1、液壓傳動系統(tǒng)畢業(yè)論文摘要液壓傳動和控制由應(yīng)用電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)及新工藝 、新材料等后取得了新的發(fā)展，使液壓系統(tǒng)和元件在技術(shù)水平上有很大提高。本文從液壓技術(shù)現(xiàn)狀、液壓現(xiàn)場總線技術(shù)、水壓元件及系統(tǒng)、液壓節(jié)能技術(shù)等方面介紹液壓技術(shù)創(chuàng)新及發(fā)展趨勢。指出液壓傳動向自動化、高精度 、高效率 、高速化、高功率 、小型化、輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動、機(jī)械傳動競爭能力的關(guān)鍵。目錄摘要1緒論3 第一章液壓傳動的基本介紹3 1.1 液壓傳動的發(fā)展概況31.2 液壓傳動的工作原理和組成.4 1.3 液壓傳動的定義.71.4 液壓傳動的優(yōu)缺點.71.5 液壓傳動在機(jī)械中的應(yīng)用.8第二

2、章液壓技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展.102.1 液壓現(xiàn)場總線技術(shù). 102.2 水壓元件及系統(tǒng). .122.3 液壓節(jié)能技術(shù).14第三章液壓動力單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析.153.1 液壓動力源的幾種結(jié)構(gòu)形式. 153.2 各種布置的比較.163.3 布置方案的選定.163.4 油箱的設(shè)計.183.5 系統(tǒng)壓力平衡問題的分析.203.6 總體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).23第四章液壓技術(shù)發(fā)展趨勢.234.1 國外液壓系統(tǒng)的發(fā)展.234.2 遠(yuǎn)程液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展.254.3 增強(qiáng)對環(huán)境的適應(yīng)性、拓寬應(yīng)用范圍.264.4 發(fā)展趨勢.28總結(jié).30致謝.30參考文獻(xiàn).31緒論技術(shù)創(chuàng)新及其管理是當(dāng)今管理科學(xué)的重要學(xué)科，對于提高國家、地方

3、和企業(yè)的科技競爭力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，都非常重視對這一問題的研究。20世紀(jì)80年代初，我國開始重視技術(shù)創(chuàng)新理論問題的研究，研究范圍包括技術(shù)創(chuàng)新的模式、機(jī)制，技術(shù)創(chuàng)新的擴(kuò)散，產(chǎn)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)學(xué)，技術(shù)創(chuàng)新的區(qū)域研究以及有關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的政策、體系等諸多方面。經(jīng)過20多年的研究，人們已經(jīng)注意到創(chuàng)新在生產(chǎn)各個方面所起的關(guān)鍵作用 ，并將創(chuàng)新作為企業(yè)、產(chǎn)業(yè)和國家競爭獲勝的中心環(huán)節(jié)。近年來，流體動力傳動由于應(yīng)用了電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù) 、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)及新工藝、新材料等后取得了新的發(fā)展，使液壓氣動系統(tǒng)和元件在技術(shù)水平上有很大提高。它已成為工業(yè)機(jī)械。工程建筑

4、機(jī)械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動化高精度高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動、機(jī)械傳動競爭能力的關(guān)鍵。為了保持現(xiàn)有的良好發(fā)展勢頭，必須重視液壓傳動固有缺點的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，走向2 l世紀(jì)的流體傳動除不斷改進(jìn)現(xiàn)有液壓氣動技術(shù)外，最重要的是移植現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)，使流體技術(shù)創(chuàng)造新的活力，以滿足未來發(fā)展的需要。第一章液壓傳動的基本介紹1.1液壓傳動的發(fā)展概況液壓傳動相對于機(jī)械傳動來說，它是一門新學(xué)科，從17世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18世紀(jì)末英國制成第一臺水壓機(jī)算起，液壓傳動已有23百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動技術(shù)沒有得

5、到普遍地應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳動技術(shù)的要求越來越高，液壓傳動技術(shù)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(shè)需求的刺激，液壓技術(shù)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(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機(jī)床到本世紀(jì)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(yīng)快、動作準(zhǔn)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(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制訂和完善及各類元件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化而在機(jī)械制造，工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。近30年來

6、，由于原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學(xué)、微電子技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，再次將液壓技術(shù)推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都得到了應(yīng)用，如工程機(jī)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(biāo)志之一。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個工業(yè)部門，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)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(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)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

