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一 绪论1.1 液压传动与控制概述液压传动与控制是以液体（油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量的输出（力、位移或速度等）的。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比，具有传递功率大，结构小、响应快等特点，因而被广泛的应用于各种机械设备及精密的自动控制系统。液压传动技术是一门新的学科技术，它的发展历史虽然较短，但是发展的速度却非常之快。自从1795年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域；1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服控制系统。从60年代起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的控制系统，这种技术得到更加广泛的发展和应用。在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业。另外，近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采用了液压技术。总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。它的发展如此之快，应用如此之广，其原因就是液压技术有着优异的特点，归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点：其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大；液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活，易实现无级调速，调速范围宽，便于与电气控制相配合实现自动化；易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化。1.2 液压机的发展及工艺特点液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、性能可靠而且设计的周期也比较短。近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件其结构更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具有体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点，从70年代初期开始出现，至今已得到了很快的发展。我国从1970年开始对这种阀进行研究和生产，并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大的优越性。液压机工艺用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正和压装等工艺。由于需要进行多种工艺，液压机具有如下的特点：（1） 工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求；（2） 有顶出装置，以便于顶出工件；（3） 液压机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便；（4） 液压机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制；（5） 液压机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。二 150t液压机液压系统工况分析本机器(见图1.1)适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本机器具有独立的动力机构和电气系统。采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种操作方式。本机器的工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺需要进行调整，并能完成一般压制工艺。此工艺又分定压、定程两种工艺动作供选择。定压成型之工艺动作在压制后具有保压、延时、自动回程、延时自动退回等动作。 本机器主机呈长方形，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。2.2 工况分析本次设计在毕业实习调查的基础上，用类比的方法初步确定了立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑动下行时，运动部件的质量为500Kg。1．工作负载 工件的压制抗力即为工作负载：2. 摩擦负载 静摩擦阻力：动摩擦阻力：3. 惯性负载自重：4. 液压缸在各工作阶段的负载值：其中： ——液压缸的机械效率，一般取 =0.9-0.97。工况 负载组成 推力 F/2.3负载图和速度图的绘制：负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图：三 液压机液压系统原理图设计3．1 自动补油的保压回路设计考虑到设计要求，保压时间要达到5s，压力稳定性好。若采用液压单向阀回路保压时间长，压力稳定性高，设计中利用换向阀中位机能保压，设计了自动补油回路，且保压时间由电气元件时间继电器控制，在0-20min内可调整。此回路完全适合于保压性能较高的高压系统，如液压机等。自动补油的保压回路系统图的工作原理：按下起动按纽，电磁铁1YA通电，换向阀6接入回路时，液压缸上腔成为压力腔，在压力到达预定上限值时压力继电器11发出信号，使换向阀切换成中位；这时液压泵卸荷，液压缸由换向阀M型中位机能保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，压力继电器又发出信号，使换向阀右位接人回路，这时液压泵给液压缸上腔补油，使其压力回升。回程时电磁阀2YA通电，换向阀左位接人回路，活塞快速向上退回。3．2 释压回路设计：释压回路的功用在于使高压大容量液压缸中储存的能量缓缓的释放，以免她突然释放时产生很大的液压冲击。一般液压缸直径大于25mm、压力高于7Mpa时，其油腔在排油前就先须释压。根据设计很实际的生产需要，选择用节流阀的释压回路。其工作原理：按下起动按钮，换向阀6的右位接通，液压泵输出的油经过换向阀6的右位流到液压缸的上腔。同时液压油的压力影响压力继电器。当压力达到一定压力时，压力继电器发出信号，使换向阀5回到中位，电磁换向阀10接通。液压缸上腔的高压油在换向阀5处于中位（液压泵卸荷）时通过节流阀9、换向阀10回到油箱，释压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至压力继电器的调定压力时，换向阀6切换至左位，液控单向阀7打开，使液压缸上腔的油通过该阀排到液压缸顶部的副油箱13中去。使用这种释压回路无法在释压前保压，释压前有保压要求时的换向阀也可用M型，并且配有其它的元件。机器在工作的时候，如果出现机器被以外的杂物或工件卡死，这是泵工作的时候，输出的压力油随着工作的时间而增大，而无法使液压油到达液压缸中，为了保护液压泵及液压元件的安全，在泵出油处加一个直动式溢流阀1，起安全阀的作用，当泵的压力达到溢流阀的导通压力时，溢流阀打开，液压油流回油箱。起到保护作用。在液压系统中，一般都用溢流阀接在液压泵附近，同时也可以增加液压系统的稳定性。使零件的加工精度增高。3．3液压机液压系统原理图拟定上液压缸工作循环（1） 快速下行。按下起动按钮，电磁铁1YA通电，这时的油路为：液压缸上腔的供油的油路变量泵1—换向阀6右位—节流阀8—压力继电器11—液压缸15液压缸下腔的回油路液压缸下腔15—液控单向阀7—换向阀6右位—电磁阀5—背压阀4—油箱油路分析：变量泵1的液压油经过换向阀6的右位，液压油分两条油路：一条油路通过节流阀7流经继电器11，另一条路直接流向液压缸的上腔和压力表。使液压缸的上腔加压。液压缸15下腔通过液控单向阀7经过换向阀6的右位流经背压阀，再流到油箱。因为这是背压阀产生的背压使接副油箱旁边的液控单向阀7打开，使副油箱13的液压油经过副油箱旁边的液控单向阀14给液压缸15上腔补油。使液压缸快速下行，另外背压阀接在系统回油路上，造成一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。（2） 保压时的油路情况：油路分析：当上腔快速下降到一定的时候，压力继电器11发出信号，使换向阀6的电磁铁1YA断电，换向阀回到中位，利用变量泵的柱塞孔从吸油状态过渡到排油状态，其容积的变化是由大变小，而在由增大到缩小的变化过程中，必有容积变化率为零的一瞬间，这就是柱塞孔运动到自身的中心线与死点所在的面重合的这一瞬间，这时柱塞孔的进出油口在配油盘上所在的位置，称为死点位置。柱塞在这个位置时，既不吸油，也不排油，而是由吸转为排的过渡状态。液压系统保压。而液压泵1在中位时，直接通过背压阀直接回到油箱。（3） 回程时的油路情况：液压缸下腔的供油的油路：变量泵1——换向阀6左位——液控单向阀7——液压油箱15的下腔液压缸上腔的回油油路：液压腔的上腔——液控单向阀14——副油箱13液压腔的上腔—节流阀8——换向阀6左位——电磁阀5——背压阀4——油箱油路分析： 当保压到一定时候，时间继电器发出信号，使换向阀6的电磁铁2YA通电，换向阀接到左位，变量泵1的液压油通过换向阀旁边的液控单向阀流到液压缸的下腔，而同时液压缸上腔的液压油通过节流阀9（电磁铁6YA接通），上腔油通过换向阀10接到油箱，实现释压，另外一部分油通过主油路的节流阀流到换向阀6，再通过电磁阀19，背压阀11流回油箱。实现释压。下液压缸的工作循环：向上顶出时，电磁铁4YA通电，5YA失电。进油路：液压泵——换向阀19左位——单向节流阀18——下液压缸下腔回油路：下液压缸上腔——换向阀19左位——油箱当活塞碰到上缸盖时，便停留在这个位置上。向下退回是在4YA失电，3YA通电时产生的，进油路：液压泵——换向阀19右位——单向节流阀17——下液压缸上腔回油路：下液压缸下腔——换向阀19右位——油箱原位停止是在电磁铁3YA，4YA都断电，换向阀19处于中位时得到的。四 液压系统的计算和元件选型4．1 确定液压缸主要参数：按液压机床类型初选液压缸的工作压力为25Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接，并通过充液补油法来实现，这种情况下液压缸无杆腔工作面积 应为有杆腔工作面积 的6倍，即活塞杆直径 与缸筒直径 满足 的关系。快进时，液压缸回油路上必须具有背压 ,防止上压板由于自重而自动下滑，根据《液压系统设计简明手册》表2-2中，可取 =1Mpa，快进时，液压缸是做差动连接，但由于油管中有压降 存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计时可取 ,快退时，回油腔是有背压的，这时 亦按2Mpa来估算。1) 计算液压缸的面积可根据下列图形来计算—— 液压缸工作腔的压力 Pa—— 液压缸回油腔的压力 Pa故：当按GB2348-80将这些直径圆整成进标准值时得： ,由此求得液压缸面积的实际有效面积为：2) 液压缸实际所需流量计算① 工作快速空程时所需流量液压缸的容积效率，取② 工作缸压制时所需流量③ 工作缸回程时所需流量4．2液压元件的选择4．2.1确定液压泵规格和驱动电机功率由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为 ，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为 （含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为上述计算所得的 是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力 应满足：液压泵的最大流量应为：式中 液压泵的最大流量同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量 。系统泄漏系数，一般取 ，现取 。1．选择液压泵的规格由于液压系统的工作压力高，负载压力大，功率大。大流量。所以选轴向柱塞变量泵。柱塞变量泵适用于负载大、功率大的机械设备（如龙门刨床、拉床、液压机），柱塞式变量泵有以下的特点：1） 工作压力高。因为柱塞与缸孔加工容易，尺寸精度及表面质量可以达到很高的要求，油液泄漏小，容积效率高，能达到的工作压力，一般是（ ） ，最高可以达到 。2） 流量范围较大。因为只要适当加大柱塞直径或增加柱塞数目，流量变增大。3） 改变柱塞的行程就能改变流量，容易制成各种变量型。4） 柱塞油泵主要零件均受压，使材料强度得到充分利用，寿命长，单位功率重量小。但柱塞式变量泵的结构复杂。材料及加工精度要求高，加工量大，价格昂贵。根据以上算得的 和 在查阅相关手册《机械设计手册》成大先P20-195得：现选用 ，排量63ml/r，额定压力32Mpa，额定转速1500r/min，驱动功率59.2KN，容积效率 ，重量71kg，容积效率达92%。2．与液压泵匹配的电动机的选定由前面得知，本液压系统最大功率出现在工作缸压制阶段，这时液压泵的供油压力值为26Mpa，流量为已选定泵的流量值。 液压泵的总效率。柱塞泵为 ，取 0.82。选用1000r/min的电动机，则驱动电机功率为选择电动机 ，其额定功率为18.5KW。4.2.2阀类元件及辅助元件的选择1. 对液压阀的基本要求：(1). 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。油液流过时压力损失小。(2). 密封性能好。结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大2. 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及辅助元件型号和规格主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量，其他还需考虑阀的动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀类的规格：序号 元件名称 估计通过流量型号 规格1 斜盘式柱塞泵156.8 63SCY14－1B 32Mpa，驱动功率59.2KN2 WU网式滤油器 160 WU-160*180 40通径，压力损失 0.01MPa3 直动式溢流阀 120 DBT1/315G24 10通径，32Mpa，板式联接4 背压阀 80 YF3-10B 10通径，21Mpa，板式联接5 二位二通手动电磁阀 80 22EF3-E10B6 三位四通电磁阀 100 34DO-B10H-T 10通径，压力31.5MPa7 液控单向阀80 YAF3-E610B 32通径，32MPa8 节流阀80 QFF3-E10B 10通径，16MPa9 节流阀80 QFF3-E10B 10通径，16MPa10 二位二通电磁阀30 22EF3B-E10B 6通径，压力20 MPa11 压力继电器－ DP1-63B 8通径，10.5-35 MPa12 压力表开关－ KFL8－30E 32Mpa，6测点13 油箱14 液控单向阀 YAF3-E610B 32通径，32MPa15 上液压缸16 下液压缸17 单向节流阀48 ALF3－E10B 10通径，16MPa18 单向单向阀48 ALF3－E10B 10通径，16MPa19 三位四通电磁换向阀 25 34DO-B10H-T20 减压阀 40 JF3-10B4.2.3 管道尺寸的确定油管系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。本设计中油管采用钢管，因为本设计中所须的压力是高压，P=31.25MPa ， 钢管能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配是不能任意弯曲，常在装拆方便处用作压力管道一中、高压用无缝管，低压用焊接管。本设计在弯曲的地方可以用管接头来实现弯曲。尼龙管用在低压系统；塑料管一般用在回油管用。胶管用做联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻丝或棉丝编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本很高，因此非必要时一般不用。1. 管接头的选用：管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各种条件。管接头的种类很多，液压系统中油管与管接头的常见联接方式有：焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定铰接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹（ZM）和普通细牙螺纹（M）。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封，广泛用于中、低压液压系统；细牙螺纹密封性好，常用于高压系统，但要求采用组合垫圈或O形圈进行端面密封，有时也采用紫铜垫圈。液压系统中的泄漏问题大部分都出现在它管系中的接头上，为此对管材的选用，接头形式的确定（包括接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料的选用等），管系的设计（包括弯管设计、管道支承点和支承形式的选取等）以及管道的安装（包括正确的运输、储存、清洗、组装等）都要考虑清楚，以免影响整个液压系统的使用质量。国外对管子的材质、接头形式和连接方法上的研究工作从不间断，最近出现一种用特殊的镍钛合金制造的管接头，它能使低温下受力后发生的变形在升温时消除——即把管接头放入液氮中用芯棒扩大其内径，然后取出来迅速套装在管端上，便可使它在常温下得到牢固、紧密的结合。