液压传动技术在机械制造业中的应用.docx

1、液压传动技术在机械制造业中的应用 毕业设计（论文）题 目： 液压传动技术在机械制术在机械 制造业中的应用 专 业： 机电一体化技术 姓 名： 指导教师： 荆州理工职业学院 2015年 4 月 前 言在现代化的社会中，工业制造是支持整个国民经济的根本。制造工业中液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都很重视。液压技术具有独特的优点，如：功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等。这种技术还易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。据统计，世界液压元件的总销售额为350亿美元，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2

2、%3.5%，而我国只占1%左右，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。相对于电力拖动和机械传动而言，液压传动具有输出力大，重量轻，惯性小，调速方便以及易于控制等优点，因而广泛应用于工程机械，建筑机械和机床等设备上. 正是因为液压传动有着其独特的优点，所以液压在工业中的应用发展迅速，并涉及到诸多领域。液压传动系统的主要优点：(1)在相同功率下，液压执行元件体积小，重量轻，结构紧凑。液压传动一般使用的压力在7Mpa左右，也可高达50Mpa。而液压装置的体积比同样输出压力的电机及机械

3、传动装置的体积小得多。(2)液压传动的各个元件，可根据需要方便，灵活地来布置。(3)液压。(4)易于自动化。液压设备配上电磁阀，电气元件，可编程控制器和计算机等，可装配成各式自动化机械。(5)速度调整容易。液压装置速度调整非常简单，只要调整流量控制阀即可轻易且可实行无级调速。(6)不会有过载的危险。液压系统中装有溢流阀，当压力超过设定压力时，阀门开启，液压经由溢流阀流回油箱，此时液压油不处在密闭状态，故系统压力永远无法超过设定压力。总之，液压技术作为便捷和廉价的自动化技术，在工业中的应用会越来越广泛。液压产品不仅在机电，轻纺、宗电等传统领域有着很大的市场，而且在新兴的产业如信息技术产业、生物制

4、品业、微纳精细加工等领域都有广阔的发展空间。摘 要本课题研究主要讲述了液压传动系统系统在机械工业制造中的应用，全方面的介绍了液压传动系统的各种知识。本人从各种接触过的，本人从各种渠道了解到的液压传动系统在各种制造野种的应用。液压传动相对于机械传动来说是一门较新的传动形式，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，液压控制在机械制造中受到广泛的重视。关键词：液压传动 机械制造 工业制造 液压传动的应用目录1液压传动技术的应用与发展_11.1概 述_11.2传动方式_11.3液压传动技术的应用_22液压传动技术的原理与特点_32.1液压传动的介绍_3 2.2液压传动的特点

5、_32.3 液压传动的基本原理_43液压传动系统的组成_ _53.1液压动力原件_53.2 液压执行元件_63.3液压控制调节元件_73.4 液压辅助元件_73.5液压工作介质_84液压传动技术在机械中的应用_104.1在机床上液压装置的应用_104.2液压传动技术在工程机械行走驱动中的应用_10总结_12 致谢_13参考文献_14 1液压传动技术的应用与发展1.1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

6、，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。1.2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

7、巨大推动作用。1.2.1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。1.2.2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

8、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。1.2.3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

9、械行走系提供了广阔的发展前景1.2,4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”。1.3 液压传动技术的应用1.3.1液压传动技术在近代工业

10、制造中的应用液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等。2液压传动技术的原理与特点2.1 液压传动的介绍液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动并称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中应用广泛的技术。1795年英国Joseph Braman以水压机的形

11、式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。第一次世界大战后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在19 世纪末20 世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年F.Vikers发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初GConstantimsco对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。在1955年前后,日本迅速发展液压

12、传动,1956 年成立了“液压工业会”。2.2 液压传动的特点2.2.1液压传动的优点（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速；（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高；（7）容易实现过载保护。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械

13、、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置等等；船舶用的甲板起重机械、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。2.2.2液压传动的缺点2.2.2.1 使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；2.2.2.2 对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；2.2.2.3 液压元件维修较复杂，且需有较高

14、的技术水平；2.2.2.4 用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患；2.2.2.5 传动效率低。2.3 液压传动的基本原理液压传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。液压传动是利用帕斯卡原理！帕斯卡原理是大概就是：在密闭环境中，向液体施加一个力，这个液体会向各个方向传递这个力！力的大小不变！ 液压传动就是利用这个物理性质，向一个物体施加一个力，利用帕斯卡原理使这个力变大！从而起到举起重物的效果！液压传动在阀门行业也得到很大的应用，如阀门的机床制造加工设备、