7、元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)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(chǎn)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(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛1.2液壓傳動的工作原理和組成工作原理液壓傳動的工作原理，可以用一個液壓千

8、斤頂?shù)墓ぷ髟韥碚f明:圖1是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。大油缸9和大活塞8組成舉升液壓缸。杠桿手柄1、小油缸2、小活塞3、單向閥4和7組成手動液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力高，單向閥4關(guān)閉，單向閥7打開，下腔的油液經(jīng)管道6輸入舉升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移動，頂起重物。再次提起手柄吸油時，單向閥7自動關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復(fù)扳動手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開截止閥11，舉升缸下腔的油液通過管道

9、10、截止閥11流回油箱，重物就向下移動。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟??；竟ぷ髟恚阂簤簜鲃邮抢糜袎毫Φ挠鸵鹤鳛閭鬟f動力的工作介質(zhì)，而且傳動中必須經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換由此可見，液壓傳動是一種不同能量的轉(zhuǎn)換過程。 圖1:液壓千斤頂工作原理圖 1杠桿手柄 2小油缸 3小活塞 4，7單向閥 5吸油管 6，10管道 8大活塞 9大油缸 11截止閥 12油箱液壓系統(tǒng)的基本組成 一個完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)，應(yīng)該有以下五個主要部分組成：1） 動力裝置：它是供給液壓系統(tǒng)壓力油，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能的裝置。最常見的是液壓泵。2） 執(zhí)行裝置：它是把液壓能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置。其形式有作直線運動的液壓缸，有作回

10、轉(zhuǎn)運動的液壓馬達(dá)，它們又稱作液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。3） 控制調(diào)節(jié)裝置：它是對系統(tǒng)中的壓力、流量或流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。如：溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、截止閥等。4） 輔助裝置：例如油箱，濾油器，油管等。他們對保證系統(tǒng)正常工作是必不可少的。5） 工作介質(zhì)：傳遞能量的流體，即液壓油等。1.3液壓傳動的定義一部完整的機(jī)器是由原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)及控制部分、工作機(jī)(含輔助裝置)組成。原動機(jī)包括電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。工作機(jī)即完成該機(jī)器之工作任務(wù)的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原動

11、機(jī)和工作機(jī)之間設(shè)置了傳動機(jī)構(gòu)，其作用是把原動機(jī)輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機(jī)。傳動機(jī)構(gòu)通常分為機(jī)械傳動、電氣傳動和流體傳動機(jī)構(gòu)。流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動、液力傳動和氣壓傳動。液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量傳遞的傳動方式。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機(jī)、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時，也被應(yīng)用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預(yù)測等各個工程技術(shù)領(lǐng)域。 1.4

12、液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它具有以下的主要優(yōu)點：1)由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅(qū)動，以克服長驅(qū)動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上，已基本取代了老式的機(jī)械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。2)液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動機(jī)的12%13%。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的十分之一，液壓泵和液壓馬達(dá)可小至0.0025N/W(牛/瓦),發(fā)電機(jī)和電

13、動機(jī)則約為0.03N/W。3)可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)12000，并可在液壓裝置運行的過程中進(jìn)行調(diào)速。4)傳遞運動均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時速度較穩(wěn)定。正因為此特點，金屬切削機(jī)床中的磨床傳動現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動。5)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護(hù)借助于設(shè)置溢流閥等，同時液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。6)液壓傳動容易實現(xiàn)自動化借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時，能很容易地實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現(xiàn)遙控。7)液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。液壓傳動的缺點是：1)液壓系統(tǒng)中的漏油等因

14、素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比。2)液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體粘性變化，引起運動特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。3)為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。4)液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。5)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除?？傊?，液壓傳動的優(yōu)點是主要的，隨著設(shè)計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。液壓傳動有著廣泛的發(fā)展前景。1.5液壓傳動在機(jī)械中的應(yīng)用1.5.1液壓傳動在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用：驅(qū)動機(jī)械運動的機(jī)構(gòu)