这种“热缩”式的连接已经在航空和其它一些加工行业中得到了应用，它能保证在40~55Mpa的工作压力下不出现泄漏。本设计根据需要，选择卡套式管接头。要求采用冷拔无缝钢管。2. 管道内径计算：（1）式中 Q——通过管道内的流量v——管内允许流速 ，见表：允许流速推荐值油液流经的管道 推荐流速 m/s液压泵吸油管液压系统压油管道 3~6，压力高，管道短粘度小取大值液压系统回油管道 1.5~2.6(1). 液压泵压油管道的内径：取v=4m/s根据《机械设计手册》成大先P20-641查得：取d=20mm,钢管的外径 D=28mm;管接头联接螺纹M27×2。(2). 液压泵回油管道的内径：取v=2.4m/s根据《机械设计手册》成大先P20-641查得：取d=25mm,钢管的外径 D=34mm;管接头联接螺纹M33×2。3. 管道壁厚 的计算式中： p——管道内最高工作压力 Pad——管道内径 m——管道材料的许用应力 Pa，——管道材料的抗拉强度 Pan——安全系数，对钢管来说， 时，取n=8； 时，取n=6； 时，取n=4。根据上述的参数可以得到：我们选钢管的材料为45#钢，由此可得材料的抗拉强度 =600MPa;(1). 液压泵压油管道的壁厚(2). 液压泵回油管道的壁厚所以所选管道适用。4. 液压系统的验算上面已经计算出该液压系统中进，回油管的内径分别为32mm,42mm。但是由于系统的具体管路布置和长度尚未确定，所以压力损失无法验算。4.2.4系统温升的验算在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，且发热量最大。为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。一般情况下，工进时做功的功率损失大引起发热量较大，所以只考虑工进时的发热量，然后取其值进行分析。当V=10mm/s时，即v=600mm/min即此时泵的效率为0.9，泵的出口压力为26MP，则有即此时的功率损失为：假定系统的散热状况一般，取 ，油箱的散热面积A为系统的温升为根据《机械设计手册》成大先P20-767：油箱中温度一般推荐30-50所以验算表明系统的温升在许可范围内。五 液压缸的结构设计5.1 液压缸主要尺寸的确定1) 液压缸壁厚和外经的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚 的比值 的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算设 计 计 算 过 程式中 ——液压缸壁厚(m)；D——液压缸内径(m)；——试验压力，一般取最大工作压力的(1.25~1.5)倍 ；——缸筒材料的许用应力。无缝钢管： 。= =22.9则 在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外经 为2) 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参阅<<液压系统设计简明手册>>P12表2-6中的系列尺寸来选取标准值。液压缸工作行程选缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时有孔时式中 t——缸盖有效厚度(m)；——缸盖止口内径(m)；——缸盖孔的直径(m)。液压缸：无孔时取 t=65mm有孔时取 t’=50mm3)最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度（如下图2所示）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求：设 计 计 算 过 程式中 L——液压缸的最大行程；D——液压缸的内径。活塞的宽度B一般取B=(0.6~10)D；缸盖滑动支承面的长度 ，根据液压缸内径D而定；当D<80mm时，取 ；当D>80mm时，取 。为保证最小导向长度H，若过分增大 和B都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即滑台液压缸：最小导向长度：取 H=200mm活塞宽度：B=0.6D=192mm缸盖滑动支承面长度：隔套长度： 所以无隔套。液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20~30倍。液压缸：缸体内部长度当液压缸支承长度LB (10-15)d时，需考虑活塞杆弯度稳定性并进行计算。本设计不需进行稳定性验算。5.2 液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括：缸体与缸盖的连接结构、活塞与活塞杆的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、排气装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。设 计 计 算 过 程1) 缸体与缸盖的连接形式缸体与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。本次设计中采用外半环连接，如下图1所示：图1 缸体与缸盖外半环连接方式优点：(1) 结构较简单(2) 加工装配方便缺点：(1) 外型尺寸大(2) 缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒壁厚2)活塞杆与活塞的连接结构参阅<<液压系统设计简明手册>>P15表2-8，采用组合式结构中的螺纹连接。如下图2所示：图2 活塞杆与活塞螺纹连接方式特点：结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。
最好是自己写了、这个你参考一下吧 ABS系统的结构组成及工作原理分析摘要：本文主要介绍汽车防抱死制动系统的定义、结构组成及工作原理分析，同时还介绍ABS系统的电子控制部分的组成和原理，轮速传感器，液压控制装置的组成和原理；并能进行控制电路的分析。关键词：ABS系统 组成 原理 控制电路一、前言ABS（Anti-locked Braking System）防抱死制动系统，它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统，现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。ABS系统主要由传感器、电子控制装置和执行器三个部分组成。表1 ABS系统各组成部件的功能 组成元件功能传感器车速传感器检测车速，给ECU提供车速信号，用于滑移率控制方式轮速传感器检测车轮速度，给ECU提供轮速信号，各种控制方式均采用减速传感器检测制动时汽车的减速度，识别是否是冰雪等易滑路面，只用于四轮驱动控制系统执行器制动压力调节器接受ECU的指令，通过电磁阀的动作实现制动系统压力的增加、保持和降低液压泵受ECU控制，在可变容积式制动压力调节器的控制油路中建立控制油压；在循环式制动压力调节器调节压力降低的过程中，将由轮缸流出的制动液经蓄能器泵回主缸，以防止ABS工作时制动踏板行程发生变化。ABS警告灯ABS出现故障时，由EUC控制将其点亮，向驾驶员发出报警，并由ECU控制闪烁显示故障代码ECU接受车速、轮速、减速等传感器的信号，计算出车速、轮速、滑移率和车轮的减速度、加速度，并将这些信号加以分析、判别、放大，由输出级输出控制指令，控制各种执行器工作二、电子控制系统2．1传感器的结构型式与工作原理(一) 转速传感器齿圈与轮速传感器是一组的，当齿圈转动时，轮速传感器感应交流信号，输出到ABS电脑，提供轮速信号。轮速传感器通常安装在差速器、变速器输出轴、各车轮轮轴上。轮速传感器在车轮上的安装位置轮速传感器是由传感头和齿圈等组成。(二) 横向加速度传感器有一些ABS系统中装有横向加速度传感器，因里面主要开关触点组成，因而一般称为横向加速度开关。外形如图1所示。横向加速度低于限定值时，两触点都处于闭合状态，插头两端子通过开关内部构成回路，当汽车在高速急转弯过程中，横向加速度超过限定值时，开关中的一对触点在自身惯性力的作用下处于开启状态，插头两端子之间在开关内部形成断路，此信号输入ECU后可对制动防抱死控制指令进行修正，以便有效地调节左右车轮制动轮缸的液压，使ABS更有效地工作。此装置在较高级的轿车和跑车上采用较多。图1(三) 减速度传感器目前，在一些四轮驱动的汽车上，还装有汽车减速度传感器，又称G传感器。其作用是在汽车制动时，获得汽车减速度信号。因为汽车在高附着系数路面上制动时，汽车减速度大，在低附着系数路面上制动时，汽车减速度小，因而该信号送入ECU后，可以对路面进行区别，判断路面附着系数高低情况。当判定汽车行驶在雪地、结冰路等易打滑的路面上时，采取相应控制措施，以提高制动性能。减速度传感器有光电式、水银式、差动式变压式等。A．光电式减速度传感器汽车匀速行驶时，透光板静止不动。当汽车减速度时，透光板则随着减速度的变化沿汽车的纵轴方向摆动。减速度越大，透光板摆动位置越高，由于透光板的位置不同，允许发光二极管传送到光电晶体管的光线不同，使光电晶体管形成开和关两种状态。两个发光二极管和两个光电晶体管组合作用，可将汽车的减速度区分为四个等级，此信号送入电子控制器就能感知路面附着系数情况。B．水银式减速度传感器水银式减速度传感器的基本结构如图所示，由玻璃管和水银组成。在低附着系数路面时汽车减速度小，水银在玻璃管内基本不动，开关在玻璃管内处于接通（ON）状态。在高附着系数路面上制动时，汽车减速度大，水银在玻璃管内由于惯性作用前移，使玻璃管内的电路开关断开（OFF），如图2所示，此信号送入ECU就能感知路面附着系数情况。图2水银式汽车减速度传感器，不仅在前进方向起作用，在后退方向也能送出减速度信号。C．差动变压式减速度传感器2．2电子控制模块（电脑）的结构与工作原理ABS系统电子控制部分可分为电子控制器（ECU）、ABS控制模块、ABS计算机等，以下简称ECU。�0�1 ECU的基本结构ECU由以下几个基本电路组成：1）轮速传感器的输入放大电路。2）运算电路。3）电磁阀控制电路。4）稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路。各电路的连接方式如图3至5所示图3图4图5a) 轮速传感器的输入放大电路安装在各车轮上的轮速传感器根据轮速输出交流信号，输入放大电路将交流信号放大成矩形波并整形后送往运算电路。 不同的ABS系统中轮速传感器的数量是不一样的。每个车轮都装轮速传感器时，需要四个传感器，输入放大电路也就要求有四个。当只在左右前轮和后轴差速器安装轮速传感器时，只需要三个传感器，输入放大电路也就成了三个。但是，要把后轮的一个信号当作左、右后轮的两个信号送往运算电路。b) 运算电路运算电路主要进行车轮线速度、初始速度、滑移率、加减速度的运算，以及电磁阀的开启控制运算和监控运算。初始速度、滑移率及加减速度运算电路把瞬间轮速加以积分，计算出初始速度，再把初始速度和瞬时线速度进行比较运算，则得出滑移率及加减速度。电磁阀开启控制运算电路根据滑移率和加减速度控制信号，对电磁阀控制电路输出减压、保压或增压的信号。c) 电磁阀控制电路接受来自运算电路的减压、保压或增压信号，控制通往电磁阀的电流。d) 稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路在蓄电池供给ECU内部所有5V稳压电压的同时，上述电路监控着12V和5V电压是否在规定范围内，并对轮速传感器输入放大器、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视，控制着电磁阀电动机和电磁阀。出现故障信号时，关闭电磁阀，停止ABS工作，返回常规制动状态，同时仪表板上的ABS警报灯点亮，让驾驶员知道有故障情况发生。�0�1 安全保护电路ECU的安全保护电路具有故障状态外部显示功能。系统发生故障时，首先停止ABS工作，恢复常规制动状态，使仪表板上的ABS警报灯点亮，提示整个系统处于故障状态。现在的故障显示方法一般是通过ECU内部的发光二极管（LED）的闪烁、仪表板上的ABS警报灯的闪烁、或用专用的诊断装置加以显示。切断点火开关后故障显示内部消失，重新接通点火开关时若未发现故障，则认为系统正常，ABS可进行正常控制。具有专用诊断装置的ABS系统能够记忆故障内容，并能根据专用诊断装置的指令将记忆的故障编码，进行显示或消除。1．接通电源时的初始检查接通点火开关、ECU电源接通时，将检查下列项目。（1）微处理机功能检查①使监视器产生错误信息，让微处理机识别。②检查ROM区的数据，确认未发生变化。③对RAM区进行数据输入和输出，判断工作是否正常。④检查A/D转换的输入，判断是否正常。⑤检查微处理机间的信号传递，判断是否正常。（2）电磁阀动作检查使电磁阀产生动作，判断是否正常工作。（3）故障反馈电路功能检查由微处理机来识别故障反馈电路工作是否正常。2．汽车起步时的检查汽车起步时对重要的外围电路进行检查，若检查结果正常，ABS开始工作。（1）电磁阀功能检查①让电磁阀工作，判断是否正常。②比较各电磁阀的开、关电阻，判断电磁阀是否工作正常。（2）电动机动作检查使电动机运转，判断是否正常。（3）轮速传感器及输入放大电路的信号确认。确认所有的轮速传感器信号都能输入到微处理机。3．行驶中的定时检查（1）12V（载货车为24V）、5V电压监视识别供给的12V电压和5V内部电压是否为规定电压值。监视12V电压，并考虑ABS工作过程中电压瞬间下降和电动机起动时电压瞬间下降的情况，然后加以分析识别。（2）电磁阀动作监视ABS系统工作过程中，电磁阀必定动作，ECU随时监视电磁阀的工作情况。（3）运算电路中运算结果的对比检查 ECU内部通常设有二套运算电路，同时进行运算和传输数据，利用各自的运算结果相互比较、互相监视，能够确保可靠性，及早发现异常情况。另外，各种速度信号和输入、输出信号也在运算电路中相互比较，这些结果必须相同。（4）微处理机失控检查由监视电路判断微处理机工作是否正常。（5）脉冲信号的监视微处理机时钟信号的脉冲频率不能降低。（6）ROM数字的确定计算ROM数据之和，确认程序工作正常。4．自行诊断显示如果安全保护电路检查出有异常情况，则停止ABS系统的工作，返回原有的常规制动方式（不使用ABS），且ECU呈现故障状态。这时ECU内的发光二极管、ABS警报灯或专用诊断装置发出故障信号，ECU根据这些信号显示出故障码。汽车生产厂、汽车型号或ABS系统不同时，故障码也不一样。�0�1 ECU的工作原理ECU是ABS系统的控制中心，它的本质是微型数字计算机，一般是由两个微处理器和其他必要电路组成的、不可分解修理的整体单元，电脑的基本输入信号是四个轮速传感器送来的轮速信号，输出信号是：给液压控制单元的控制信号、输出的自诊断信号和输出给ABS故障指示灯的信号，如图所示：1．ECU的防抱死控制功能电子控制模块（电脑）有连续监测四个轮速传感器速度信号的功能。电脑连续地检测来自全部四个轮速传感器传来的脉冲电信号，并将它们处理、转换成和轮速成正比的数值，从这些数值中电脑可区别哪个车轮速度快，哪个车轮速度慢。电脑根据四个轮子的速度实施防抱死制动控制。电脑以四个轮子的传感器传来的数据作为控制基础，一旦判断出车轮将要抱死，它立刻就进入防抱死控制状态，向液压调节器输出幅值为12V的脉冲控制电压，以控制轮缸上油路的通、断。轮缸上油压的变化就调节了车轮上的制动力，使车轮不会因一直有较大的制动力而让车轮完全抱死（通与断的频率一般在3—12次/秒）。2．ECU的故障保护控制功能首先，电脑能对自身的工作进行监控。由于电脑中有两个微处理器，它们同时接受、处理相同的输入信号，用与系统中相关的状态——电脑的内部信号和产生的外部信号进行比较，看它们是否相同，从而对电脑本身进行校准。这种校准是连续的，如果不能同步，就说明电脑本身有问题，它会自动停止防抱死制动过程，而让普通制动系统照常工作。此时，修理人员必须对ABS系统（包括电脑）进行检测，以及时找出故障原因。图6是ABS系统电脑内部监控工作的简要图解。来自轮速传感器①的输入信号同时被送到电脑中的两个微处理器②和③，在它们的逻辑模块④中处理后，输出内部信号⑤（车轮速度信号）和外部信号⑥（给液压调节器的信号），然后根据这两种信号进行比较、校对。逻辑模块④产生的内部信号⑤被送到两个不同的比较器⑦和⑧中（每个处理器中有一个比较器），在那里进行比较，如果它们不相同，电脑将停止工作。微处理器②产生的外部信号⑥一路直接送到比较器⑦，另一路由液压调节器控制电路⑨经过反馈电路⑩送到比较器⑧。微处理器③产生的外部信号直接送到比较器⑦和⑧。通过比较器进行比较，如果外部信号不能同步，ABS系统电脑将要关闭防抱死制动系统。图6ABS系统电脑不仅能监视自己内部的工作过程，而且还能监视ABS系统中其他部件的工作情况。它可按程序向液压调节器的电路系统及电磁阀输送脉冲检查信号，在没有任何机械动作的情况下完成功能是否正常的检查。在ABS系统工作的过程中，电脑还能监视、判断轮速传感器送来的轮速信号是否正常。ABS系统出现故障，例如制动液损失、液压压力降低或车轮速度信号消失，电脑都会自动发出指令，让普通制动系统进入工作，而ABS系统停止工作。对某个车轮速度传感器损坏产生的信号输出，只要它在可接受的极限范围内，或由于较强的无线电高频干扰而使传感器发出超出极限的信号，电脑根据情况可能停止ABS系统的工作或让ABS系统继续工作。这里要强调的是，任何时候琥珀（黄）色ABS系统故障指示灯点亮不灭，就说明电脑已停止ABS系统的工作或检测到了系统的故障，驾驶员或用户一定要进行检修，如果处理不了，应及时送修理厂。2．3 ABS故障指示灯当有下列的异常现象被发现时，ABS控制电脑会使ABS故障指示灯点亮：① 泵油电动机作用的时间超过一定的时间。② 车辆已经行走超过30S，而忘记放开驻车制动。③ 未收到四轮中任何一轮的传感器信号。④ 电磁阀作用超过一定的时间或是检测到电磁阀断路。⑤ 发动机已经开始动作，或是车辆已经开动，未接收到电磁阀输出讯号。⑥ 当点火开关打开在I段时，ABS故障指示灯会点亮，如果没有异常现象，发动机起动后ABS故障指示灯就会熄灭。ABS系统有两个故障指示灯，一个是红色制动故障指示灯，另一个是琥珀色或黄色ABS故障指示灯，见图7所示。