，本文将其近似当作一种立方体，各个方向的尺寸折合后为195㎜×202㎜×233㎜。如此液压泵所占的体积V为：V=195×202××10〔mm〕×10mm，即9.2L。这样整个油箱的体积为V=V+V×10〔cm〕选用的深海直流电动机直径大概为400㎜，为保证整个系统的美观性，同步也保证整个装置不至于过长，将油箱的端面直径选用为560㎜，这样就可以根据体积计算出油箱的长度。V××10〔2-2〕(2-3)式中V----油箱所需的体积，cm；——油箱端面的直径，㎝；——油箱长度，㎝。最终将油箱的长度选定为68㎝。要使系统内部油液压力增大，可以向油箱内参与更多的油液，在体积不变的状况下，油液越多压力就会越大，不过在深海，这种措施是行不通的。此外一种措施是在油液量不变的状况下，减小油液的体积也能增长油液的压力，下面就针对第二种措施展开分析，有如下八种方案可供选择。①活塞构造油箱是运用活塞的可移动特性改良而来，能随时保持内外压力同样。活塞可以伴随油箱壁左右移动，当海水的压力不小于油液压力时活塞就会向右移动，直至油液压力和海水压力同样，活塞才停止，这样就能保证油液压力和海水压力随时同样，从而就使得系统压力平衡。这种构造的局限性是对活塞的密封和润滑规定很高，在海水直接接触活塞导轨这种环境下，很难满足密封和润滑的规定，并且还也许有海底的微生物等其他杂质卡在活塞导轨上阻碍活塞的移动。②海水和活塞导轨直接接触会导致诸多问题，为了防止海水和活塞导轨之间的直接接触，可以安装一种材料将活塞与海水隔开，如胶皮就是一种比拟好的选择，其构造如图3-2所示。这种构造使得海水和活塞之间有一胶皮相隔，这样就防止海水与导轨的接触而破坏了导轨的润滑，以与杂质的进入而卡住导轨。该构造运用胶皮的良好伸展性，通过胶皮传递海水的压力，从而保证了油箱内外压力保持平衡。③外置气囊型构造是在油箱的外面接上一种或数个装了油液的气囊，气囊中的油液和油箱相通，当液压装置还在陆地时，气囊是鼓的，当潜入深海时伴随压力的增大气囊逐渐被压扁，从而保证了油箱内外压力的平衡。此构造运用气囊的良好伸展性和压缩性，通过对气囊的压缩而使油液也被压缩，进而使得油箱内油液压力升高，系统内外压力也就能平衡了。此种构造必须要通过油箱油液的最大变化率来计算气囊的大小，这样才能保证气囊在被完全压缩前已经能满足其最大体积变化的需求，同步也尽量不要把气囊做得太大，否如此会带来一定的不便。在水下作业时还要注意保护气囊，防止被某些较锋利的物品刺破，同步还要作业气囊和油箱的接口大小，假如太小，有也许出气囊面把油液入口堵住的状况。④内置气囊型构造与外置气囊型构造位置的气囊位置相反，气囊内部没有油液。整个气囊在油箱内部，当油箱内部到深海工作时，气囊内部会进入海水，致使油箱内部体积减小，油箱受压，压力也就伴随海水的压力变化而变化。此种构造原理和外置气囊型构造某某小异，重要区别在于内置型的气囊不易被损坏，不过它的油箱容积没有外置型的大，同步也要注意计算气囊的大小，当使用单个气囊会使气囊体积过大时，可以考虑多种气囊。此种构造也可以当作是将方案=2\*GB3②中活塞去掉，这样构造简化诸多，因此可以当作是对方案=2\*GB3②的改良。但它在油箱外形大小同样的状况下，所装的油箱相对较少。⑤非金属膜构造与气囊型构造的原理同样的状况下，但各自的合用X围有所不一样，当外表积较大时，用油膜构造较为合理，由于它有足够的外表空间；当外表积较小并且内部较宽阔时用气囊型构造很好。这种构造在钢质圆形油箱的一端加橡胶膜或在方形油箱的5个面上开窗并加橡胶膜，运用橡胶膜的伸缩变形进展压力平衡和克制体积变化，长处是构造简朴、易于加工。确定是橡胶膜的边缘易出现疲劳断裂，密封不可靠。⑥橡胶罩构造中油箱的6个面只有底面是钢制材料，其他各个面都是采用整体的橡胶罩，因此整个油箱的变形能力很强。这种构造的长处是变形幅度大，可以到达50﹪以上，能克制较大体积变化的状况，缺陷是制造复杂，高本钱，橡胶罩轻易形⑦波纹管构造运用了波纹管的纵向可收缩性，随时变化管内油液的体积，从而变化内部的压力，不过波纹管的可变化体积相对较小，不能满足某些由于外部系统的原因，而规定油液体积变化较大的状况，并且此构造制作也相对复杂。⑧蓄能器状气囊构造参照了蓄能器的构造，外形上和蓄能器相似，内部构造原理和前面所提与的方案=3\*GB3③、=4\*GB3④相似。蓄能器状气囊构造的气囊比拟大，因此一般状况下需要一种气囊就能满足体积变化的规定，而不用像内、外置气囊构造那样安装多种气囊。