15、以及各種傳動和操縱裝置有多種形式。根據(jù)所用的部件和零件，可分為機(jī)械的、電氣的、氣動的、液壓的傳動裝置。經(jīng)常還將不同的形式組合起來運用四位一體。由于液壓傳動具有很多優(yōu)點，使這種新技術(shù)發(fā)展得很快。液壓傳動應(yīng)用于金屬切削機(jī)床也不過四五十年的歷史。航空工業(yè)在1930年以后才開始采用。特別是最近二三十年以來液壓技術(shù)在各種工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。在機(jī)床上，液壓傳動常應(yīng)用在以下的一些裝置中：1.進(jìn)給運動傳動裝置磨床砂輪架和工作臺的進(jìn)給運動大部分采用液壓傳動；車床、六角車床、自動車床的刀架或轉(zhuǎn)塔刀架；銑床、刨床、組合機(jī)床的工作臺等的進(jìn)給運動也都采用液壓傳動。這些部件有的要求快速移動，有的要求慢速移動。有的則既

16、要求快速移動，也要求慢速移動。這些運動多半要求有較大的調(diào)速范圍，要求在工作中無級調(diào)速；有的要求持續(xù)進(jìn)給，有的要求間歇進(jìn)給；有的要求在負(fù)載變化下速度恒定，有的要求有良好的換向性能等等。所有這些要求都是可以用液壓傳動來實現(xiàn)的。2.往復(fù)主體運動傳動裝置龍門刨床的工作臺、牛頭刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往復(fù)直線運動，并且要求換向沖擊小、換向時間短、能耗低，因此都可以采用液壓傳動。3.仿形裝置車床、銑床、刨床上的仿形加工可以采用液壓伺服系統(tǒng)來完成。 其精度可達(dá)0.010.02mm。此外，磨床上的成形砂輪修正裝置亦可采用這種系統(tǒng)。4.輔助裝置機(jī)床上的夾緊裝置、齒輪箱變速操縱裝置、絲桿螺母間隙消除裝置、

17、垂直移動部件平衡裝置、分度裝置、工件和刀具裝卸裝置、工件輸送裝置等，采用液壓傳動后，有利于簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床自動化程度。5.靜壓支承重型機(jī)床、高速機(jī)床、高精度機(jī)床上的軸承、導(dǎo)軌、絲杠螺母機(jī)構(gòu)等處采用液體靜壓支承后，可以提高工作平穩(wěn)性和運動精度。液壓傳動在其他機(jī)械工業(yè)部門的應(yīng)用情況見表1-1所示。表1-1 液壓傳動在各類機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用實例行業(yè)名稱應(yīng)用場所舉例工程機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)、鏟運機(jī)等。起重運輸機(jī)械汽車吊、港口龍門吊、叉車、裝卸機(jī)械、皮帶運輸機(jī)等。礦山機(jī)械鑿巖機(jī)、開掘機(jī)、開采機(jī)、破碎機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等。建筑機(jī)械打樁機(jī)、液壓千斤頂、平地機(jī)等。農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)、拖拉機(jī)

18、、農(nóng)具懸掛系統(tǒng)等。冶金機(jī)械電爐爐頂及電極升降機(jī)、軋鋼機(jī)、壓力機(jī)等。輕工機(jī)械打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等。汽車工業(yè)自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車、汽車中的轉(zhuǎn)向器、減振器等。智能機(jī)械折臂式小汽車裝卸器、數(shù)字式體育鍛煉機(jī)、模擬駕駛艙、機(jī)器人等。1.5.2靜液壓傳動裝置的應(yīng)用靜液壓傳動由于具有無級變速，調(diào)速范圍寬，可以實現(xiàn)恒扭或恒功率調(diào)速，容易實現(xiàn)電控等優(yōu)點，在工程機(jī)械中具有良好的應(yīng)用前景。但是在鏟土運輸機(jī)械和起重機(jī)械中作為主要傳動就用卻很少，其主要問題是在于國內(nèi)液壓元件質(zhì)量差，而國外的液壓元件價格又太高，會造成主同成本過高。90年代以來，國內(nèi)已引進(jìn)了德國林德公司靜液壓叉車，以及利勃海

19、爾公司靜液壓推土機(jī)的裝載機(jī)，但在國內(nèi)市場所占份額很小。從國內(nèi)工程機(jī)械市場的實際出發(fā)，本文對靜液壓傳動在國內(nèi)的推廣應(yīng)用提出探討性的意見如下：（1）靜液壓傳動叉車在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)被廣泛采用，由于國內(nèi)部分倉庫、碼頭和工廠等使用部門對叉車的機(jī)動性能（尤其是低速性能）、噪聲已經(jīng)有較高的要求，因此這些部門正在成為國內(nèi)靜液壓叉車用戶。國內(nèi)叉車和液壓元件生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該看到靜液壓叉車的良好前景，聯(lián)合研究開發(fā)適合我國國情的叉車靜液壓系統(tǒng)，提供能先進(jìn)，工作可靠，價格適中的產(chǎn)品。也可以采用與國際靜液壓元件制造公司聯(lián)合開發(fā)的方式，加快開發(fā)的速度。（2）中小型多功能工程機(jī)械由于具有挖掘，裝載，叉車和起重等多功能，在發(fā)達(dá)國家已