两个故障指示灯正常闪亮的情况为：当点火开关接通时，红色指示灯与琥珀色指示灯几乎同时点亮，红色指示灯亮的时间较短，琥珀色指示灯亮的时间较长一些（约3S）；发动机起动后，储能器要建立系统压力，两灯会再次点亮，时间可达十几秒钟；驻车制动时，红色指示灯也应亮。如果在上述情况下灯不亮，说明故障指示灯本身或线路有故障。图7红色指示灯故障常亮，说明制动液不足或储能器中的压力不足（低于14MPa），此时普通制动系统和ABS系统均不能正常工作；琥珀色ABS故障指示灯常亮，说明电控单元发现ABS系统有故障。三、液压控制系统3．3 循环式制动压力调节器的工作原理此种形式的制动压力调节器在制动主缸与轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力。这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路相通，如图8所示。图中的储能器的功能是在减压过程中将从轮缸流经电磁阀的制动液暂时储存起来。回油液压泵也叫做再循环泵，其作用是将减压过程中从制动轮缸流进储能器的制动液泵回主缸。该系统的工作原理详述如下。图81．常规制动状态在常规制动过程中，ABS系统不工作，电磁线圈中无电流通过，电磁阀处与“升压”位置。此时制动主缸和轮缸状态如图9所示，由制动主缸来的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而增减。此时回油液压泵也不工作。图92．保压状态当转速传感器发出抱死危险信号时，电控单元向电磁线圈输入一个较小的保持电流（约为最大工作电流的1/2），电磁阀处于“保持压力”位置，如图10所示。此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封，轮缸中的制动压力保持一定。图103．减压状态如果在电控单元“保持压力”命令发出后，车轮仍有抱死的倾向，电控单元即向电磁线圈输入一最大工作电流，使电磁阀处于“减压”位置，此时电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通，轮缸中制动液经电磁阀流入储液室，轮缸压力下降，如图11所示。图114．增压状态当压力下降后车轮转速太快时，电控单元便切断通往电磁阀的电流，主缸和轮缸再次相通，主缸中的高压制动液再次进入轮缸（见图），使制动压力增加。制动时，上述过程反复进行，直到解除制动为止。3．2 可变容积式制动压力调节器的工作原理如图12所示是可变容积式制动压力调节器的基本原理图。它主要由电磁阀、控制活塞、液压泵、储能器等组成。其基本工作原理如下。图12常规制动时，电磁线圈6中无电流流过，电磁阀7将控制活塞14的工作腔与回油管路接通，控制活塞在强力弹簧的作用下被推至最左端，活塞顶端推杆将单向阀13打开，使制动主缸2与轮缸10的制动管路接通，制动主缸的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而变化。这种状态是ABS工作之前或工作之后的常规制动工况。如上图。需要减压时，电控单元9向电磁线圈6输入一大电流时，电磁阀内的柱塞8在电磁力作用下克服弹簧作用力移到右边。如图13所示，将储能器3与控制活塞14的工作腔管路接通。制动液进入控制活塞工作腔推动活塞右移，单向阀13关闭，主缸2与轮缸10之间通路被切断。同时由于控制活塞的右移，使轮缸侧容积增大，制动压力减小。图13当电控单元9向电磁线圈6输入一较小电流时，由于电磁线圈的电磁力减小，柱塞8在弹簧力作用下左移至储能器、回油管及控制活塞工作腔管路相互关闭的位置，如图14所示。此时控制活塞左侧的液压保持一定，控制活塞在液压压力和强力弹簧弹力的作用下保持在一定位置，而此时单向阀13仍处于关闭状态，轮缸侧的容积也不发生变化，制动压力保持一定。图14需要增压时，电控单元9切断电磁线圈6中的电流，柱塞8回到左端的初始位置，如图12所示，控制活塞工作腔与回油管路接通，控制活塞左侧控制液压解除，控制活塞左移至最左端时，单向阀被打开，轮缸压力将随主缸的压力增大而增大。3．3 制动压力调节器的结构形式压力调节器总成（也叫ABS制动执行器、ABS液压控制总成）是在普通制动系统液压装置的基础上加装ABS制动压力调节器而成的。普通制动系统的液压装置一般包括制动助力器、双腔式制动主缸、储液室、制动轮缸和双液压管路等。ABS制动压力调节器装在制动主缸与轮缸之间，如果它与制动主缸装在一起，则称之为整体式制动压力调节器，否则就称为分离式制动压力调节器。除了普通制动系统的液压部件外，ABS制动压力调节器通常由电动泵、储能器、主控制阀、电磁控制阀和一些控制开关等组成。实质上，ABS就是通过电磁控制阀体上的控制阀，控制轮缸上的液压，使之迅速变大或变小，从而实现了防抱死制动功能。ABS制动压力调节器总成基本上可分为三类：整体式，制动主缸与液压总成装成一体的，如图15所示；分离式，制动主缸与液压总成是分别独立的总成，如图16所示；真空式，仅控制后轮，并采真空液压控制，如图17所示。图15图16图173．4 电磁阀的结构形式及工作原理电磁控制阀是液压调节器的重要部件，由它完成对ABS系统各个车轮制动力的控制。ABS系统中都有一个或两个电磁阀，其中有若干对电磁控制阀，分别控制前、后轮的制动。常用的电磁阀有三位三通阀和二位二通阀等多种型式。三位三通电磁阀的内部结构图如图18所示，它主要由阀体、进油阀、卸压阀、单向阀、弹簧、无磁支撑环、电磁线圈等组成。滑动支架6的两端由无磁支撑环3导向。主弹簧13和副弹簧12相对布置，但主弹簧弹力大于副弹簧弹力。为了关闭进油阀5和打开卸压阀4，滑动支架有约0.25mm的移动过程。无磁支撑环被压进阀体中，这样可迫使磁通在线圈中穿行时必须通过支架，并经工作气隙a穿出，以保证磁路有稳定的电磁特性。单向阀8与进油阀5并行设置，其作用是当解除制动时，单向阀打开，增加一个附加的、更大的由轮缸到主缸的出油通道，这样能使轮缸的压力迅速下降，即使在主弹簧断裂或支架被卡死的情况下也能使车轮制动器松开解除制动。图18该电磁阀工作过程如下：当电磁线圈中无电流通过时，由于主弹簧力大于副弹簧力，进油阀被打开，卸压阀关闭，制动主缸与轮缸油路接通，所以轮缸压力既能在没有ABS参与的常规条件下增加，也能在ABS系统工作的条件下增加。当向电磁线圈输入1/2最大工作电流时（保持电流），电磁力使支架向下移动一定距离将进油阀关闭。由于此时电磁力不足以克服两个弹簧的弹力，支架便保持在中间位置，卸压阀仍处于关闭状态。此时，三通道间相互密封，轮缸压力保持一定值。当电控单元向电磁线圈输入最大工作电流时，电磁力克服主、副两个弹簧的弹力使支架继续下移，将卸压阀打开，此时轮缸通过卸压阀与回油管相通，轮缸中制动流入回油管路，压力降低。如图19所示为一种常开式二位二通电磁阀的内部结构。当电磁线圈3中无电流通过时，在回位弹簧7的作用下，铁心12被推至限位杆9与缓冲垫圈11相抵触的位置。此时与铁心连在一起的顶杆10没有将球阀6顶靠在阀座5上，电磁阀的进油口A与出油口B相通，电磁阀处于开启状态。当电磁线圈中有一定的电流通过时，铁心在电磁吸力的作用下，克服弹簧力的作用，带动顶杆一起右移，顶杆将球顶靠在阀座上，电磁阀进油口与出油口之间的通道被封闭，电磁阀处于关闭状态。限压阀4的作用在于限制电磁阀的最高压力，以免压力过高导致电磁阀损坏。图19四、总结通过这次写论文让我了解了更多ABS系统的知识，特别是电子控制部分这一块。ABS系统就是要充分利用轮胎和地面的附着系数，使各个制动器产生尽可能大的制动力而又不会抱死，提高汽车制动能力，改善了操纵性和稳定性。在写论文时，我也查阅了许多的ABS相关的知识，它其实跟ASR（汽车防滑电子控制系统）有着同样的作用和原理，很多都是相关连的。通过查阅书籍，使我的视野更加的开阔了，也给即将毕业的我增加了一部分新的知识。参考文献：[1] 杨庆彪. 汽车电控制动系统原理与维修精华. 北京：机械工业出版社，2006[2] 邯郸北方学校. 怎样维修汽车ABS.ASR和SRS系统. 北京：机械工业出版社，2007[3] 鲁植雄. 汽车ABS.ASR和ESP维修图解. 北京：电子工业出版社， 2006[4] 邹长庚. 现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断（下）——车身与底盘部分. 北京：北京理工大学出版社，2006[5] 董继明、罗灯明. 汽车检测与诊断技术. 北京：机械工业出版社， 2007
(1)保持压力。滑阀式换向阀都有间隙泄漏现象，只能短时间保压。当有保压要求时，可在油路上加一个液控单向阀，利用锥阀关闭的严密性，使油路长时间保压。(2)液压缸的“支承”。在立式液压缸中，由于滑阀和管的泄漏，在活塞和活塞杆的重力下，可能引起活塞和活塞杆下滑。将液控单向阀接于液压缸下腔的油路，则可防止液压缸活塞和滑块等活动部分下滑。(3)实现液压缸锁紧。当换向阀处于中位时，两个液控单向阀关闭，可严密封闭液压缸两腔的油液，这时活塞就不能因外力作用而产生移动。(4)大流量排油。液压缸两腔的有效工作面积相差很大。在活塞退回时，液压缸右腔排油量骤然增大，此时若采用小流量的滑阀，会产生节流作用，限制活塞的后退速度；若加设液控单向阀，在液压缸活塞后退时，控制压力油将液控单向阀打开，便可以顺利地将右腔油液排出。(5)作充油阀。立式液压缸的活塞在高速下降过程中，因高压油和自重的作用，致使下降迅速，产生吸空和负压，必须增设补油装置。液控单向阀作为充油阀使用，以完成补油功能。(6)组合成换向阀。在设计液压回路时，有时可将液控单向阀组合成换向阀使用。例如：用两个液控单向阀和一个单向阀并联（单向阀居中），则相当于一个三位三通换向阀的换向回路。需要指出，控制压力油油口不工作时，应使其通回油箱，否则控制活塞难以复位，单向阀反向不能截止液流。
课题名称四柱压力机的设计（电子控制） 姓 名 陈晨 学 号 060503350715 专 业 机电一体化 班 级 06机电 指导老师 曹晓冶 2009年 03 月目录1. 课题- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -12. 课题简介 技术要求及设计参数3. 油压机的介绍4.设计前油压机是电机厂的专用设备。5．油压机的总体结构及油压机压制工安全操作规程。6.总体设计对液压缸的要求7.液压缸的密封8.油缸的缓冲和排气9.液压控制原理图及油器和阀类压力顺损失分析10.电控设计11.课程总结12.设计总结13.参考资料14.毕业实习报告 一． 设计课题 四柱液压机二． 课题简介 具体要求及主要参数四柱压力机为中型油压机。一般用于成型压力机针对电机厂压轴的要求进行设计。利用液腔、电控装置采用四轴单缸散梁的 结构，力求工作平稳效率等、操作方便。具体要求、主要参数。1. 四柱式下压结构、活动横梁上下运动，为方便于吊梁起见，有手动小车及卸载导轨。2. 压机公称压。40吨3. 活动横梁行程。600mm4. 活动横梁下行速度。17mm/s5. 电机效率。7.5kw左右6. 活动横梁返回速度。50mm/s7. 油缸公称压力 P=250kgf/cm8. 选用10YcY14-1。柱塞变量泵 三． 油压机的介绍油压机由主机及控制机构两大部分组成。油压机主机部分包括机身、主缸、顶出缸及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。动力机构在电气装置的控制下，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。油压机是电机厂的专用设备，是将转子的轴压进转子中。（1）油压机的分类 利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，种类很多。当然，用途也根据需要是多种多样的。如按传递压强的液体种类来分，有油压机和水压机两大类。水压机产生的总压力较大，常用于锻造和冲压。锻造水压机又分为模锻水压机和自由锻水压机两种。模锻水压机要用模具，而自由锻水压机不用模具。我国制造的第一台万吨水压机就是自由锻造水压机。油压机按结构形式现主要分为：四柱式油压机、单柱式（C型）油压机、卧式油压机、立式框架油压机等。（2） 油压机的用途 主要分为金属成型液压机、折弯液压机、拉伸液压机、冲裁液压机、粉未（金属，非金属）成型液压机、压装液压机、挤压液压机等（3） 油压机工作原理 液压传动是利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式． 液压装置是由液压泵，液压缸（液压马达等执行机构），液压控制阀和液压辅助元件 液压泵：将机械能转换成液压能的转化装置． 液压缸（液压马达等执行机构）：将液压能转化为机械能． 控制阀：控制液压油的流量，流向，压力，液压执行机构的工作顺序等及保护液压回路作用．讲的通俗一点就是控制和调节液压介质的流向，压力和流量．从而控制执行机构的运动方向，输出的力或力矩．运动速度．动作顺序，以及限制和调节液压系统的工作压力，防止过载等作用（如单向阀，换向阀，溢流阀，减压阀，顺序阀，节流阀．调速阀等） 辅助元件：1、油箱：用来储油，散热．分离油中空气和杂质作用 2、油管及油管接头 3、滤油器 4、压力表 5、密封元件四． 设计前油压机是电机厂的专用设备。 为了更好的地完成设计课题。我们多次前往南通电机厂实地参观参考仔细了解了工作全过程。1. 活动横梁起动，并以17mm/s速度下行。2. 当活动横梁压入转子时，吨位加大导致转子的轴压入转子。3. 到位后，活动横梁速度为零。瞬间的停止谓之保持状态。4. 活动横梁回程运动，以吨位50mm/s速度上行，完成一个工件的工作过程。另外，我们也对其他压力机有了较为详尽的了解参阅有关情报资料，为设计油压机打下基础。五．油压机的总体结构及油压机压制工安全操作规程。油压机一般有主体（主机）操作系统及泵站等三大部分组成。泵站为动力源，供给液压机各执行结构以及控制机构予以高压液体。操作系统属于控制结构，它通过控制工作液体流向来使各执行机构按工艺要求完成应有的动作，本体为液压机执行机构。总体布局：按照工艺要求，液压机三面须留有1米的观察空间，以观察工件的渗透情况。根据此要求，泵站布置在距主机1米处，油管从上面横跨于主机于液压站之间高度大于2米油管安装应设置支架。液压站上压力表应正对操作者安装，便于观察。外购件油压缸安装时也要避开此空间。在主机的一面安装有工作台等高的相互垂直的输送滚道，用于减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率。液压站和邮箱为一体，方便于散热、液压站应安装在通风良好之处。电气控制盒的安装应便于操作工人的操作。 油压机压制工安全操作规程: 1．操作者应熟悉油压机的一般性能和结构，禁止超负荷使用。 2．使用前，应按规定润滑加油，检查高压泵、压力表、各种阀、密封圈等是否正常。 3．开机前，应检查模具是否配套，料重是否符合要求，称料工具是否准确。 4．压制时，摸具必须放在垫板中心位置，禁止偏心使用。每班开机前，试压后，应检查一次模具是否有裂损。 5．多人操作时，要有专人开机，相互协调配合。 6．严禁将手，头置于模具与压头之间。 7．工作完毕，应将压制品、工具、模具整理好并放到指定地方。六．总体设计对液压缸的要求要求油缸竖直放置，并与上横梁固定。活塞杆上下运动。活塞杆行程达600mm。总体设计还要求缸筒与端盖固定。结构尽量减少。这样子以不产生油压机头重脚轻的弊病使其整体结构美观。液压缸的作用在于把液体压力能转换为机械能。液压缸通常分为柱塞式、活塞式盒差动柱塞式三种。按运动方式分为推力油缸，摆动油缸，利用油液压力推动缸中活塞正反方向运动的油缸，称“双作用油缸”其中常用有双活塞式、齿条活塞式及伸缩套简式。根据设计要求，泵用双作用单活塞杆式油缸。这种油缸的特点在于活塞两端的有效面积不等，而构成的密封容积腔的大小不同。如果以相同流量的压力油分别进入左腔盒右腔。活塞移动的速度盒进油腔的有效面积成反比，也就是说油液进入有效面积大的一端速度来得小，而相反，油液进入有效面积小的一端速度却要快些。由此得出结论：活塞上产生的最大推力与进油腔的有效面积成反比。七．液缸的密封油缸中的压力油可能通过固定部件的联接处及相对运动部件的配合处渗漏，渗漏使液压缸的容积效率降低盒油液发热外泄露还会污染工作场所。泄露严重时会影响液压缸的 工作性能，甚至使液压缸不能正常工作。所以必须采用密封装置。而且，密封装置还有防止空气和污染物侵入的作用。密封性能的好坏直接影响油缸的性能和效率。要求密封性能在一定工作压力下具有良好性能。具有能随压力升高自动提高，使泄露不致用压力升高而显著增加，还要求密封装置造成的摩擦阻力小，不使相对运动的零件卡死，或造成运动不均匀现象。此外，还要求密封件有良好的耐磨性，即保证足够使用寿命。密封件与液压缸有良好的相合性，结构简单。对设计的液压缸中，活塞与活塞杆处，上端盖与缸筒导向套与缸筒接触处均导用O型密封圈。因为它与基面油液有良好的相合性，结构简单，密封性能好，摩擦力小，它的摩封性能随压力的增加而提高。缺点是当压力较高时，或者沟槽选择不当时，密封圈易被挤出而造成磨损。因此，在设计中，我在O型密封圈侧面放置挡圈。O型密封圈安装时，要有一定的预压缩量。（本液压缸采用20*机油）对于活塞与缸筒导向套盒活塞杆的密封采用Y型密封还是V型密封圈。从密封圈的摩擦阻力看，V型密封圈的摩擦阻力，比Y型大得多，从密封圈结构看，V型密封圈由支承环、密封环、压环三部分叠合而成。而Y型密封圈结构较简单，因此，本液压缸采用“Y”型密封圈。“Y”型也是随压力增大而域压愈紧。密封圈用聚氨酯浇注模压而成，能耐油、耐磨、耐高压。八．油缸的缓冲盒排气当油缸带动质量较大的移动部件以较快速度运动时。因为惯性力较大。具有很大的动量，使行程终了时，活塞与缸盖发生撞击，造成液压冲击盒噪音，引起破坏性事故或严重影响精度，为此，大型高速高精度的油缸常带有缓冲装置。氧化物。腐蚀液压装置的零件，为了及时排除积存在油缸内的空气，油液最好从油缸的最高点进入和引出。要去高的油缸，常在油缸两端分别装一只排气塞。本油缸，行程较短，速度不太高，它是转子压轴专用，目的是将转子的轴压入转子，靠轴上和压轴肩限位，到位以后，压不动为止。基于以上原因，这台油压机的设计，缓冲装置和排气阀没有采用。 九．液压控制原理图及速回油路和阀类损失分析1. 液压系统工作原理如图（见第 页）. 原理简析：液压系统中有两个泵，泵是一个高压，大流量恒功率的变量泵。最高工作压力为315kgf/cm2。其压力通过远程调压阀国定。辅助泵2是一个低压小流量的定量泵，主要用以供给电磁阀，液动的控制压力油，其压力由溢流阀22调整。