气囊大了之后轻易引起变形，因此就在气囊外面包一种圆桶状金属外壳，来保持气囊的形状，同步也可保护气囊不被锋利物品刺破，在圆桶的尾部开了口，使海水与气囊接触。使用单个气囊虽然已经能满足体积变化的规定，不过这是还涉与一种响应的问题，由于气囊外壳尾部的小孔不也许开得太大，在有些状况下，油箱的体积忽然发生变化，压力平衡装置不能立即响应，会导致油箱内部压力不不小于外界压力的状况，当然这也是本课题的一种分支问题，本文就只分析道这里。从以上分析可知各方案工作原理是同样的，共同点都是一种油箱，包括一种能进展弹性变形的部件，当有压力差存在时，该部件就发生变形，将压力传递到油液中，从而使油液的体积减小，压力增大至于外界环境相等，也就是油箱内部的压力与外界的水压力到达平衡，这样，不管多大深度，油箱内部的压力总与外部水压力相等，油箱壳体所受到的内、外压力相等，压差为零，实现了对不一样水深的压力赔偿。通过以上各个方案的比拟，最终一种方案是比拟合理的，蓄能器状气囊构造既能实现油箱较大的体积变化，又便于压力赔偿装置的安装，也轻易计算所能赔偿体积的大小，气囊外包着的金属壳，因而，气囊不会发生太大的变形，金属壳还可有效地防止外界锋利物品刺破气囊。因此本设计所选用的压力平衡机构是蓄能器状气囊构造。方形油箱和圆桶形油箱加了压力平衡装置3.6总体系统的构造确定了油箱的端面直径和长度，还要确定油箱的厚度。虽然油箱有了压力平衡装置后，在深海所承受的压差约为零，但还是要承受较大的内压，同步还会打出许多螺纹孔用于其他部件的安装和固定，因此选定油箱壁的厚度为10㎜.油箱的制作措施选用铸造工艺。为了使整个系统便于安装，油箱的右端面是开通的，整个内部构造安装完毕后用一块油箱盖板将油箱盖住，为了整个系统注油以便，还在油箱壁的上方开了个注油口。使用蓄能器状气囊构造作为压力平衡构造，考虑到安装以便，就把其放在油箱的上背面，不过为了系统在初始的状态下气囊内就能装满有油液，气囊构造的最高位置要低于油箱壁的最高位置。第四章液压技术开展趋势4.1国外液压系统的开展工程机械重要配套件有动力元件、传动元件、液压元件与电气元件等。目前工程机械动力元件主线上都用内燃式柴油发动机(简称柴油机)；传动分机械传动、液力机械传动、静液压传动、电传动等。但目前工程机械用得最多、最普遍的为液力机械传动与静液压传动。整个传动系统还包括传动轴、驱动桥等。静液压传动有多种构造形式，有的有传动轴、驱动桥，有的没有，视状况而定；液压元件重要有缸、泵、阀、密封件与液压附件等。静液压元件的泵(重要是变量泵)、马达(变量与定量)，以与对应的减速机等；电气元件此前对工程机械的影响还并不大，最早的工程机械电气系统，重要是起动电路与照明电路，系统与元件都非常简朴，起动可以用拖起动，白天干活不用照明，因此，这两个电路系统出了故障也能勉强维持工作。但工程机械开展到今天，电气系统与电气元件已经成了工程机械一种非常关键的局部，可以说今天的绝大多数工程机械，电气系统出了故障主线就不能工作，有的甚至寸步难行，等于一堆废钢铁。因此电气系统、电器元件目前也是工程机械最关键最重要的配套件之一。重要电器元件除老式的元件外，尚有多种传感器，多种控制元件与微处理机等等。下面就国际上这些工程机械重要配套件的主线状况与开展趋势谈谈见解。国外工程机械重要配套件的主线状况目前国外工程机械重要配套件大多数都生产历史悠久，技术成熟、供应充足，生产集中度高，品牌效应突出。配套件的开展随主机的开展而开展，同步配套件自身的开展反过来又增进主机的开展。目前国外工程机械配套件的开展形势好过主机的开展形势。目前国外工程机械配套件的开展形势比拟好。近些年来国外工程机械有一种开展趋势，主机制造企业逐渐向组装企业方向开展，配套件逐渐由供应商来提供。例如世界上实力最强的主机制造企业美国的卡特彼勒(Caterpillar)、凯斯(Case)、日本的小松(Komatsu)、瑞典的沃尔沃(Volvo)等世界上这些大型的工程机械主机制造企业，其配套件的配套能力也是非常强的，它们的配套件外配的数量也是在逐年大幅度地增长，某些中小工程机械企业就更是如此，配套件逐渐重要由零部件制造企业来提供。这样做有几大好处，主机企业可集中精力把自己的主机产品作好，减少配套件完全由主机企业自己来承担的风险，而配套件企业作得更强更大，有能力迅速提高配套件的质量、技术水平，同步能为主机企业提供更多的新产品，这样更轻易增进主机产品的开展。国外工程机械主机企业从1988年达850亿美元的销售额以来，主线上没有多大变化，而相反这些年来配套件从150亿美元，增长到1000亿美元，增幅是相称大的。