20、經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)尤其是城市建設(shè)的發(fā)展，中小型多功能工程機(jī)械也將在我國推廣應(yīng)用，而它們無疑將首先采用靜液壓傳動作為其主要傳動裝置。國內(nèi)工程機(jī)械企業(yè)應(yīng)該看到中小型多功能工程機(jī)械的發(fā)前景，聯(lián)合國內(nèi)外靜液壓元件生產(chǎn)企業(yè)共同開展對它們的研究開發(fā)，以促進(jìn)中小型多功能工程機(jī)械在我國的發(fā)展。（3）在國內(nèi)大型鏟土運輸和起重機(jī)械中，由于配套的靜液壓與電子控制元件的技術(shù)難度大，價格太高，在國內(nèi)用戶中難以接受。因此，在我國暫時不宜將靜液壓傳動研究開發(fā)的重點放在與大型鏟土運輸和起重機(jī)械配套上，而應(yīng)將重點放在上述兩類工程機(jī)械上。第二章液壓技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展2.1液壓現(xiàn)場總線技術(shù) 液壓現(xiàn)場總線技術(shù)的定義 現(xiàn)

21、場總線是連接智能化儀表和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字式、雙向傳輸 、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)簡化為工作站和現(xiàn)場設(shè)備兩層結(jié)構(gòu)，它可以看作是一個由數(shù)字通訊設(shè)備；和監(jiān)控設(shè)備組成的分布式系統(tǒng)從計算機(jī)角度看，現(xiàn)場總線是一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺；從通信角度看，它是一種新的全數(shù)字串行、雙向、多路設(shè)備的通信方式；從工程角度看，它是一種工廠結(jié)構(gòu)化布線。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā)展，流體控制技術(shù)和電子控制技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，在液壓領(lǐng)域越來越多的人開始使用或關(guān)注總線技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用，液壓技術(shù)人員也越來越感受到現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)越性。液壓系統(tǒng)是在液壓總線的供油路和回油路間安裝數(shù)個開關(guān)液壓源，與其各自的控制閥、執(zhí)行器相

22、連接。開關(guān)液壓源包括液感元件、高速開關(guān)閥、單向閥、液容元件。根據(jù)開關(guān)液壓源功能不同，它可組合成升壓或降壓增流型開關(guān)液壓源。由于將開關(guān)源的輸入端直接掛在液壓總線上，通過高速開關(guān)方式加以升壓或降壓增流。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)無法實現(xiàn)升壓以及降壓增流的問題，最終輸出與各執(zhí)行器需求相適應(yīng)的壓力和流量?，F(xiàn)場總線技術(shù)在液壓系統(tǒng)應(yīng)用中的特點 ( 1 )經(jīng)濟(jì)性。任何一種新技術(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)與使用，其成本是首先需要考慮的因素之一，總線技術(shù)也不例外。設(shè)計開發(fā)總線技術(shù)產(chǎn)品的初衷之一就是降低系統(tǒng)及工程成本。所以，應(yīng)用單位使用總線產(chǎn)品和供應(yīng)商提供產(chǎn)品的第一前提應(yīng)該是以降低總線系統(tǒng)的使用成本為目的。 ( 2 )按 I E

23、 C 6 1 1 3 1 3標(biāo)準(zhǔn)的柔性化程序，易學(xué)、易懂，可操作性強(qiáng)。( 3 )可靠性、可維護(hù)性。現(xiàn)場總線技術(shù)采用總線代替一對一的 I O連線。對于大規(guī)模 I O系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素，同時系統(tǒng)具有在線故障診斷，報警記錄功能；可完成現(xiàn)場液壓系統(tǒng)的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定 、 修改等參數(shù)化工作，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。 (4)友好的人機(jī)對話界面，可方便進(jìn)行液壓系統(tǒng)的參數(shù)修改和故障監(jiān)控。(5)滿足所有有關(guān)人身安全 、電磁兼容、抗沖擊及抗震動的重要標(biāo)準(zhǔn)。(6)相對于傳統(tǒng)的液壓比例控制系統(tǒng)更具有其價格競爭優(yōu)勢。2.2水壓元件及系統(tǒng) 水壓傳動技術(shù)概述 用水作介質(zhì)的液壓元件古而有之，最早的液壓設(shè)備就是