<1>主缸运动①下行压制按下按钮电磁阀YA通电,电磁阀18处于右座,泵2供油径18至液动阀17,17在液控压力油的作用下处于送至单向阀14,然后送至主缸上腔,而主缸下腔的油径单向顺序阀<11.1>组合从17右位至单向阀15然后回到上腔因滑块自重快速下行而造成的上腔真空。②保压当主缸上腔的油压达到预定值,压力继电器16发出信号,使电磁铁YA1断电,阀18回复中位,于是阀17失去控制,油压力17也回复中位,此时,油缸上,下腔油路都被封闭。③泄压回程保压过程结束时间继电器发生信号使电磁铁YA2通电，<当定程压制时,由行程开关SQ2发信号>使电磁铁18处于左位控制回程由泵2油提供的压力油径18左位送至17,使17处于左位泵与供油径17的右位送至主缸下腔,而上腔的通过液控单向阀14流至17,然后回到油箱。④停止当按下电控系统的停止按钮（定位状态时，挡铁压下行程开关SQ1）电磁铁YA2断电主缸被阀17所紧（17已回复中位）停止运动，回程结束，此时，应将溢流阀的压力值调大，以防止活塞滑块因自重而下滑11.12组成单向顺序阀，此处作为平衡回路。<2>顶处缸① 顶出按下启动按钮YA3通电吸和,电磁阀19处于左位,泵2供油径19的左位至20,使液动阀20处于左位,则泵5供油从20的左位送至顶出缸下腔,而其上腔的油径20的左位回到油箱。② 退回YA3断电YA4吸和，油路换向，顶出缸活塞下降。2. 速回油路和阀类压力损失分析根据液压原理图和速回油路管道及阀类元件的压力损失，液压系统的压力损失是：（1） 管路系统的压力损失因为实际液压系统中，其管道往往是一般一段的直管。通过一定方式连接。此外，为了控制、测量和其他需要，还要在管道上安装控制阀和其他元件。这样除了y沿程损失外。液体流过各接头、阀门等局部时会产生撞击，漩涡流等现象，导致一定的能量损失。（2） 进油路压力损失（3） 阀类的局部压力损失 根据液压系统进行分析，经对此获知总压力损失与原假设总压力损失相差不大。因为液压缸的工作压力与假设最大工作压力相差不大，所以不必对泵设计进行修正。十.电控设计可编程序控制器的设计1.PC的概述 PLC使在传统的继电器—接触器控制的基础上，总结先进的微机技术发展起来的新型工业控制装置。PLC把计算机的功能完善通用，灵活的特点与继电接能控制的简单，直观价格便宜等特点结合起来，形成以微机技术为核心的电子控制设备。 PLC接受由操作面上的按钮开关，选择开关，数字开关等给出的主令输入信号及表示设备状态的限位开关光电开关等。传感器送来的输入信号。去控制如电磁阀，马达，电磁离合器等驱动性负载及指示灯，数字显示器性负荷。 PC使一种小类的可靠性极高的智能控制工具，是各种自动控制系统中的核心部件。小电磁阀，导向阀等小型负载可由可编程控制器直接驱动，而三相马达。大容量电磁阀等大负载则需要通过接能器或中间继电器的驱动。可编程控制器的内部结构。 PC采用以微型计算机为核心的电子线路。它可等效地看成普通继电器定时器计时器等组成的综合件。 PC中的输入继电器由接通输入端的外部开关来驱动。 PC中的输出继电器除提供外部输出接触点外，还有多种内部辅助点供编程使用。 PC的内部部件还有： 定时器（T） 计算器（C） 辅助继电器（M） 状态寄存器（S）功能块线圈（F）等，这些元件都有许多供编器，使用的 常开触头和常闭触头，可在编程控制器内部使用，机型选择：F系列可编程控制器是输入输出点数12~120点的 小型专用，可编程控制器，具有优异的技术性能，尤其突出了容易操作和方便应用的 特点，考虑本设计中将用到将近30个输出接点，我们选择F—30MR（共30个 点）输入输出元件号，输入继电器401—407，410—413，11点500—503，510 5点输出继电器 基本单位430—437 8点450—451 2点 400特殊辅助继电器（本设计所需的）M71 初始化脉冲M574 禁止状态转移2．本设计PC控制的具体运行情况（一）工作方式 1．调整（点，动） 2，手动 3，单循环 4，自动（二）输入输出点安排1，旋钮开关（规范选择）调整*500 手动*501单循环*502 自动*5032．现场器件（按钮）输入点：SQ3（顶缸上限接近开关）*401 SQ4（顶缸下限接近开关）*403 SB6（主缸下行起动开关）*404 SB7（主缸上行启动开关）*404 SP（压力继电器）*407SQ1 (主缸上行接近开关)*410SQ2（主缸上行接近开关）*411SQ8（顶缸顶出起出开关）*412SB9（顶缸退回开关）*413SB3（PC停止开关）*402SB4（PC传动开关）*510 输出点： YA1（电磁铁KA1）Y430 接显示灯 Y434 YA2(电磁铁KA3) Y431 Y435 YA3(电磁铁KA4) Y432 Y436 YA4(电磁铁KA5) Y433 Y437 KT1 T450 KT2 T451三．整体程序机构图 四．操作面板五．各部分程序及说明 1.主控程序的设计（见PC图） 主控程序包括以下程序：（1） 状态的初始化程序。（2） 状态的转移起劲。（3） 状态的转移禁止。（1） 初始化说明当开机第一个扫描周期，MT1即对S600复位，做好状态传递的准备。单循环状态时，X502即对S600复位。当PC处于调整（X500）手动状态（X501）将600复位。当PC位调整及手动状态时或开机后一个工作周期，可利用功能指令将S601~S606全部复位。（2） 转移启动说明当按下启动按钮X405时，中间继电器M100接通、执行转移启动命令，PC运行一个周期，单周期传送停止。 (3) 状态转移禁止说明 当按下停止按钮X402，特殊辅助继电器M574指定用于禁止状态转移。所有状态转移均被禁止。同样在调整手动状态下禁止状态转移。只有当手动，调整复位后再按启动按钮使M101产生脉冲解除禁止。当PC运行单循环和自动时，按停机按钮，M574自锁，停止在当前过程，当按循环启动按钮时，从该过程开始动作。2. 调整及手动程序设计（见PC图纸）说明：（1）无论在调整还是手动状态，程序执行跳转指令CTP700~E3P700间的内容。（2）当手动时，输出Y430~Y433均执行自锁功能。3. 单循环及自动循环程序设计（1） 功能图（2） （3） 程序图（见PC图纸）依照梯形图（见A2图纸PC控制梯形图）设计整体程序如下：1. LD M712. OR X5023. S S6004. LD X5005. OR X5016. R S6007. LD X5008. OR M719. OR M7110. OUT F67111. K 60112. OUT F67213. K 60614. OUT F67015. K 10316. LD X51017. OUT M10018. LD X51019. PLS M10120. LD X40221. OR X50022. OR X50123. OR M7124. OR M57425. ANT M10126. OUT M57427. LDI X50028. ANI X50129. CJP 70030. LD X50131. AND Y43032. OR X40433. ANI X41134. ANI Y43135. OUT Y43036. LD X50137. AND Y43138. OR X40539. ANI Y41040. ANI Y43041. OUT Y43142. LD X50143. AND Y43244. OR X41245. ANI X40146. ANI Y43347. AND X41048. OUT Y43249. LD X50150. AND Y43351. OR X41352. ANI X40353. ANI Y43254. AND X41055. OUT Y43356. EJP 70057. STC S60058. AND X41059. AND X40360. AND M10061. S S60162. STL S60163. OUT Y43064. OUT Y43465. LD X40766. S S60267. LD X41168. S S60369. STC S60270. OUT T45071. K 6072. LD T45073. S S60374. STC S60375. OUT Y43176. OUT Y43577. LD X41078. S S60479. STC S60480. OUT Y43281. OUT Y43682. LD X41083. S S60884. STC S60585. OUT T45186. K 30087. LD T4588. S S60689. STC S60690. OUT Y43391. OUT Y43792. LD X40393. AND X50294. S S60095. LD X40396. AND X50397. S S60198. RET99. END十二.课程总结 通过这次毕业设计。我学到了平时在课堂学不到的知识。培养了我们灵活运用所学知识，时一次综合性的实践过程。不仅提高了 我们的动手实践能力。还使我进一步提高了分析和解决工程技术。问题的能力，进一步掌握了设计程序，规范和方法，树立正确的设计思想（安全第一，制造容易，使用方便，外形美观）。从而巩固、扩大、深化了所学的基本理论。基本知识和基本技能，提高了制图、计算、编写说明书的能力以及正确使用技术资料、标准手册等工具书籍的能力。 在整个设计过程中，我一直保持着严肃认真，一丝不苟和实事求是的工作之风。这次我设计的是油压机中油缸部分，由于对这方面知识掌握得还不十分充足，所以设计中若有错误和不妥之处，务必请指导老师批评指正，以使得我能够进一步完善油缸设计方案。
最好是自己写了、这个你参考一下吧 ABS系统的结构组成及工作原理分析摘要：本文主要介绍汽车防抱死制动系统的定义、结构组成及工作原理分析，同时还介绍ABS系统的电子控制部分的组成和原理，轮速传感器，液压控制装置的组成和原理；并能进行控制电路的分析。关键词：ABS系统 组成 原理 控制电路一、前言ABS（Anti-locked Braking System）防抱死制动系统，它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统，现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。ABS系统主要由传感器、电子控制装置和执行器三个部分组成。表1 ABS系统各组成部件的功能 组成元件功能传感器车速传感器检测车速，给ECU提供车速信号，用于滑移率控制方式轮速传感器检测车轮速度，给ECU提供轮速信号，各种控制方式均采用减速传感器检测制动时汽车的减速度，识别是否是冰雪等易滑路面，只用于四轮驱动控制系统执行器制动压力调节器接受ECU的指令，通过电磁阀的动作实现制动系统压力的增加、保持和降低液压泵受ECU控制，在可变容积式制动压力调节器的控制油路中建立控制油压；在循环式制动压力调节器调节压力降低的过程中，将由轮缸流出的制动液经蓄能器泵回主缸，以防止ABS工作时制动踏板行程发生变化。ABS警告灯ABS出现故障时，由EUC控制将其点亮，向驾驶员发出报警，并由ECU控制闪烁显示故障代码ECU接受车速、轮速、减速等传感器的信号，计算出车速、轮速、滑移率和车轮的减速度、加速度，并将这些信号加以分析、判别、放大，由输出级输出控制指令，控制各种执行器工作二、电子控制系统2．1传感器的结构型式与工作原理(一) 转速传感器齿圈与轮速传感器是一组的，当齿圈转动时，轮速传感器感应交流信号，输出到ABS电脑，提供轮速信号。轮速传感器通常安装在差速器、变速器输出轴、各车轮轮轴上。轮速传感器在车轮上的安装位置轮速传感器是由传感头和齿圈等组成。(二) 横向加速度传感器有一些ABS系统中装有横向加速度传感器，因里面主要开关触点组成，因而一般称为横向加速度开关。外形如图1所示。横向加速度低于限定值时，两触点都处于闭合状态，插头两端子通过开关内部构成回路，当汽车在高速急转弯过程中，横向加速度超过限定值时，开关中的一对触点在自身惯性力的作用下处于开启状态，插头两端子之间在开关内部形成断路，此信号输入ECU后可对制动防抱死控制指令进行修正，以便有效地调节左右车轮制动轮缸的液压，使ABS更有效地工作。此装置在较高级的轿车和跑车上采用较多。图1(三) 减速度传感器目前，在一些四轮驱动的汽车上，还装有汽车减速度传感器，又称G传感器。其作用是在汽车制动时，获得汽车减速度信号。因为汽车在高附着系数路面上制动时，汽车减速度大，在低附着系数路面上制动时，汽车减速度小，因而该信号送入ECU后，可以对路面进行区别，判断路面附着系数高低情况。当判定汽车行驶在雪地、结冰路等易打滑的路面上时，采取相应控制措施，以提高制动性能。减速度传感器有光电式、水银式、差动式变压式等。A．光电式减速度传感器汽车匀速行驶时，透光板静止不动。当汽车减速度时，透光板则随着减速度的变化沿汽车的纵轴方向摆动。减速度越大，透光板摆动位置越高，由于透光板的位置不同，允许发光二极管传送到光电晶体管的光线不同，使光电晶体管形成开和关两种状态。两个发光二极管和两个光电晶体管组合作用，可将汽车的减速度区分为四个等级，此信号送入电子控制器就能感知路面附着系数情况。B．水银式减速度传感器水银式减速度传感器的基本结构如图所示，由玻璃管和水银组成。在低附着系数路面时汽车减速度小，水银在玻璃管内基本不动，开关在玻璃管内处于接通（ON）状态。在高附着系数路面上制动时，汽车减速度大，水银在玻璃管内由于惯性作用前移，使玻璃管内的电路开关断开（OFF），如图2所示，此信号送入ECU就能感知路面附着系数情况。图2水银式汽车减速度传感器，不仅在前进方向起作用，在后退方向也能送出减速度信号。C．差动变压式减速度传感器2．2电子控制模块（电脑）的结构与工作原理ABS系统电子控制部分可分为电子控制器（ECU）、ABS控制模块、ABS计算机等，以下简称ECU。�0�1 ECU的基本结构ECU由以下几个基本电路组成：1）轮速传感器的输入放大电路。2）运算电路。3）电磁阀控制电路。4）稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路。各电路的连接方式如图3至5所示图3图4图5a) 轮速传感器的输入放大电路安装在各车轮上的轮速传感器根据轮速输出交流信号，输入放大电路将交流信号放大成矩形波并整形后送往运算电路。 不同的ABS系统中轮速传感器的数量是不一样的。每个车轮都装轮速传感器时，需要四个传感器，输入放大电路也就要求有四个。当只在左右前轮和后轴差速器安装轮速传感器时，只需要三个传感器，输入放大电路也就成了三个。但是，要把后轮的一个信号当作左、右后轮的两个信号送往运算电路。b) 运算电路运算电路主要进行车轮线速度、初始速度、滑移率、加减速度的运算，以及电磁阀的开启控制运算和监控运算。初始速度、滑移率及加减速度运算电路把瞬间轮速加以积分，计算出初始速度，再把初始速度和瞬时线速度进行比较运算，则得出滑移率及加减速度。电磁阀开启控制运算电路根据滑移率和加减速度控制信号，对电磁阀控制电路输出减压、保压或增压的信号。c) 电磁阀控制电路接受来自运算电路的减压、保压或增压信号，控制通往电磁阀的电流。d) 稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路在蓄电池供给ECU内部所有5V稳压电压的同时，上述电路监控着12V和5V电压是否在规定范围内，并对轮速传感器输入放大器、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视，控制着电磁阀电动机和电磁阀。出现故障信号时，关闭电磁阀，停止ABS工作，返回常规制动状态，同时仪表板上的ABS警报灯点亮，让驾驶员知道有故障情况发生。�0�1 安全保护电路ECU的安全保护电路具有故障状态外部显示功能。系统发生故障时，首先停止ABS工作，恢复常规制动状态，使仪表板上的ABS警报灯点亮，提示整个系统处于故障状态。现在的故障显示方法一般是通过ECU内部的发光二极管（LED）的闪烁、仪表板上的ABS警报灯的闪烁、或用专用的诊断装置加以显示。切断点火开关后故障显示内部消失，重新接通点火开关时若未发现故障，则认为系统正常，ABS可进行正常控制。具有专用诊断装置的ABS系统能够记忆故障内容，并能根据专用诊断装置的指令将记忆的故障编码，进行显示或消除。1．接通电源时的初始检查接通点火开关、ECU电源接通时，将检查下列项目。（1）微处理机功能检查①使监视器产生错误信息，让微处理机识别。②检查ROM区的数据，确认未发生变化。③对RAM区进行数据输入和输出，判断工作是否正常。④检查A/D转换的输入，判断是否正常。⑤检查微处理机间的信号传递，判断是否正常。（2）电磁阀动作检查使电磁阀产生动作，判断是否正常工作。（3）故障反馈电路功能检查由微处理机来识别故障反馈电路工作是否正常。2．汽车起步时的检查汽车起步时对重要的外围电路进行检查，若检查结果正常，ABS开始工作。（1）电磁阀功能检查①让电磁阀工作，判断是否正常。②比较各电磁阀的开、关电阻，判断电磁阀是否工作正常。（2）电动机动作检查使电动机运转，判断是否正常。（3）轮速传感器及输入放大电路的信号确认。确认所有的轮速传感器信号都能输入到微处理机。3．行驶中的定时检查（1）12V（载货车为24V）、5V电压监视识别供给的12V电压和5V内部电压是否为规定电压值。监视12V电压，并考虑ABS工作过程中电压瞬间下降和电动机起动时电压瞬间下降的情况，然后加以分析识别。（2）电磁阀动作监视ABS系统工作过程中，电磁阀必定动作，ECU随时监视电磁阀的工作情况。（3）运算电路中运算结果的对比检查 ECU内部通常设有二套运算电路，同时进行运算和传输数据，利用各自的运算结果相互比较、互相监视，能够确保可靠性，及早发现异常情况。另外，各种速度信号和输入、输出信号也在运算电路中相互比较，这些结果必须相同。（4）微处理机失控检查由监视电路判断微处理机工作是否正常。（5）脉冲信号的监视微处理机时钟信号的脉冲频率不能降低。（6）ROM数字的确定计算ROM数据之和，确认程序工作正常。4．自行诊断显示如果安全保护电路检查出有异常情况，则停止ABS系统的工作，返回原有的常规制动方式（不使用ABS），且ECU呈现故障状态。这时ECU内的发光二极管、ABS警报灯或专用诊断装置发出故障信号，ECU根据这些信号显示出故障码。汽车生产厂、汽车型号或ABS系统不同时，故障码也不一样。