因此，国外工程机械配套件这些年来得到了迅速开展。国外工程机械配套件生产历史悠久、技术成熟、品种齐全，完全能满足多种工程机械的配套需求国外许多工程机械重要配套件企业均有50年，甚至1以上的开展历史，企业的规模都相对较大，技术十提成熟，品种也非常齐全，几乎应有尽有。例如目前世界上生产密封件与减振器最大的企业，德国的弗罗伊登贝克(Freudenberg)企业，成立于1849年，生产密封件与减振器已经有100数年历史，其品种应有尽有，从技术上、品种上完全能满足液压行业对密封件与密封技术的规定。同步还不停推出新的密封材料与新的密封构造，推进液压密封技术不停向更高技术水平开展。目前世界上最大的中大型发动机制造企业，美国的康明斯(Cummins)发动机制造企业，成立于19，也几乎有近1的历史。37.3kW(50马力)以上的柴油机可以全方位为多种工程机械，甚至所有需要柴油机动力的多种机械配套，在技术上可以完全满足最苛刻的欧II、欧III排放原则，甚至可以到达欧IV、欧V排放原则。在流体产品领域内，目前世界上最大的流体产品(重要是液压件、密封件与液压附件等)制造企业，美国的派克(Parket)企业，成立于19，也有近1历史，可以提供品种齐全的、高技术水平的液压件、密封件与所有的液压附件。目前世界上最大的用于静液压系统的变量液压元件制造企业，德国的博士――力士乐企业，已经有200数年的历史，从1953年开始全面制造液压元件，也有50年以上历史。其最具特色的产品是用于静液压传动的变量系统液压元件，无论是斜盘式或斜轴式，闭式(泵控)或开式(阀控)系统液压元件品种都非常齐全，能为多种需要静液压系统元件的工程机械整个系统成套配套。尚有世界上最大的传动部件制造企业，德国的ZF企业，成立于19，也有近1历史，能为多种工程机械提供品种齐全的传动部件。在电气配套件方面，世界最大的德国西门子电气企业，以与日本的东芝企业、川崎企业、德国的博士(Bose)企业等，均有50年以上，甚至1以上的悠久历史，能满足工程机械多种高技术水平的电气系统和电气元件的规定。4.2远程液压传动系统的开展在科学技术迅猛开展的今天，计算机技术、网络技术、通信技术等现代化信息技术正对人类的生产生活产生着前所未有的影响。这些信息技术的进步，为此后制造业的开展，设计措施与制造技术模式的变化指明了方向，为数字化设计资源与制造资源的远程共享，深入提高产品开发效率奠定了根底。这一点已经引起了学术界的广泛关注，并且有诸多科研学者已经投入到了这方面的研究。目前在液压领域中，尤其是中小企业在进展液压传动系统的设计时，存在着零部件种类繁多、系统集成复杂、参照资料缺乏等一系列困难，而远程设计服务可以处理这些问题。为减轻液压设计人员的工作承担，实现现代化设计模式的转变以与设计资源、技术资源和产品信息的共享，本文提出了建立基于Web的远程液压传动系统设计的新模式。〔1〕系统的体系构造基于Web的远程液压传动设计系统采用B／S(浏览器／服务器)模式的体系构造，服务器端上寄存了所有与设计计算有关的应用程序，以与顾客信息数据库、产品信息数据库与专家知识数据库等。顾客在使用该设计系统时，只要客户端具有上网功能(即安装了IE浏览器并接通网络)即可访问使用。这样的体系构造具有它独特的优势：克制了老式单机版应用程序只能单机操作的局限性，实现了设计与技术资源的跨区域、跨平台共享，使设计人员的工作变得简朴以便，提高了工作效率。〔2〕系统的工作流程顾客在客户端启动IE浏览器进入系统初始界面，这里提供了有关远程液压传动设计系统的简介。假如顾客想提交设计任务，如此可以注册并填人有关信息，然后登录进入操作页面。首先，顾客要选择一种工作模式：过程全自动化智能处理模式或人机交互模式。这两种模式的重要区别在于：顾客选择前者时，只要在一开始提交设计的任务规定、主线参数以与设计计算过程中需要用到的某些参数即可，其他的工作都由系统自动完毕，直到最终生成设计方案供顾客审核；而后者，就是指系统在分析、计算过程中每次需要选择参数或方案的时候，都要问询顾客的意见，由顾客来做出选择。假如提供的众多参数或方案中没有顾客满意的，或顾客自己有特殊规定，可以自行指定。因此，该工作模式适合于高级顾客或有特殊规定的顾客使用。顾客便可按照所选工作模式的流程来完毕设计工作。4.3增强对环境的适应性、拓宽应用X围液压传动虽然具有诸多长处，但由于存在着发热、噪声、工作介质污染等不尽人意的地方，使其应用受到某种程度上的制约。