24、用水的。今滅隨便一個洗車店里都裝備了帶容積式泵的高壓清洗機(jī)這樣的水液壓設(shè)備。但后來所謂“水壓機(jī)”的介質(zhì)中也添加了許多東西以滿足方方面面的性能要求，其實是一種乳化液。后來發(fā)展的“難燃液壓液”有幾種也是水基的。在某種意義上，液壓技術(shù)的發(fā)展是一個元件與工作介質(zhì)互相適應(yīng)和協(xié)調(diào)發(fā)展的歷史。液壓介質(zhì)性能水平的提高對于現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展功不可沒。現(xiàn)在所謂的水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質(zhì)，所有技術(shù)難點就都集中到了元件本身。液壓元件的發(fā)展越來越依賴于材料科學(xué)和制造技術(shù)的進(jìn)步，這在水液壓元件中體現(xiàn)得尤為突出。在現(xiàn)代技術(shù)條件下，造出能在密封、潤滑、抗蝕等性能方面適應(yīng)純水甚至海水介質(zhì)的液壓元件是可能的，當(dāng)然

25、由于無法同時改進(jìn)介質(zhì)的相關(guān)特性，水液壓裝置的性能，特別是性價比較高之元件和介質(zhì)都經(jīng)過多年“磨合”和優(yōu)化的傳統(tǒng)液壓裝置會大打折扣，一般也只能在水的冰點以上才能運行。水上和水下作業(yè) 的船只和裝置上，以及用高壓水工作的設(shè)備中(如高壓水清洗、切割設(shè)備、消防設(shè)備和藝術(shù)噴泉等)，使用直接從外界吸水和向外排水的開式循環(huán)的水液壓系統(tǒng)有其必要性和合理性。 水壓傳動技術(shù)就是基于綠色設(shè)計和清沽生產(chǎn)技術(shù)而重新崛起的一門新技術(shù)。是新型工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)的一門綠色新技術(shù)。由于水具有清潔、尤污染、廉價、安全、取之方便、再利用率高、處理簡單等突出優(yōu)點，用其取代礦物油作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)時不僅能夠解決未來因石油枯竭帶來的能源

26、危機(jī)，而且能夠最大限度地解決因礦物油泄漏和排放帶來的污染與安全問題，最符合環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展的要求，使得人們開始重新考慮和認(rèn)識到將這一清潔能源作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的重要性，并已引起人們的普遍關(guān)注，成為現(xiàn)代水壓傳動技術(shù)發(fā)展的最直接動力。 水壓傳動技術(shù)特點( 1 )資源豐富，來源廣泛，再利用率高。水是地球上最為豐富且與世共生的資源，在水壓傳動系統(tǒng)應(yīng)用的整個周期內(nèi)，可多次回收，重復(fù)使用，且不易變質(zhì)( 2 )水是一種無毒無污染資源，對人體和環(huán)境尢害。有利于提高T作環(huán)境的舒適性和安全性 ，排除的液體不需作任何處理即可直接排放 ，從根本上消除油壓傳動系統(tǒng)岡泄漏和排放 而造成的牛產(chǎn)與環(huán)境污染。( 3 )

27、阻燃性好，安全性高。特別適合高溫、核輻射和明火等場合下的應(yīng)用 ，有效地解決油壓傳動所帶來的易燃 、易爆 、油蒸汽對人體的危害等安全問題以及核輻射造成的液油變質(zhì)和放射性污染等問題。( 4 )處理技術(shù)與工藝簡單 ，系統(tǒng) 的運行與維修費用低。水長時間使用不會變質(zhì)，使用前后的水處理簡單；而且系統(tǒng)在航運、水下作業(yè)、潛艇等水環(huán)境下工作時，不用油箱 、冷卻裝置，大大簡化了系統(tǒng)。水壓傳動技術(shù)的應(yīng)用及展望隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水壓產(chǎn)品及技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，目前，不僅水壓泵形式增多了，符合ISOCETOP連接尺等各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的各種閥，甚至疊加閥、比例閥和連續(xù)可調(diào)的流量控制閥都形成了產(chǎn)品系列，配套用的液壓缸、油箱、接