�0�1 ECU的工作原理ECU是ABS系统的控制中心，它的本质是微型数字计算机，一般是由两个微处理器和其他必要电路组成的、不可分解修理的整体单元，电脑的基本输入信号是四个轮速传感器送来的轮速信号，输出信号是：给液压控制单元的控制信号、输出的自诊断信号和输出给ABS故障指示灯的信号，如图所示：1．ECU的防抱死控制功能电子控制模块（电脑）有连续监测四个轮速传感器速度信号的功能。电脑连续地检测来自全部四个轮速传感器传来的脉冲电信号，并将它们处理、转换成和轮速成正比的数值，从这些数值中电脑可区别哪个车轮速度快，哪个车轮速度慢。电脑根据四个轮子的速度实施防抱死制动控制。电脑以四个轮子的传感器传来的数据作为控制基础，一旦判断出车轮将要抱死，它立刻就进入防抱死控制状态，向液压调节器输出幅值为12V的脉冲控制电压，以控制轮缸上油路的通、断。轮缸上油压的变化就调节了车轮上的制动力，使车轮不会因一直有较大的制动力而让车轮完全抱死（通与断的频率一般在3—12次/秒）。2．ECU的故障保护控制功能首先，电脑能对自身的工作进行监控。由于电脑中有两个微处理器，它们同时接受、处理相同的输入信号，用与系统中相关的状态——电脑的内部信号和产生的外部信号进行比较，看它们是否相同，从而对电脑本身进行校准。这种校准是连续的，如果不能同步，就说明电脑本身有问题，它会自动停止防抱死制动过程，而让普通制动系统照常工作。此时，修理人员必须对ABS系统（包括电脑）进行检测，以及时找出故障原因。图6是ABS系统电脑内部监控工作的简要图解。来自轮速传感器①的输入信号同时被送到电脑中的两个微处理器②和③，在它们的逻辑模块④中处理后，输出内部信号⑤（车轮速度信号）和外部信号⑥（给液压调节器的信号），然后根据这两种信号进行比较、校对。逻辑模块④产生的内部信号⑤被送到两个不同的比较器⑦和⑧中（每个处理器中有一个比较器），在那里进行比较，如果它们不相同，电脑将停止工作。微处理器②产生的外部信号⑥一路直接送到比较器⑦，另一路由液压调节器控制电路⑨经过反馈电路⑩送到比较器⑧。微处理器③产生的外部信号直接送到比较器⑦和⑧。通过比较器进行比较，如果外部信号不能同步，ABS系统电脑将要关闭防抱死制动系统。图6ABS系统电脑不仅能监视自己内部的工作过程，而且还能监视ABS系统中其他部件的工作情况。它可按程序向液压调节器的电路系统及电磁阀输送脉冲检查信号，在没有任何机械动作的情况下完成功能是否正常的检查。在ABS系统工作的过程中，电脑还能监视、判断轮速传感器送来的轮速信号是否正常。ABS系统出现故障，例如制动液损失、液压压力降低或车轮速度信号消失，电脑都会自动发出指令，让普通制动系统进入工作，而ABS系统停止工作。对某个车轮速度传感器损坏产生的信号输出，只要它在可接受的极限范围内，或由于较强的无线电高频干扰而使传感器发出超出极限的信号，电脑根据情况可能停止ABS系统的工作或让ABS系统继续工作。这里要强调的是，任何时候琥珀（黄）色ABS系统故障指示灯点亮不灭，就说明电脑已停止ABS系统的工作或检测到了系统的故障，驾驶员或用户一定要进行检修，如果处理不了，应及时送修理厂。2．3 ABS故障指示灯当有下列的异常现象被发现时，ABS控制电脑会使ABS故障指示灯点亮：① 泵油电动机作用的时间超过一定的时间。② 车辆已经行走超过30S，而忘记放开驻车制动。③ 未收到四轮中任何一轮的传感器信号。④ 电磁阀作用超过一定的时间或是检测到电磁阀断路。⑤ 发动机已经开始动作，或是车辆已经开动，未接收到电磁阀输出讯号。⑥ 当点火开关打开在I段时，ABS故障指示灯会点亮，如果没有异常现象，发动机起动后ABS故障指示灯就会熄灭。ABS系统有两个故障指示灯，一个是红色制动故障指示灯，另一个是琥珀色或黄色ABS故障指示灯，见图7所示。两个故障指示灯正常闪亮的情况为：当点火开关接通时，红色指示灯与琥珀色指示灯几乎同时点亮，红色指示灯亮的时间较短，琥珀色指示灯亮的时间较长一些（约3S）；发动机起动后，储能器要建立系统压力，两灯会再次点亮，时间可达十几秒钟；驻车制动时，红色指示灯也应亮。如果在上述情况下灯不亮，说明故障指示灯本身或线路有故障。图7红色指示灯故障常亮，说明制动液不足或储能器中的压力不足（低于14MPa），此时普通制动系统和ABS系统均不能正常工作；琥珀色ABS故障指示灯常亮，说明电控单元发现ABS系统有故障。三、液压控制系统3．3 循环式制动压力调节器的工作原理此种形式的制动压力调节器在制动主缸与轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力。这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路相通，如图8所示。图中的储能器的功能是在减压过程中将从轮缸流经电磁阀的制动液暂时储存起来。回油液压泵也叫做再循环泵，其作用是将减压过程中从制动轮缸流进储能器的制动液泵回主缸。该系统的工作原理详述如下。图81．常规制动状态在常规制动过程中，ABS系统不工作，电磁线圈中无电流通过，电磁阀处与“升压”位置。此时制动主缸和轮缸状态如图9所示，由制动主缸来的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而增减。此时回油液压泵也不工作。图92．保压状态当转速传感器发出抱死危险信号时，电控单元向电磁线圈输入一个较小的保持电流（约为最大工作电流的1/2），电磁阀处于“保持压力”位置，如图10所示。此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封，轮缸中的制动压力保持一定。图103．减压状态如果在电控单元“保持压力”命令发出后，车轮仍有抱死的倾向，电控单元即向电磁线圈输入一最大工作电流，使电磁阀处于“减压”位置，此时电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通，轮缸中制动液经电磁阀流入储液室，轮缸压力下降，如图11所示。图114．增压状态当压力下降后车轮转速太快时，电控单元便切断通往电磁阀的电流，主缸和轮缸再次相通，主缸中的高压制动液再次进入轮缸（见图），使制动压力增加。制动时，上述过程反复进行，直到解除制动为止。3．2 可变容积式制动压力调节器的工作原理如图12所示是可变容积式制动压力调节器的基本原理图。它主要由电磁阀、控制活塞、液压泵、储能器等组成。其基本工作原理如下。图12常规制动时，电磁线圈6中无电流流过，电磁阀7将控制活塞14的工作腔与回油管路接通，控制活塞在强力弹簧的作用下被推至最左端，活塞顶端推杆将单向阀13打开，使制动主缸2与轮缸10的制动管路接通，制动主缸的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而变化。这种状态是ABS工作之前或工作之后的常规制动工况。如上图。需要减压时，电控单元9向电磁线圈6输入一大电流时，电磁阀内的柱塞8在电磁力作用下克服弹簧作用力移到右边。如图13所示，将储能器3与控制活塞14的工作腔管路接通。制动液进入控制活塞工作腔推动活塞右移，单向阀13关闭，主缸2与轮缸10之间通路被切断。同时由于控制活塞的右移，使轮缸侧容积增大，制动压力减小。图13当电控单元9向电磁线圈6输入一较小电流时，由于电磁线圈的电磁力减小，柱塞8在弹簧力作用下左移至储能器、回油管及控制活塞工作腔管路相互关闭的位置，如图14所示。此时控制活塞左侧的液压保持一定，控制活塞在液压压力和强力弹簧弹力的作用下保持在一定位置，而此时单向阀13仍处于关闭状态，轮缸侧的容积也不发生变化，制动压力保持一定。图14需要增压时，电控单元9切断电磁线圈6中的电流，柱塞8回到左端的初始位置，如图12所示，控制活塞工作腔与回油管路接通，控制活塞左侧控制液压解除，控制活塞左移至最左端时，单向阀被打开，轮缸压力将随主缸的压力增大而增大。3．3 制动压力调节器的结构形式压力调节器总成（也叫ABS制动执行器、ABS液压控制总成）是在普通制动系统液压装置的基础上加装ABS制动压力调节器而成的。普通制动系统的液压装置一般包括制动助力器、双腔式制动主缸、储液室、制动轮缸和双液压管路等。ABS制动压力调节器装在制动主缸与轮缸之间，如果它与制动主缸装在一起，则称之为整体式制动压力调节器，否则就称为分离式制动压力调节器。除了普通制动系统的液压部件外，ABS制动压力调节器通常由电动泵、储能器、主控制阀、电磁控制阀和一些控制开关等组成。实质上，ABS就是通过电磁控制阀体上的控制阀，控制轮缸上的液压，使之迅速变大或变小，从而实现了防抱死制动功能。ABS制动压力调节器总成基本上可分为三类：整体式，制动主缸与液压总成装成一体的，如图15所示；分离式，制动主缸与液压总成是分别独立的总成，如图16所示；真空式，仅控制后轮，并采真空液压控制，如图17所示。图15图16图173．4 电磁阀的结构形式及工作原理电磁控制阀是液压调节器的重要部件，由它完成对ABS系统各个车轮制动力的控制。ABS系统中都有一个或两个电磁阀，其中有若干对电磁控制阀，分别控制前、后轮的制动。常用的电磁阀有三位三通阀和二位二通阀等多种型式。三位三通电磁阀的内部结构图如图18所示，它主要由阀体、进油阀、卸压阀、单向阀、弹簧、无磁支撑环、电磁线圈等组成。滑动支架6的两端由无磁支撑环3导向。主弹簧13和副弹簧12相对布置，但主弹簧弹力大于副弹簧弹力。为了关闭进油阀5和打开卸压阀4，滑动支架有约0.25mm的移动过程。无磁支撑环被压进阀体中，这样可迫使磁通在线圈中穿行时必须通过支架，并经工作气隙a穿出，以保证磁路有稳定的电磁特性。单向阀8与进油阀5并行设置，其作用是当解除制动时，单向阀打开，增加一个附加的、更大的由轮缸到主缸的出油通道，这样能使轮缸的压力迅速下降，即使在主弹簧断裂或支架被卡死的情况下也能使车轮制动器松开解除制动。图18该电磁阀工作过程如下：当电磁线圈中无电流通过时，由于主弹簧力大于副弹簧力，进油阀被打开，卸压阀关闭，制动主缸与轮缸油路接通，所以轮缸压力既能在没有ABS参与的常规条件下增加，也能在ABS系统工作的条件下增加。当向电磁线圈输入1/2最大工作电流时（保持电流），电磁力使支架向下移动一定距离将进油阀关闭。由于此时电磁力不足以克服两个弹簧的弹力，支架便保持在中间位置，卸压阀仍处于关闭状态。此时，三通道间相互密封，轮缸压力保持一定值。当电控单元向电磁线圈输入最大工作电流时，电磁力克服主、副两个弹簧的弹力使支架继续下移，将卸压阀打开，此时轮缸通过卸压阀与回油管相通，轮缸中制动流入回油管路，压力降低。如图19所示为一种常开式二位二通电磁阀的内部结构。当电磁线圈3中无电流通过时，在回位弹簧7的作用下，铁心12被推至限位杆9与缓冲垫圈11相抵触的位置。此时与铁心连在一起的顶杆10没有将球阀6顶靠在阀座5上，电磁阀的进油口A与出油口B相通，电磁阀处于开启状态。当电磁线圈中有一定的电流通过时，铁心在电磁吸力的作用下，克服弹簧力的作用，带动顶杆一起右移，顶杆将球顶靠在阀座上，电磁阀进油口与出油口之间的通道被封闭，电磁阀处于关闭状态。限压阀4的作用在于限制电磁阀的最高压力，以免压力过高导致电磁阀损坏。图19四、总结通过这次写论文让我了解了更多ABS系统的知识，特别是电子控制部分这一块。ABS系统就是要充分利用轮胎和地面的附着系数，使各个制动器产生尽可能大的制动力而又不会抱死，提高汽车制动能力，改善了操纵性和稳定性。在写论文时，我也查阅了许多的ABS相关的知识，它其实跟ASR（汽车防滑电子控制系统）有着同样的作用和原理，很多都是相关连的。通过查阅书籍，使我的视野更加的开阔了，也给即将毕业的我增加了一部分新的知识。参考文献：[1] 杨庆彪. 汽车电控制动系统原理与维修精华. 北京：机械工业出版社，2006[2] 邯郸北方学校. 怎样维修汽车ABS.ASR和SRS系统. 北京：机械工业出版社，2007[3] 鲁植雄. 汽车ABS.ASR和ESP维修图解. 北京：电子工业出版社， 2006[4] 邹长庚. 现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断（下）——车身与底盘部分. 北京：北京理工大学出版社，2006[5] 董继明、罗灯明. 汽车检测与诊断技术. 北京：机械工业出版社， 2007
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一 绪论1.1 液压传动与控制概述液压传动与控制是以液体（油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量的输出（力、位移或速度等）的。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比，具有传递功率大，结构小、响应快等特点，因而被广泛的应用于各种机械设备及精密的自动控制系统。液压传动技术是一门新的学科技术，它的发展历史虽然较短，但是发展的速度却非常之快。自从1795年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域；1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服控制系统。从60年代起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的控制系统，这种技术得到更加广泛的发展和应用。在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业。另外，近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采用了液压技术。总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。它的发展如此之快，应用如此之广，其原因就是液压技术有着优异的特点，归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点：其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大；液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活，易实现无级调速，调速范围宽，便于与电气控制相配合实现自动化；易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化。1.2 液压机的发展及工艺特点液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、性能可靠而且设计的周期也比较短。近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件其结构更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具有体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点，从70年代初期开始出现，至今已得到了很快的发展。我国从1970年开始对这种阀进行研究和生产，并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大的优越性。液压机工艺用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正和压装等工艺。由于需要进行多种工艺，液压机具有如下的特点：（1） 工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求；（2） 有顶出装置，以便于顶出工件；（3） 液压机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便；（4） 液压机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制；（5） 液压机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。二 150t液压机液压系统工况分析本机器(见图1.1)适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本机器具有独立的动力机构和电气系统。采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种操作方式。本机器的工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺需要进行调整，并能完成一般压制工艺。此工艺又分定压、定程两种工艺动作供选择。定压成型之工艺动作在压制后具有保压、延时、自动回程、延时自动退回等动作。 本机器主机呈长方形，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。2.2 工况分析本次设计在毕业实习调查的基础上，用类比的方法初步确定了立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑动下行时，运动部件的质量为500Kg。1．工作负载 工件的压制抗力即为工作负载：2. 摩擦负载 静摩擦阻力：动摩擦阻力：3. 惯性负载自重：4. 液压缸在各工作阶段的负载值：其中： ——液压缸的机械效率，一般取 =0.9-0.97。工况 负载组成 推力 F/2.3负载图和速度图的绘制：负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图：三 液压机液压系统原理图设计3．1 自动补油的保压回路设计考虑到设计要求，保压时间要达到5s，压力稳定性好。若采用液压单向阀回路保压时间长，压力稳定性高，设计中利用换向阀中位机能保压，设计了自动补油回路，且保压时间由电气元件时间继电器控制，在0-20min内可调整。此回路完全适合于保压性能较高的高压系统，如液压机等。自动补油的保压回路系统图的工作原理：按下起动按纽，电磁铁1YA通电，换向阀6接入回路时，液压缸上腔成为压力腔，在压力到达预定上限值时压力继电器11发出信号，使换向阀切换成中位；这时液压泵卸荷，液压缸由换向阀M型中位机能保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，压力继电器又发出信号，使换向阀右位接人回路，这时液压泵给液压缸上腔补油，使其压力回升。