15、阀门液压试验设备、阀门的液压传动装置等。3液压传动系统的组成3.1液压动力原件将动力装置的机械能转换成为液压能的装置，其作用是为液压传动系统提供压力油，是液压传动系统的动力源。例如液压泵。3.1.1 液压泵液压泵是液压系统的动力元件，其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。3.1.1.1 .齿轮泵齿轮泵即依靠密封在一个壳体中的两个或两个以上齿轮，在相互啮合过程中所产生的工作空间容积变化来输送液体的泵。齿轮泵的概念是很简单的，即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这

16、个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。困油现象齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重合度必须大于1，于是总有两对齿轮同时啮合，并有一部分油液被围困在两对轮齿所围成的封闭容腔之间。这个封闭的容腔开始随着齿轮的转动逐渐减小，以后又逐渐加大。封闭腔容积的减小会使被困油液受挤压而产生很高的压力，并且从缝隙中挤出，导致油液发热，并致使机件受到额外的负载；而封闭腔容积的增大又造成局部真空，使油液中溶解的气体分离，产生气穴现象。这些都将产生强烈的振动和噪声，这就是齿轮泵的

17、困油现象危害 径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体接触，同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。 消除困油现象方法：消除困油的方法，通常是在两侧盖板上开卸荷槽，使封闭腔容积减小时通过左边的卸荷槽与压油腔相通，容积增大时通过右边的卸荷槽与吸油腔相通。3.1.1.2 .叶片泵叶片泵即通过叶轮的旋转，将动力机的机械能转换为水能(势能、动能、压能)的水力机械。叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油。3.1.1.3. 柱塞泵柱塞泵即利用柱塞在泵缸体内往复运动

18、，使柱塞与泵壁间形成容积改变，反复吸入和排出液体并增高其压力的泵。柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。3.2 液压执行元件将液压能转换为机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度或转矩和速度，以驱动工作装置做工。例如液压缸、液压马达。 3.2.1液压马达液压马达习惯上是指输出旋转运动的，将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置。 液压马达亦称为油马达，主要应用于注塑机械、船舶、

19、起扬机、工程机械、建筑机械、煤矿机械、矿山机械、冶金机械、船舶机械、石油化工、港口机械等。 高速马达齿轮马达具有体积小、重量轻、结构简单、工艺性好、对油液的污染不敏感、耐冲击和惯性小等优点。缺点有扭矩脉动较大、效率较低、起动扭矩较小（仅为额定扭矩的60%70%）和低速稳定性差等。 3.2.2 液压缸液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置

20、、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。3.3液压控制调节元件用来控制液压传动系统中油液的流动方向、压力和流量，以保证液压执行元件和工作装置完成指定工作。液压传动中用来控制液体压力流量和方向的元件。其中控制压力的称为压力控制阀，控制流量的称为流量控制阀，控制通断和流向的称为方向控制阀。3.4 液压辅助元件保证液压传动系统正常工作。例如油箱、油管、滤油器。液压辅件是系统的一个重要组成部分，其合理设计和选用在很大程度上影响液压系统的效率、噪声、温升、工作可靠性等技术性能。主要包括：3.4.1 过滤器过滤器的作用：滤去油中杂质，维护油液清洁，防止油液污染，

21、保证系统正常工作。3.4.2 蓄能器蓄能器的作用：蓄能器是液压系统中储存和释放压力能的装置。3.4.2.1、作辅助动力源或紧急动力源 在工作循环不同阶段需要的流量变化很大时，常采用蓄能器和一个流量较小的泵组成油源。另外当驱动泵的原动机发生故障时，蓄能器可作紧急动力源。3.4.2.2、保压和补充泄漏 需要较长时间保压而泵卸载时，可利用蓄能器释放储存的压力油，补充系统泄漏，保持系统压力。3.4.2.3、吸收冲击和消除压力脉动 在压力冲击处和泵的出口安装蓄能器可吸收压力冲击峰值和压力脉动，提高系统工作的平稳性。3.4.3油箱油箱是液压系统中储存液压油用。油箱的功用：3.4.3.1、储存系统所需的足够

22、油液；3.4.3.2、散发油液中的热量；3.4.3.3、逸出溶解在油液中的空气；3.4.3.4、沉淀油液中的污物；3.4.3.5、对中小型液压系统，泵装置及一些液压元件还安装在油箱顶板上。 3.4.4 热交换器系统能量损失转换为热量以后，会使油液温度升高。若长时间油温过高，油液粘度下降，泄漏增加，密封老化，油液氧化，严重影响系统正常工作。为保证正常工作温度在2065，需要在系统中安装冷却器。相反，油温过低，油液粘度过大，设备启动困难，压力损失加大并引起过大的振动。此种情况下系统应安装加热器，将油液温度升高到适合的温度。3.4.5 管件管件是用来连接液压元件、输送液压油液的连接件。它应保证有足够