面对环境保护意识越来越强的未来，应采用对应措施逐渐处理和改善以上问题由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术与新工艺和新材料，使老式技术有了新的开展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不也许有惊人的技术突破，应当重要靠既有技术的改良和扩展，不停扩大其应用领域以满足未来的规定。综合国内外专将集中在如下几种方面：4.3.1减少能耗,充足运用能量液压技术在将机械能转换成压力能与反转换方面，已获得很大进展，但一直存在能量损耗，重要反应在系统的容积损失和机械损失上。假如所有压力能都能得到充足运用，如此将使能量转换过程的效率得到明显提高。为减少压力能的损失，必须处理下面几种问题：①减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。重要表目前改良元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同步还可减少漏油损失。②减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，防止采用节流系统来调整流量和压力。③采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。④开展小型化、轻量化、复合化、广泛开展3通径、4通径电磁阀以与低功率电磁阀。⑤改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调整系统和采用蓄能器回路。⑥为与时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性导致影响，必须开展新的污染检测措施，对污染进展在线测量，要与时调整，不容许滞后，以免由于处理不与时而导致损失。4.3.2积极维护液压系统维护已从过去简朴的故障拆修，开展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进展维修，清除故障隐患，防止设备恶性事故的开展。要实现积极维护技术必须要加强液压系统故障诊断措施的研究，目前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、持续化和现代化方向开展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并运用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理措施，推算出引出故障的原因，提高维修方案和防止措施。要深入引起液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不一样的液压系统只需修改和增减少许的规如此。此外，还应开发液压系统自赔偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市赔偿，这是液压行业努力的方向。4.3.3机电一体化电子技术和液压传动技术相结合，使老式的液压传协与控制技术增长了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，变化液压系统效率低，漏油、维修性差等缺陷，充足发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等长处,其重要开展动向如下：①电液伺服比例技术的应用将不停扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述开展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现原则化。计算机接口也应实现统一和兼容。②开展和计算机直接接口的功耗为5mA如下电磁阀，以与用于脉宽调制系统的高频电磁阀(不不小于3mS)等。③液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格减少,监控系统,包括集中监控和自动调整系统将得到开展。④计算机仿真原则化，尤其对高精度、“高级〞系统更有此规定。⑤由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