回程时电磁阀2YA通电，换向阀左位接人回路，活塞快速向上退回。3．2 释压回路设计：释压回路的功用在于使高压大容量液压缸中储存的能量缓缓的释放，以免她突然释放时产生很大的液压冲击。一般液压缸直径大于25mm、压力高于7Mpa时，其油腔在排油前就先须释压。根据设计很实际的生产需要，选择用节流阀的释压回路。其工作原理：按下起动按钮，换向阀6的右位接通，液压泵输出的油经过换向阀6的右位流到液压缸的上腔。同时液压油的压力影响压力继电器。当压力达到一定压力时，压力继电器发出信号，使换向阀5回到中位，电磁换向阀10接通。液压缸上腔的高压油在换向阀5处于中位（液压泵卸荷）时通过节流阀9、换向阀10回到油箱，释压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至压力继电器的调定压力时，换向阀6切换至左位，液控单向阀7打开，使液压缸上腔的油通过该阀排到液压缸顶部的副油箱13中去。使用这种释压回路无法在释压前保压，释压前有保压要求时的换向阀也可用M型，并且配有其它的元件。机器在工作的时候，如果出现机器被以外的杂物或工件卡死，这是泵工作的时候，输出的压力油随着工作的时间而增大，而无法使液压油到达液压缸中，为了保护液压泵及液压元件的安全，在泵出油处加一个直动式溢流阀1，起安全阀的作用，当泵的压力达到溢流阀的导通压力时，溢流阀打开，液压油流回油箱。起到保护作用。在液压系统中，一般都用溢流阀接在液压泵附近，同时也可以增加液压系统的稳定性。使零件的加工精度增高。3．3液压机液压系统原理图拟定上液压缸工作循环（1） 快速下行。按下起动按钮，电磁铁1YA通电，这时的油路为：液压缸上腔的供油的油路变量泵1—换向阀6右位—节流阀8—压力继电器11—液压缸15液压缸下腔的回油路液压缸下腔15—液控单向阀7—换向阀6右位—电磁阀5—背压阀4—油箱油路分析：变量泵1的液压油经过换向阀6的右位，液压油分两条油路：一条油路通过节流阀7流经继电器11，另一条路直接流向液压缸的上腔和压力表。使液压缸的上腔加压。液压缸15下腔通过液控单向阀7经过换向阀6的右位流经背压阀，再流到油箱。因为这是背压阀产生的背压使接副油箱旁边的液控单向阀7打开，使副油箱13的液压油经过副油箱旁边的液控单向阀14给液压缸15上腔补油。使液压缸快速下行，另外背压阀接在系统回油路上，造成一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。（2） 保压时的油路情况：油路分析：当上腔快速下降到一定的时候，压力继电器11发出信号，使换向阀6的电磁铁1YA断电，换向阀回到中位，利用变量泵的柱塞孔从吸油状态过渡到排油状态，其容积的变化是由大变小，而在由增大到缩小的变化过程中，必有容积变化率为零的一瞬间，这就是柱塞孔运动到自身的中心线与死点所在的面重合的这一瞬间，这时柱塞孔的进出油口在配油盘上所在的位置，称为死点位置。柱塞在这个位置时，既不吸油，也不排油，而是由吸转为排的过渡状态。液压系统保压。而液压泵1在中位时，直接通过背压阀直接回到油箱。（3） 回程时的油路情况：液压缸下腔的供油的油路：变量泵1——换向阀6左位——液控单向阀7——液压油箱15的下腔液压缸上腔的回油油路：液压腔的上腔——液控单向阀14——副油箱13液压腔的上腔—节流阀8——换向阀6左位——电磁阀5——背压阀4——油箱油路分析： 当保压到一定时候，时间继电器发出信号，使换向阀6的电磁铁2YA通电，换向阀接到左位，变量泵1的液压油通过换向阀旁边的液控单向阀流到液压缸的下腔，而同时液压缸上腔的液压油通过节流阀9（电磁铁6YA接通），上腔油通过换向阀10接到油箱，实现释压，另外一部分油通过主油路的节流阀流到换向阀6，再通过电磁阀19，背压阀11流回油箱。实现释压。下液压缸的工作循环：向上顶出时，电磁铁4YA通电，5YA失电。进油路：液压泵——换向阀19左位——单向节流阀18——下液压缸下腔回油路：下液压缸上腔——换向阀19左位——油箱当活塞碰到上缸盖时，便停留在这个位置上。向下退回是在4YA失电，3YA通电时产生的，进油路：液压泵——换向阀19右位——单向节流阀17——下液压缸上腔回油路：下液压缸下腔——换向阀19右位——油箱原位停止是在电磁铁3YA，4YA都断电，换向阀19处于中位时得到的。四 液压系统的计算和元件选型4．1 确定液压缸主要参数：按液压机床类型初选液压缸的工作压力为25Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接，并通过充液补油法来实现，这种情况下液压缸无杆腔工作面积 应为有杆腔工作面积 的6倍，即活塞杆直径 与缸筒直径 满足 的关系。快进时，液压缸回油路上必须具有背压 ,防止上压板由于自重而自动下滑，根据《液压系统设计简明手册》表2-2中，可取 =1Mpa，快进时，液压缸是做差动连接，但由于油管中有压降 存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计时可取 ,快退时，回油腔是有背压的，这时 亦按2Mpa来估算。1) 计算液压缸的面积可根据下列图形来计算—— 液压缸工作腔的压力 Pa—— 液压缸回油腔的压力 Pa故：当按GB2348-80将这些直径圆整成进标准值时得： ,由此求得液压缸面积的实际有效面积为：2) 液压缸实际所需流量计算① 工作快速空程时所需流量液压缸的容积效率，取② 工作缸压制时所需流量③ 工作缸回程时所需流量4．2液压元件的选择4．2.1确定液压泵规格和驱动电机功率由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为 ，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为 （含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为上述计算所得的 是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力 应满足：液压泵的最大流量应为：式中 液压泵的最大流量同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量 。系统泄漏系数，一般取 ，现取 。1．选择液压泵的规格由于液压系统的工作压力高，负载压力大，功率大。大流量。所以选轴向柱塞变量泵。柱塞变量泵适用于负载大、功率大的机械设备（如龙门刨床、拉床、液压机），柱塞式变量泵有以下的特点：1） 工作压力高。因为柱塞与缸孔加工容易，尺寸精度及表面质量可以达到很高的要求，油液泄漏小，容积效率高，能达到的工作压力，一般是（ ） ，最高可以达到 。2） 流量范围较大。因为只要适当加大柱塞直径或增加柱塞数目，流量变增大。3） 改变柱塞的行程就能改变流量，容易制成各种变量型。4） 柱塞油泵主要零件均受压，使材料强度得到充分利用，寿命长，单位功率重量小。但柱塞式变量泵的结构复杂。材料及加工精度要求高，加工量大，价格昂贵。根据以上算得的 和 在查阅相关手册《机械设计手册》成大先P20-195得：现选用 ，排量63ml/r，额定压力32Mpa，额定转速1500r/min，驱动功率59.2KN，容积效率 ，重量71kg，容积效率达92%。2．与液压泵匹配的电动机的选定由前面得知，本液压系统最大功率出现在工作缸压制阶段，这时液压泵的供油压力值为26Mpa，流量为已选定泵的流量值。 液压泵的总效率。柱塞泵为 ，取 0.82。选用1000r/min的电动机，则驱动电机功率为选择电动机 ，其额定功率为18.5KW。4.2.2阀类元件及辅助元件的选择1. 对液压阀的基本要求：(1). 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。油液流过时压力损失小。(2). 密封性能好。结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大2. 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及辅助元件型号和规格主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量，其他还需考虑阀的动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀类的规格：序号 元件名称 估计通过流量型号 规格1 斜盘式柱塞泵156.8 63SCY14－1B 32Mpa，驱动功率59.2KN2 WU网式滤油器 160 WU-160*180 40通径，压力损失 0.01MPa3 直动式溢流阀 120 DBT1/315G24 10通径，32Mpa，板式联接4 背压阀 80 YF3-10B 10通径，21Mpa，板式联接5 二位二通手动电磁阀 80 22EF3-E10B6 三位四通电磁阀 100 34DO-B10H-T 10通径，压力31.5MPa7 液控单向阀80 YAF3-E610B 32通径，32MPa8 节流阀80 QFF3-E10B 10通径，16MPa9 节流阀80 QFF3-E10B 10通径，16MPa10 二位二通电磁阀30 22EF3B-E10B 6通径，压力20 MPa11 压力继电器－ DP1-63B 8通径，10.5-35 MPa12 压力表开关－ KFL8－30E 32Mpa，6测点13 油箱14 液控单向阀 YAF3-E610B 32通径，32MPa15 上液压缸16 下液压缸17 单向节流阀48 ALF3－E10B 10通径，16MPa18 单向单向阀48 ALF3－E10B 10通径，16MPa19 三位四通电磁换向阀 25 34DO-B10H-T20 减压阀 40 JF3-10B4.2.3 管道尺寸的确定油管系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。本设计中油管采用钢管，因为本设计中所须的压力是高压，P=31.25MPa ， 钢管能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配是不能任意弯曲，常在装拆方便处用作压力管道一中、高压用无缝管，低压用焊接管。本设计在弯曲的地方可以用管接头来实现弯曲。尼龙管用在低压系统；塑料管一般用在回油管用。胶管用做联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻丝或棉丝编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本很高，因此非必要时一般不用。1. 管接头的选用：管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各种条件。管接头的种类很多，液压系统中油管与管接头的常见联接方式有：焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定铰接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹（ZM）和普通细牙螺纹（M）。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封，广泛用于中、低压液压系统；细牙螺纹密封性好，常用于高压系统，但要求采用组合垫圈或O形圈进行端面密封，有时也采用紫铜垫圈。液压系统中的泄漏问题大部分都出现在它管系中的接头上，为此对管材的选用，接头形式的确定（包括接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料的选用等），管系的设计（包括弯管设计、管道支承点和支承形式的选取等）以及管道的安装（包括正确的运输、储存、清洗、组装等）都要考虑清楚，以免影响整个液压系统的使用质量。国外对管子的材质、接头形式和连接方法上的研究工作从不间断，最近出现一种用特殊的镍钛合金制造的管接头，它能使低温下受力后发生的变形在升温时消除——即把管接头放入液氮中用芯棒扩大其内径，然后取出来迅速套装在管端上，便可使它在常温下得到牢固、紧密的结合。这种“热缩”式的连接已经在航空和其它一些加工行业中得到了应用，它能保证在40~55Mpa的工作压力下不出现泄漏。本设计根据需要，选择卡套式管接头。要求采用冷拔无缝钢管。2. 管道内径计算：（1）式中 Q——通过管道内的流量v——管内允许流速 ，见表：允许流速推荐值油液流经的管道 推荐流速 m/s液压泵吸油管液压系统压油管道 3~6，压力高，管道短粘度小取大值液压系统回油管道 1.5~2.6(1). 液压泵压油管道的内径：取v=4m/s根据《机械设计手册》成大先P20-641查得：取d=20mm,钢管的外径 D=28mm;管接头联接螺纹M27×2。(2). 液压泵回油管道的内径：取v=2.4m/s根据《机械设计手册》成大先P20-641查得：取d=25mm,钢管的外径 D=34mm;管接头联接螺纹M33×2。3. 管道壁厚 的计算式中： p——管道内最高工作压力 Pad——管道内径 m——管道材料的许用应力 Pa，——管道材料的抗拉强度 Pan——安全系数，对钢管来说， 时，取n=8； 时，取n=6； 时，取n=4。根据上述的参数可以得到：我们选钢管的材料为45#钢，由此可得材料的抗拉强度 =600MPa;(1). 液压泵压油管道的壁厚(2). 液压泵回油管道的壁厚所以所选管道适用。4. 液压系统的验算上面已经计算出该液压系统中进，回油管的内径分别为32mm,42mm。但是由于系统的具体管路布置和长度尚未确定，所以压力损失无法验算。4.2.4系统温升的验算在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，且发热量最大。为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。一般情况下，工进时做功的功率损失大引起发热量较大，所以只考虑工进时的发热量，然后取其值进行分析。当V=10mm/s时，即v=600mm/min即此时泵的效率为0.9，泵的出口压力为26MP，则有即此时的功率损失为：假定系统的散热状况一般，取 ，油箱的散热面积A为系统的温升为根据《机械设计手册》成大先P20-767：油箱中温度一般推荐30-50所以验算表明系统的温升在许可范围内。五 液压缸的结构设计5.1 液压缸主要尺寸的确定1) 液压缸壁厚和外经的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚 的比值 的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算设 计 计 算 过 程式中 ——液压缸壁厚(m)；D——液压缸内径(m)；——试验压力，一般取最大工作压力的(1.25~1.5)倍 ；——缸筒材料的许用应力。无缝钢管： 。= =22.9则 在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外经 为2) 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参阅<<液压系统设计简明手册>>P12表2-6中的系列尺寸来选取标准值。液压缸工作行程选缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时有孔时式中 t——缸盖有效厚度(m)；——缸盖止口内径(m)；——缸盖孔的直径(m)。液压缸：无孔时取 t=65mm有孔时取 t’=50mm3)最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度（如下图2所示）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求：设 计 计 算 过 程式中 L——液压缸的最大行程；D——液压缸的内径。活塞的宽度B一般取B=(0.6~10)D；缸盖滑动支承面的长度 ，根据液压缸内径D而定；当D<80mm时，取 ；当D>80mm时，取 。为保证最小导向长度H，若过分增大 和B都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即滑台液压缸：最小导向长度：取 H=200mm活塞宽度：B=0.6D=192mm缸盖滑动支承面长度：隔套长度： 所以无隔套。液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20~30倍。液压缸：缸体内部长度当液压缸支承长度LB (10-15)d时，需考虑活塞杆弯度稳定性并进行计算。本设计不需进行稳定性验算。5.2 液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括：缸体与缸盖的连接结构、活塞与活塞杆的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、排气装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。设 计 计 算 过 程1) 缸体与缸盖的连接形式缸体与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。本次设计中采用外半环连接，如下图1所示：图1 缸体与缸盖外半环连接方式优点：(1) 结构较简单(2) 加工装配方便缺点：(1) 外型尺寸大(2) 缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒壁厚2)活塞杆与活塞的连接结构参阅<<液压系统设计简明手册>>P15表2-8，采用组合式结构中的螺纹连接。如下图2所示：图2 活塞杆与活塞螺纹连接方式特点：结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。