23、的强度，没有泄漏，密封性能好，压力损失小，拆装方便。3.4.6 密封装置密封装置用来防止系统油液的内外泄漏，以及外界灰尘和异物的侵入，保证系统建立必要压力。3.5液压工作介质工作介质指传动液体，通常被称为液压油。3.5.1液压油液压油引就是利用液体压力能的液压系统使用的液压介质，在液压系统中起着能量传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。对于液压油来说，首先应满足液压装置在工作温度下与启动温度下对液体粘度的要求，由于油的粘度变化直接与液压动作、传递效率和传递精度有关，还要求油的粘温性能和剪切安定性应满足不同用途所提出的各种需求。3.5.2 液压油的要求质量要求： 3.5.2.1 合适的粘度和良

24、好的粘温性能，以保证液压元件在工作压力和工作温度发生变化的条件下得到良好润滑、冷却和密封。 3.5.2.2 良好的极压抗磨性，以保证油泵、液压马达、控制阀和油缸中的摩擦副在高压、高速苛刻条件下得到正常的润滑，减少磨损。 3.5.2.3 优良的抗氧化安定性、水解安定性和热稳定性，以抵抗空气、水分和高温、高压等因素的影响或作用，使其不易老化变质，延长使用寿命。 3.5.2.4 良好的抗泡性和空气释放值，以保证在运转中受到机械剧烈搅拌的条件下产生的泡沫能迅速消失；并能将混入油中的空气在较短时间内释放出来，以实现准确、灵敏、平稳地传递静压。 3.5.2.5 良好的抗乳化性，能与混入油中的水分迅速分离，

25、以免形成乳化液，引起液压系统的金属材质锈蚀和降低使用性能。 3.5.2.6 良好的防锈性，以防止金属表面锈蚀。 4液压传动技术在机械中的应用驱动机械运动的机构以及各种传动和操纵装置有多中形式。根据所用的不见和零件，可分为机械的、电气的、气动的、液压的传动装置。经常还将不同的形式组合起来运用四位一体。由于液压传动具有很多优点，使这种新技术发展的很快。液压传动应用与金属切割机床也不过四五十年的历史。航空工业在1930年以后才开始采用。特别是最近二三十年一来液压技术在各种工业中的应用越来越广泛。4.1在机床上，液压传动常应用在以下的一些装置中4.1.1. 进给传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大部

26、分采用液压传动；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。这些部件有的要求快速移动，有的要求慢速移动。有的既要求快速移动，也要求慢速移动。这些运动多半要求有较大的调速范围，要求在工作中无级调速；有的要求持续进给，有的要求间歇进给；有的要求在负载变化下速度恒定，有的要求有良好的换向性能等等。所有这些要求都是可以用液压传动来实现的。4.1.2. 往复主题运动传动装置龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往复直线运动并且要求换向冲击小、换向时间短、能耗低，因此都可以采用液压传动。4.1.3. 仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加

27、工可以采用液压伺服系统来完成。起精度可达0.01-0.02mm。此外，磨床上的成型砂轮修正装置亦可采用这系统。4.1.4. 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，有利于简化机床结构，提高机床自动化程度。4.1.5. 静压支承重型机床、高速机床、高精度机床上的轴承、导轨、丝杆螺母机构等处采用液压静支承后，可以提高工作平稳性和运动精度。4.2液压传动技术在工程机械行走驱动中的应用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

28、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。总 结毕业设计是考验我们大学三年来所学知识的一个综合性环节，也是培养我们资料收集能力、自学能力、观察能力等综合能力的一个练习，它包括了毕业实习、资料收集、外文翻译、课题设计等过程

29、，历经一个多月，到此结束。在整个设计过程中，综合运用过去几年所学的知识，有目的地学习当前液压系统领域的新技术，在本设计当中，完成了本专业一个具体的设计任务。进一步巩固所学知识、加深和拓宽了知识面，培养和锻炼了分析问题和解决问题的能力，提高了团结协作精神。在完成本次毕业论文设计的过程中，是自己的综合知识水平有了一定的提高，把自己在工作中所遇到问题，解决问题的方法运用到其中，在工作当中也接触了许多不同的事物，是自己的综合素质有所提高。1. 对液压系统的基本原理、组成有了更加深的了解学习；2. 对液压传动系统的发展过程与形成有了一定的了解；3. 液压传动系统的各种形式，运用在什么场所都有一定的了解到；4. 加深了自己的逻辑思考能力。在这段实习过程中，多实践，多思考，多学习，多问，使我有了长足的进步，但还不够，在液压系统方面还有很多的难题，因此未来的工作中，我会更好的去学习的！致谢在此论文撰写过程中，要特别感谢我的导师王世春老师的指导与督促，同时感谢他的谅解与包容。没有王老师的帮助也就没有今天的这篇论文。求学历程是艰苦的，但又是快乐的。感谢我的班主任宋老师，谢谢她在这四年中为我们全班所做的一切，她不求回报，无私奉献的精神很让我感动，再次向她表示由衷的感谢。在这四年的学期中结识