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给你点素材,自己组织一下.液压传动控制系统液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。液压传动基本原理液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。液压泵依靠容积变化原理来工作，所以一般也称为容积液压泵。齿轮泵是最常见的一种液压泵，它通过两个啮合的齿轮的转动使得液体进行运动。其他的液压泵还有叶片泵、柱塞泵，在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音。液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转变成机械能的装置，主要包括液压缸和液压马达。液压马达是与液压泵做相反的工作的装置，也就是把液压的能量转换称为机械能，从而对外做功。液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控制，以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性，使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操纵法、电动操纵阀等。除了上述的元件以外，液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上的各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标，我们能够设计不同的回路，比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。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。1、概述行走驱动系统是工程机械的重要组成部分。与工作系统相比，行走驱动系统不仅需要传输更大的功率，要求器件具有更高的效率和更长的寿命，还希望在变速调速、差速、改变输出轴旋转方向及反向传输动力等方面具有良好的能力。于是，采用何种传动方式，如何更好地满足各种工程机械行走驱动的需要，一直是工程机械行业所要面对的课题。尤其是近年来，随着我国交通、能源等基础设施建设进程的快速发展，建筑施工和资源开发规模不断扩大，工程机械在市场需求大大增强的同时，更面临着作业环境更为苛刻、工况条件更为复杂等所带来的挑战，也进一步推动着对其行走驱动系统的深入研究。这里试图从技术构成及性能特征等角度对液压传动技术在工程机械行走驱动系统的发展及其规律进行探讨。2、基于单一技术的传动方式工程机械行走系统最初主要采用机械传动和液力机械传动(全液压挖掘机除外)方式。现在，液压和电力传动的传动方式也出现在工程机械行走驱动装置中，充分表明了科学技术发展对这一领域的巨大推动作用。2.1 机械传动纯机械传动的发动机平均负荷系数低，因此一般只能进行有级变速，并且布局方式受到限制。但由于其具有在稳态传动效率高和制造成本低方面的优势，在调速范围比较小的通用客货汽车和对经济性要求苛刻、作业速度恒定的农用拖拉机领域迄今仍然占据着霸主地位。2.2 液力传动液力传动用变矩器取代了机械传动中的离合器，具有分段无级调速能力。它的突出优点是具有接近于双曲线的输出扭矩-转速特性，配合后置的动力换挡式机械变速器能够自动匹配负荷并防止动力传动装置过载。变矩器的功率密度很大而负荷应力却较低，大批生产成本也不高等特点使它得以广泛应用于大中型铲土运土机械、起重运输机械领域和汽车、坦克等高速车辆中。但其特性匹配及布局方式受限制，变矩范围较小，动力制动能力差，不适合用于要求速度稳定的场合。2.3 液压传动与机械传动相比。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，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。2.4 电力传动电力传动是由内燃机驱动发电机，产生电能使电动机驱动车辆行走部分运动，通过电子调节系统调节电动机轴的转速和转向，具有凋速范围广，输人元件(发电机)、输出元件(电动机)、及控制装置可分置安装等优点。电力传动最早用于柴油机电动船舶和内燃机车领域，后又推广到大吨位矿用载重汽车和某些大型工程机械上，近年来又出现了柴油机电力传动的叉车和牵引车等中小型起重运输车辆。但基于技术和经济性等方面的一些原因，适用于行走机械的功率电元件还远没有像固定设备用的那样普及，电力传动对于大多数行走机械还仅是“未来的技术”。3、发展中的复合传动技术从前面的分析可以看出，应用于工程机械行走驱动系统中的基于单一技术的传动方式构成简单、传动可靠，适用于某些特定的场合和领域。而在大多数的实际应用中，这些传动技术往往不是孤立存在的，彼此之间都存在着相互的渗透和结合，如液力、液压和电力的传动装置中都或多或少的包含有机械传动环节，而新型的机械和液力传动装置中也设置了电气和液压控制系统。换句话说，采用有针对性的复合集成的方式，可以充分发挥各种传动方式各自的优势，扬长避短，从而获得最佳的综合效益。值得注意的是，兼有调节与布局灵活性及高功率密度的液压传动装置在其中充当着重要角色。3.1 液压与机械和液力传动的复合(1) 串联方式串联方式是最为简单和常见的复合方式，是在液压马达或液压变速器的输出端和驱动桥之间设置机械式变速器以扩大调速的高效区，实现分段的无级变速。目前已广泛用于装载机、联合收获机和某些特种车辆上。对其的发展是将可在行进间变换传动比的动力换挡行星变速器直接安装在驱动轮内，实现了大变速比的轮边液压驱动，因而取消了驱动桥，更便于布局。(2) 并联方式即为通常所称的“液压机械功率分流传动”，可理解为一种将液压与机械装置“并联”分别传输功率流的传动系统，也就是是利用多自由度的行星差速器把发动机输出的功率分成液压的和机械的两股“功率流”，借助液压功率流的可控性，使这两股功率流在重新汇合时可无级调节总的输出转速。这种方式将液压传动的无级调速性能好和机械传动的稳态效率高这两方面的优点结合起来，得到一个既有无级变速性能，又有较高效率和较宽高效区的变速装置。按其结构，这种复合式传动装置可分为两类：第一类为利用行星齿轮差速器分流的外分流式，其中常见的分流传动机构又可分为输入分流式和输出分流式两种基本形式；第二类为利用液压泵或马达转子与外壳间的差速运动分流的内分流式。日本小松公司开发的这种复合方式的液压传动变速器，已经应用在装载机、推土机等工程机械上。德国Fendt拖拉机生产的采用Vario型无级变速器装备的农用拖拉机，到2003年总销量超过了30000台。由此可以看出，这种新型的传动装置已日益成为大中功率液力传动和动力换档变速器的有力竞争者。(3) 分时方式对于作业速度和非作业状态下转移空驶速度相差悬殊的专用车辆，采用传统机械变速器用于高速行驶、附加液压传动装置用于低速作业的方式能很好地满足这两种工况的矛盾要求。机械——液压分时驱动的方式在此类车辆上的应用已很普遍，这一技术也已被应用于飞机除冰车和田间移栽机等需要“爬行速度”的车辆和机具上。(4) 分位方式把液压马达直接安装在车轮内的“轮边液压驱动装置”是一种辅助液压驱动装置，可以解决工程机械需要提高牵引性能，但又无法采用全轮驱动方式，难以布置传统的机械传动装置的问题。液压传动的无级调速性能使以不同方式传动的驱动轮之间能协调同步，这在某种意义上也可视为一种功率分流传动：动力机的功率被分配到几组驱动轮上，经地面耦合后产生推动车辆运动的牵引力。目前，许多工程机械制造厂商将这一技术用于具有部分自走驱动能力的，诸如自走式平地机和铲运机这样的工程机械上。3.2 液压与电力传动的复合由于现代技术的发展，电子技术在信号处理的能力和速度方面占有很大的优势，而液压与电力传动在各自功率元件的特性方面各有所长。因此，除了现在已普遍存在的“电子神经+液压肌肉”这种模式外，两者在功率流的复合传输方面也有许多成功的实例，如：由变频或直流调速电机和高效、低脉动的定量液压泵构成的可变流量液压油源，用集成安装的电动泵－液压缸或低速大扭矩液压马达构成的电动液压执行单元，以及混合动力工业车辆的驱动系统等。3.3 二次调节静液传动系统二次调节静液传动技术是通过对液压元件所进行的调节来实现液压能与机械能互相转换。一般来说，它的实现是以压力耦联系统为基础的，在一次元件(泵)及二次元件(马达)间采用定压力偶合方式，依靠实时调节马达排量来平衡负荷扭矩。目前，对二次调节静液传动技术进行研究的出发点是对传动过程进行能量的回收和能量的重新利用，从宏观的角度对静液传动总体结构进行合理的配置以及改善其静液传动系统的控制特性。为了使不具备双向无级变量能力的液压马达和往复运动的液压缸也能在二次调节系统的恒压网络中运行，出现了利用二次调节技术的“液压变压器”，它类似于电力变压器用来匹配用户对系统压力和流量的不同需求，从而实现液压系统的功率匹配。二次调节静液传动系统与传统静液传动系统相比，其优点是更便于控制，能在四个象限中工作，可在不转变能量形式情况下回收能量，进行能量的存储，利用液压蓄能器加速可大大提高加速功率，且系统中无压力峰值，由于一次元件和二次元件分开安装，可通过一个泵站给多个液压动力元件提供油源，减少了冷却费用，设备的制造成本降低，系统效率高。二次调节静液传动与电力传动相比，具有闭环控制动态响应快、功率密度高、重量轻、安装空间小等优点。由于二次调节静液传动系统具有许多优点，使它在很多领域得到广泛地应用。国外已将其成功应用于造船工业、钢铁工业、大型试验台、车辆传动等领域。奔驰汽车公司已将二次调节技术应用于无人驾驶运输系统中的行驶驱动。4、结束语自2O世纪9O年代以来，工程机械进入了一个新的发展时期，新技术的广泛应用使得新结构和新产品不断涌现。随着微电子技术向工程机械的渗透，工程机械日益向智能化和机电一体化方向发展，对工程机械行走驱动装置提出的要求也越来越苛刻。近年来，液压技术迅速发展，液压元件日臻完善，使得液压传动在工程机械传动系统中的应用突飞猛进，液压传动所具有的优势也日渐凸现。可以相信，随着液压技术与微电子技术、计算机控制技术以及传感技术的紧密结合，液压传动技术必将在工程机械行走驱动系统的发展中发挥出越来越重要的作用。
液压或气动技术的发展趋势2,国内外最新的液压或气动自动化设备3.在工业中的应用最好选其中之一进行详细的叙述..最佳答案 - 由投票者2个月前选出气动技术是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上。过去汽车、拖拉机等生产线上的气动系统及其元件，都由各厂自行设计、制造和维修。气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。气动元件的应用主要为两个方面：维修和配套。过去国产气动元件的销售要用于维修，近几年，直接为主要配套的销售份额逐年增加。国产气动元件的应用，从价值数千万元的冶金设备到只有1~2百元的椅子。铁道扳岔、机车轮轨润滑、列车的煞车、街道清扫、特种车间内的起吊设备、军事指挥车等都用上了专门开发的国产气动元件。这说明气动技术已“渗透”到各行各业，并且正在日益扩大。我国的气动工业虽然达到了一定规模与技术水平，但是与国际先进水平相比，差距甚大。我国气动产品产值只占世界总产值的1.3%，仅为美国的1/21，日本的1/15，德国的1/8。这与10多亿人口的大国很不相称。从品种上看，日本一家公司有6500个品种，我国只有它的1/5。产品性能和质量水平的差距也很大。由于气动技术越来越多地应用于各行业的自动装配和自动加工小件、特殊物品的设备上，原有传统的气动元件性能正在不断提高，同时陆续开发出适应市场要求的新产品，使气动元件的品种日益增加，其发展趋势主要有以下几个方面：体积更小，重量更轻，功耗更低.在电子元件、药品等制造行业中，由于被加工件体积很小，势必限制了气动元件的尺寸，小型化、轻型化是气动元件的第一个发展方向。国外已开发了仅大姆指大小、有效截面积为0.2mm2的超小型电磁阀。能开发出外形尺寸小而流量较大的元件更为理想。为此，相同外形尺寸的阀，流量已提高2~3.3倍。有一种系列的小型电磁阀，其阀体宽仅10mm，有效面积可达5mm2;宽15mm,有效面积达10mm2等。国外电磁阀的功耗已达0.5W，还将进一步降低，以适应与微电子相结合。气源处理组合件，国内外大多采用了积木式的砌块结构，不仅尺寸紧凑，而且结合、维修都很方便。执行元件的定位精度提高，刚度增加，活塞杆不回转，使用更方便.为了提高气缸的定位精度，附带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。带伺服系统的气缸，即使供气压力和所负的载荷变化，仍可获得±0.1mm的定位精度。在国际展览会上，各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多，这类气缸由于活塞杆不会回转，应用在主机上时，无须附加导向装置即可保持一定精度。此外还开发了不少带各种导向机构的气缸和气缸滑动组件，例如具有两根导向杆的气缸、双活塞杆双缸筒气缸等。气缸筒外形已不限于圆形、而是方形、米字形或其它形状，在型材上开了导向槽、传感器和开关的安装槽等，让用户安装使用更方便。多功能化，复合化.为了方便用户，适应市场的需要开发了各种由多只气动元件组合并配有控制装置的小型气动系统。如用于移动小件物品的组件，是将带导向器的两只气缸分别按X轴和Z轴组合而成。该组件可搬动3kg重物，配有电磁阀、程控器，结构紧凑，占有空间小，行程可调整。又如一种上、下料模块，有七种不同功能的模块形式，能完成精密装配线上的上、下料作业，可按作业内容将不同模块任意组合。还有一种机械手是由外形小并能改变摆动角度的摆动气缸与夹头的组合件，夹头部位有若干种夹头可选配。与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化.带开关的气缸国内已普遍使用，开关体积将更小，性能更高，可嵌入气缸缸体；有些还带双色显示，可显示出位置误差，使系统更可靠。用传感器代替流量计、压力表、能自动控制压缩空气的流量、压力，可以节能并保证使用装置正常运行。气动伺服定位系统已有产品进入市场。该系统采用三位五通气动伺服阀，将预定的定位目标与位置传感器的检测数据进行比较，实施负反馈控制。气缸最大速度达2m/s、行程300mm时，系统定位精度±0.1mm。日本试制成功一种新型智能电磁阀，这种阀配带有传感器的逻辑回路，是气动元件与光电子技术结合的产物。它能直接接受传感器的信号，当信号满足指定条件时，不必通过外部控制器，即可自行完成动作，达到控制目的。它已经应用在物体的传送带上，能识别搬运物体的大小，使大件直接下送，小件分流。更高的安全性和可靠性.从近几年的气动技术国际标准可知，标准不仅提出了互换性要求，并且强调了安全性。管接头、气源处理外壳等耐压试验的压力提高到使用压力的4~5倍，耐压时间增加到5~15m
你好，学汽修哪个专业好? 汽车维修技术专业比较多，下面推荐两个热门专业给您，希望能对同学们有所帮助。1、汽车检测与维修汽车检测与维修主要研究汽车整车、机械系统、传动系统、制动系统、电气系统等的构造、故障诊断、检测维修等方面的基本知识和技能，进行汽车的检测、维修、评估等。例如：汽车整车的装配，汽车故障的诊断与维修，汽车零配件的更换与保养，二手车价值的评估等。2、新能源汽车技术工程师新能源汽车技术主要研究新能源汽车组成构造、电池设计、故障诊断、维修养护等方面的基本知识和技能，进行新能源汽车的生产制造、装配调试、检测维修等。常见的新能源汽车有：纯电动汽车、增程式电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池电动汽车等。现在中国的汽车越来越多，而汽修人才并没有倍数增，汽修人才定是紧缺，拿高薪也就成为必然。但以后汽修行业的竞争也会很激烈，那就要看你汽修技术是否过硬。这个专业都很好找工作的，只要你好好干，工资肯定会让你满意的。以上回答仅供参考！
随着我国电力技术和科技的快速发展，电力变频器广泛的应用于工业生产以及人类日常生活中。这是我为大家整理的变频器应用技术论文参考 范文 ，仅供参考! 变频器应用技术论文参考范文篇一：《变频器节能技术应用与研究》 【摘 要】本文根据水泵、风机轴功率与转速的平方成正比的特点，阐述变频调速节能原理，提出泵与风机应采用变频技术，已降低成本，延长设备使用寿命，提高经济效益。 【关键词】变频器;节能;水泵;风机 0 引言 锅炉是比较常见的用于集中供热设备，通常情况下，由于气温和负荷的变化，需对锅炉燃烧情况进行调节，传统的调节方式其原理是依靠增加系统的阻力，水泵采用调节阀门来控制流量，风机采用调节风门挡板开度的大小来控制风量。但在运行中调节阀门、挡板的方式，不论供热需求大小，水泵、风机都要满负荷运转，拖动水泵、风机的电动机的轴功率并不会改变，电动机消耗的能量也并没有减少，而实际生产所需要的流量一般都比设计的最大流量小很多，因而普遍存在着“大马拉小车”现象。锅炉这样的运行方式不仅损失了能量，而且增大了设备损耗，导致设备使用寿命缩短，维护、维修费用高。把变频调速技术应用于水泵(或风机)的控制，代替阀门(或挡板)控制就能在控制过程中不增加管路阻力，提高系统的效率。变频调速能够根据负荷的变化使电动机自动、平滑地增速或减速，实现电动机无级变速。变频调速范围宽、精度高，是电动机最理想的调速方式。如果将水泵、风机的非调速电动机改造为变频调速电动机，其耗电量就能随负荷变化，从而节约大量电能。 1 变频器应用在水泵、风机的节能原理 图1为水泵(风机)的H-Q关系曲线。图1中，曲线R2为水泵(风机)在给定转速下满负荷时，阀门(挡板)全开运行时阻力特征曲线;曲线 R1为部分负荷时，阀门(挡板)部分开启时的阻力特性曲线;曲线H(n1)和H(n2)表示不同转速时的Q=f(H)曲线。采用阀门(挡板)控制时，流(风)量从Q2减小到Q1，阻力曲线从R2移到R1，扬程(风压)从HA移到HB。采用调速控制时，H(n2)移到H(n1)，流(风)量从Q2减小到Q1，扬程(风压)从HA移到HC。 图1 水泵(风机)的H-Q关系曲线 图2为水泵(风机)的P-Q的关系曲线。由图2可以看出，流(风)量Q1时，采用阀门(挡板)控制的功率为PB。采用变频调速控制的功率为 PC。ΔP=PB-PC就是节省的功率。 图2 为水泵(风机)的P-Q的关系曲线 如果不计风机的效率η，则采用阀门(挡板)时的功率消耗在图中由面积OHBBQ1所代表，而采用调速控制时的功率消耗由面积OHCCQ1所代表，后者较前者面积相差为HCHBBC，即采用调速控制流(风)量比采用阀门(挡板)控制可节约能量。 2 水泵、风机的节能计算和分析 通常转速n与频率f成正比，若将电动机的运行频率由原来的50Hz降至40Hz时，其实际转速则降为额定转速的80%，即实际转速nsn和额定转速nn：nsn=(■)nn=0.4nn。设K为电机过载系数，则电动机额定功率Pn=Kn■■。因此电动机运行在40Hz时，实际功率为： Psn=Kn■■=K(0.4nn)3=0.064Kn■■=0.064Pn 节能率 =■=■=■=93.6% 表1 电动机节能率 供热公司胜利锅炉房将电动机改为变频调速，其中： 表2 补水泵电动机在定速和变速不同情况下测出的数据 根据表2的数据，一个采暖期按190天计算，工业电费单价为0.37元/kWh。加装变频器后补水泵电动机节约电费： (11-1.73)×24×190×0.37=15640.344元 表3 鼓风机电动机在定速和变速不同情况下测出的数据 根据表3的数据，胜利车间有5台鼓风机电动机。一个采暖期按190天计算，工业电费单价为0.37元/kWh。加装变频器后鼓风机电动机节约电费： (18.5-3.95)×24×190×0.37×5=122743.8元 表4 引风机电动机在定速和变速不同情况下测出的数据 根据表4的数据，胜利车间有5台鼓风机电动机。一个采暖期按190天计算，工业电费单价为0.37元/kWh。加装变频器后引风机电动机节约电费： (37-32.9)×24×190×0.37×5=34587.6元 综上所述，胜利车间安装变频后，一个保温期合计节约电费： 15640.344+122743.8+34587.6=172971.744元 节能效果明显。 通过上述分析和实际应用，锅炉水泵、风机采用变频调速后具有以下优点。 (1)水泵、风机的电动机工作电流下降，温升明显下降，同时减少了机械磨损，维修工作量大大减少。 (2)保护功能可靠，消除了电动机因过载或单相运行而烧坏的现象，延长了使用寿命，能长期稳定运行。 (3)电动机实现软起动，实现平滑地无级调速，精度高，调速范围宽(0-100%)。频率变化范围大(O-50Hz)。效率可高达(90%-95%)以上。减小了对电网的冲击。 (4)安装容易，调试方便，操作简便，维护量小。 (5)节能省电，燃煤效率提高。 (6)变频器可采用软件与计算机可编程控制器联机控制的功能，容易实现生产过程的自动控制。 3 结束语 引进变频器可以实现能源的有效利用，避免过多的能源消耗。使用变频器节能主要是通过改变电动机的转速实现流量和压力的控制，来降低管道阻力，减少了阀门半开的能源损失。其次变频状态下的水泵(风机)运行转速明显低于工频电源之下，这样能尽量减少由于摩擦带来的电力损耗。最后变频技术是一种先进的现代自动化技术，自动化的运行能增加电力运行的可靠性，节省人力投入，从而实现了成本的节约。 【参考文献】 [1]赵斌，莫桂强.变频调速器在锅炉风机节能改造中的应用[J].广西电力. [2]吴民强.泵与风机节能技术问答[M].北京：中国电力出版社，1998. [3]梁学造，蔡泽发.异步电动机的降损节能 方法 [Z].湖南省电力工业局. 变频器应用技术论文参考范文篇二：《变频器技术改造实践与应用》 【摘要】介绍了锅炉风机电机以及补水泵、循环泵电机等设备变频器技术改造实例及应用，并对变频器调速改造中应注意的一些技术问题进行了论述。 【关键词】自动化控制;变频器;技术改造 1 锅炉风机电机应用变频器调速控制 以DHL141.57/150/90AⅡ热水锅炉为例，每台锅炉配置引风机和鼓风机各六台，各电机主要技术参数如下： 型号 容量(KW) 电压(V) 额定电流(A) 引风机 Y280S4 75 380 139.7 鼓风机 Y200L4 30 380 57 在进行变频器改造以前，各风机在正常情况下的运行数据统计如下： 平均电流 最大电流 最小电流 引风机 142 145 139 鼓风机 59 63 57 首先选择在1#5#炉的鼓、引风机上进行改造尝试，并考虑到风机电机功率设计时配置，选择相匹配功率的变频器来控制电机，变频器的型号为ABB ACS51001157A4(引风机)、ZXBP30(鼓风机)，电压等级为380V，通过一段时间的运行测试，引风机工频电流由原来的平均140(A)下降到现在的平均95―110(A)，鼓风机工频电流由原来的平均57(A)下降到现在的平均30(A)节能效果相当显著，并且变频器技术性能完全满足锅炉运行工艺的要求(主要是风压、风量、加减风的速率等)，电机在启动、运行调节、控制操作等方面都得到极大的改善。变频调速由安装在锅炉操作台上的启动、停机、转速调整开关进行远程控制，并可同DCS系统接口，通过DCS实现变频器的调速控制，变频调速装置还提供报警指示、故障指示、待机状态、运行状态、连锁保护等保护信息以及转速给定值和风机实际转速值等必要指示，以便操作人员进行操作控制。 2 补水泵、循环泵电机应用变频器进行调节控制 以2台补水泵、4台循环泵实际应用为例，其电动机的技术参数分别为： 序号 型号 功率 额定电流 流量 补水泵 1#泵 Y180M4 18.5 35.9 25 2#泵 Y180M4 18.5 35.9 25 循环泵 1#泵 Y315M14 132 237 630 2#泵 Y315M14 132 237 630 3#泵 Y315M14 132 237 630 4#泵 Y2315M4 132 240.4 630 正常补水时泵出力太大，紧急补水时一台泵又不能满足耗水需要，同时启动时出力又太大，连续供水补水效率高，效果也好。补水泵改用变频器调节补水，不仅仅在于考虑它对电机的节能效益，更重要的是从生产设备运行安全角度考虑，变频器选用富士FRN132P11S―4CX，电压等级为380V。 为充分利用变频器，采用1台变频器来实现两台电机的调速控制;2台补水泵均可实现变速、定速两种方式运行，变频器在同一时间只能作一台电机的变频电源，所以每台电机启动、停止必须相互闭锁，用逻辑电路控制，保证可靠切换，出口采用双投闸刀切换;2台补水泵工作时，其中一台由工频供电作定速运行，另一台由变频器供电作变速运行，同一台电机的变速、定速运行由交流接触器相互闭锁，即在变速运行时，定速合不上，如下图中，1C1与1C2及2C1与2C2不允许同时合上;为确保工艺控制安全、可靠，变频器及两台电机的控制、保护、测量单元全部集中在就地控制柜内，控制调节通过屏蔽信号电缆引接到控制室; 图1 补水泵电机变频器接线，虚框内为改造增加部分3 变频器调速改造中应注意的一些技术问题 锅炉的安全运行是全队动力的根本保证，虽然变频调速装置是可靠的，但一旦出现问题，必须确保锅炉安全供热，所以，必须实现工频――变频运行的切换系统(旁路系统)，在生产过程中，采用手工切换如能满足设备运行工艺要求，建议尽量不要选用自动旁路，对一般的小功率电机，采用双投闸刀方式作为手动、自动切换手段也是比较理想的方法。 对于大惯量负荷的电机(如锅炉引风机)，在变频改造后，要注意风机可能存在扭曲共振现象，运行中，一旦发生共振，将严重损坏风机和拖动电机。所以，必须计算或测量风机――电机连接轴系扭振临界转速以及采取相应的技术 措施 (如设置频率跳跃功能避开共振点、软连接及机座加震动吸收橡胶等)。 采用变频调速控制后，如果变频器长时间运行在1/2工频以下，随着电机转速的下降，电机散热能力也下降，同时电机发热量也随之减少。所以电机的本身温度其实是下降的，仍旧能够正常运行而不至温度过高。 变频器不能由输出口反向送电，在电气回路设计中必须注意，如在补水泵和循环泵变频器改造接线图中，要求1C1与1C2及2C1与2C2不允许同时合上，不仅要求在电气二次回路中实现电气的连锁，同时要求在机械上实现机构互锁，以确保变频器的运行安全。 低压变频器，由于体积较小，在改造中的安装地点选择比较容易些。选择变频器室位置，既要考虑离电机设备不能太远，又要考虑周围环境对变频器运行可能造成的影响。变频器的安装和运行环境要求较高，为了使变频器能长期稳定和可靠运行，对安装变频器室的室内环境温度要求最好控制在0-40℃之间，如果温度超过允许值，应考虑配备相应的空调设备。同时，室内不应有较大灰尘、腐蚀或爆炸性气体、导电粉尘等。 要保证变频器柜体和厂房大地的可靠连接，保证人员和设备安全。为防止信号干扰，控制系统最好埋设独立的接地系统，对接地电阻的要求不大于4Ω。到变频器的信号线，必须采用屏蔽电缆，屏蔽线的一端要求可靠接地。 随着电力电子技术的发展，变频器的各项技术性能也得到拓宽和提高，在热电行业中，风机水泵类负荷较多，充分应用变频器进行节能改造已经逐渐被大家所接受。对于目前低压变频器，投资较低、效益高，一年左右就可以收回投资而被广泛应用。随着目前国产变频器的迅速发展，使得变频器的性能价格比大大提高，为利用变频器进行节能技术改造提供了更加广阔的前景。 参考文献： [1]王占奎.变频调速应用百例.北京：科学出版社出版，1999.4 [2]吴忠智，吴加林.变频器应用手册.北京：机械工业出版社，2002.7 变频器应用技术论文参考范文篇三：《浅议变频调速技术的应用》 摘要：调速和起制动性能、高效率、高功率因数的节电效果、适用范围广等优点,而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺,变频器越来越广泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合,并取得了显著的经济效益。近年来高电压、大电流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模块IPM(IntelligentPowerModule)等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。 关键词：变频器，控制技术，应用 电力电子技术诞生至今已近50年,他对人类的文明起了巨大的作用.近10年来,随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,电气传动技术面临着一场历史革命,即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。交流电机变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其有益的 调速和起制动性能、高效率、高功率因数的节电效果、适用范围广等优点,而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 1.变频调速技术的现状 电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置三部分组成。电气传动可分为调速和不调速两大类,调速又分为交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电。但是,随着电力电子技术的发展,原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能,改善产品质量,提高产量。以我国为例,60%的发电量是通过电动机消耗的。因此,调速传动有着巨大的节能潜力,变频调速是交流调速的基础和主干内容,变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。近年来。变频调速技术已成为交流调速中最活跃、发展最快的技术。 1.1国外现状 采用变频的方法,实现对电机转速的控制,大约已有40年的历史,但变频调速技术的高速发展,则是近十年的事情,主要是由下面几个因素决定: 1.1.1市场有大量需求 随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺,变频器越来越广泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合,并取得了显著的经济效益。 1.1.2功率器件发展迅速 变频调速技术是建立在电力电子技术基础之上的。近年来高电压、大电流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模块IPM(Intelligent Power Module)等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。在大功率交—交变频(循环交流器)调速技术方面,法国阿尔斯通已能提供单机容量达30000kW的电器传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面,意大利ABB公司提供了单机容量为60000kW的设备用于抽水蓄能电站;在中功率变频调速技术方面,德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600kVA和Simovert PGTOPWM变频调速设备单机容量为100-900kVA,其控制系统已实现全数字化,用于电机风车,风机,水泵传动;在小功率变频调速技术方面,日本富士BJT变频器最大单机容量可达700kVA,IGBT变频器已形成系列产品,其控制系统也已实现全数字化。 IPM投入应用比IGBT约晚二年,由于IPM包含了1GBT芯片及外围的驱动和保护电路,有的甚至还把光耦也集成于一体,是一种更为适用的集成型功率器件。目前,在模块额定电流10-600A范围内,通用变频器均有采用IPM的趋向。IPM除了在工业变频器中被大量采用之外,经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品,如家用空调变频器,冰箱变频器,洗衣机变频器中得到应用。IPM也在向更高的水平发展,日本三菱电机最近开发的专用智能模块ASIPM将不需要外接光耦,通过内部自举电路可单电源供电,并采用了低电感的封装技术,在实现系统小型化、专用化、高性能、低成本方面又推近了一步。 1.1.3控制理论和微电子技术的支持 在现代自动化控制领域中,以现代控制论为基础,融入模糊控制、专家控制、神经控制等新的控制理论,为高性能变频调速提供了理论基础;16位、32位高速微处理器以及信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)技术的快速发展,则为实现变频调速的高精度、多功能提供了硬件手段。 1.2国内现状 从整体上看我国电气传动系统制造技术水平较国际先进水平差距10-15年。在大功率交-交,无换向器电动机等变频技术方面,国内只有少数科研单位有能力制造,但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷扬机方面有很大需求。在中小频率技术方面,国内学者做了大量变频理论的基础研究。早在80年代,已成功引入矢量控制的理论,针对交流电机具有多变量、强耦合、非线性的特点,采用了线性解耦和非线性解耦的方法,探讨交流电机变频调速的控制策略。 进入90年代,随着高性能单片机和数字信号处理的使用,国内学者紧跟国外最新控制策略,针对交流电机感应特点,采用高次谐波注入SPWM和空间磁通矢量PWM等方法,控制算法采用模糊控制,神经网络理论对感应电机转子电阻、磁链和转矩进行在线观测,在实现无速度传感器交流变频调速系统的研究上作了有益的基础研究。在新型电力电子器件应用方面,由于GTR,GTO,IGBT,IPM等全控制器件的使用,使得中小功率的变流主电路大大简化,大功率SCR,GTO,IG-BT,IGCT等器件的并联、串联技术应用,使高电压、大电流变频器产品的生产及应用成为现实。在控制器件方面,实现了从16位单片机到32位DSP的应用。国内学者一直致力于变频调速新型控制策略的研究,但由于半导体功率器件和DSP等器件依赖进口,使得变频器的制造成本较高,无法形成产业化,与国外的知名品牌相抗衡。国内几乎所有的产品都是普通的V/f控制,仅有少量的样机采用矢量控制,品种与质量还不能满足市场需要,每年需大量进口高性能的变频器。 因此,国内交流变频调速技术产业状况表现如下:(1)变频器控制策略的基础研究与国外差距不大。(2)变频器的整机技术落后,国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力,但由于力量分散,并没形成一定的技术和生产规模。(3)变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。(4)相关配套产业及行业落后。(5)产销量少,可靠性及工艺水平不高。 2.变频调速技术未来发展的方向 变频调速技术主要向着两个方向发展:一是实现高功率因数、高效率、无谐波干扰,研制具有良好电磁兼容性能的“绿色电器”;二是向变频器应用的深度和广度发展。随着变流器应用领域深度和广度的不断开拓,变频调速技术将越来越清楚地展示它在一个国家国民经济中的重要性。可以预料,现代控制理论和人工智能技术在变频调速技术的应用和推广,将赋予它更强的生命力和更高的技术含量。其发展方向具有如下几项:(1)实现高水平的控制;(2)开发清洁电能的变流器;(3)缩小装置的尺寸;(4)高速度的数字控制;(5)模拟与计算机辅助设计(CAD)技术。论文检测。 3变频调速技术的应用 纵观我国变频调速技术的应用,总的说来走的是一个由试验到实用,由零星到大范围,由辅助系统到生产装置,由单纯考虑节能到全面改善工艺水平,由手动控制到自动控制,由低压中小容量到高压大容量,一句话,由低级到高级的过程。论文检测。我国是一个能耗大国,60%的发电量被电动机消耗掉,据有关资料统计,我国大约有风机、水泵、空气压缩机4200万台,装机容量约1.1亿万千瓦,然而实际工作效率只有40%-60%,损耗电能占总发电量的40%,已有 经验 表明,应用变频调速技术,节电率一般可达10%-30%,有的甚至高达40%,节能潜力巨大。 有关资料表明,我国火力发电厂有八种泵与风机配套电动机的总容量为12829MW,年总用电量为450。2亿千瓦小时。还有总容量约为3913MW的泵与风机需要进行节能改造,完成改造后,估计年节电量可达25。论文检测。69亿千瓦小时;冶金企业也是我国的能耗大户,单位产品能耗高出日本3倍,法国4。9倍,印度1。9倍,冶金企业使用的风机泵类非常多,实施变频改造,不仅可以大幅度节约电能,还可改善产品质量。 参考文献 [1]何庆华,陈道兵. 变频器常见故障的处理及日常维护[J]. 变频器世界, 2009, (04) . [2]龙卓珉,罗雪莲. 矩阵式变频调速系统抗干扰设计[J]. 变频器世界, 2009, (04) . 猜你喜欢： 1. 电气类科技论文 2. 电子应用技术论文 3. 电气控制与plc应用技术论文 4. 变频器应用技术论文 5. 变电运行技术论文 6. 光伏应用技术论文