28、頭零件、密封件等也一應(yīng)俱有，而且在專家的指導(dǎo)下，用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行系統(tǒng)配組。正式推出了多種工作壓力為l621MPa的作為成套機(jī)械和設(shè)備用 的獨立產(chǎn)品(動力站和控制閥)。在歐、美水壓傳動開始廣泛進(jìn)入食品工業(yè)、醫(yī)藥、化學(xué)、造紙木材加工、海上作業(yè)、核能工業(yè)、消防、工程、地質(zhì)鉆探、環(huán)境工程等一些對安全 、清潔、環(huán)境無害要求較高的行業(yè)。一些量大面廣的街道和路面清洗車以及新的鐵路機(jī)械中的應(yīng)用，加上傳統(tǒng)的鋼廠軋機(jī)和水壓機(jī)等應(yīng)用正在擴(kuò)大。可見水液壓作為一種更符合環(huán)保要求的傳動技術(shù)，將會使流體技術(shù)在與電傳動技術(shù)的競爭中得到新的支持。隨著新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，必將推動水壓技術(shù)的發(fā)展，逐步地取代現(xiàn)有的油

29、壓傳動系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見，水壓傳動這一在第一次工業(yè)革命中興起的古老技術(shù)，通過創(chuàng)新發(fā)展終將成為與電氣、油壓、氣動并列的第四種傳動技術(shù)。2.3液壓節(jié)能技術(shù)液壓傳動系統(tǒng)能量損失包括各元件中運動件的機(jī)械摩擦損失 、泄漏損失溢流損失、節(jié)流損失、輸入和輸出功率不匹配的無功損失幾方面。機(jī)械摩擦損失、泄漏損失所占比例與所選元件本身的機(jī)械效率 、容積效率 、介質(zhì)粘度、回路密封性以及系統(tǒng)組成的復(fù)雜程度有關(guān)；溢流損失、節(jié)流損失所占比例與回路和控制形式有關(guān)；而輸入和輸出功率不匹配的無功損失所占比例與控制策略有關(guān)。因此節(jié)能是液壓技術(shù)的重要課題之一，隨著節(jié)能和環(huán)保要求的日益高漲，有效活用能源和降低噪聲已成為液壓行業(yè)的重要目標(biāo)

30、。綜觀國內(nèi)外液壓技術(shù)發(fā)展歷程，無時無刻不伴隨節(jié)能的需要及創(chuàng)新。 (1)二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)。二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)由恒壓油源、二次元件(液壓泵 馬達(dá))、工作機(jī)構(gòu)和控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)是工作于恒壓網(wǎng)絡(luò)的壓力耦聯(lián)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)二次元件斜盤傾角來改變二次元件排量，以適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，使負(fù)載按設(shè)定的規(guī)律變化。系統(tǒng)中的壓力基本保持不變，二次元件直接與恒壓油源相連，在系統(tǒng)中沒有原理性節(jié)流損失，從而提高了系統(tǒng)效率。另外，蓄能器的加入，不但抑制了壓力限制元件發(fā)熱所引起的功率損耗。而且還通過回收 、釋放液壓能有效提高液壓系統(tǒng)的工作效率。 (2)電液負(fù)載感應(yīng)系統(tǒng)。負(fù)載感應(yīng)就是將變化的負(fù)載壓力反饋到壓力補(bǔ)償裝置

31、或液壓泵的變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) ，使液壓系統(tǒng)壓力 與負(fù)載壓力相適應(yīng) ，消除了系統(tǒng)壓力過剩，由于負(fù)載感應(yīng)裝置與變量泵的變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)聯(lián)系在一起，使變量泵的流量 與負(fù)載流量相適應(yīng)，系統(tǒng)不會產(chǎn)生過剩流量。(3)定量泵加變頻調(diào)速電機(jī)電液系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)避免節(jié)流損耗和溢流損耗，另外，交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)還大大提高了原動機(jī)異步電動機(jī)的效率，并顯著改善功率因數(shù)，是其它液壓調(diào)速方式所無法比擬的。利用變頻器改變泵的轉(zhuǎn)速，使泵的輸出流量與系統(tǒng)所要求相適應(yīng)，可以使溢流損失降至最低，有效地節(jié)約了能量。交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)在大功率間歇運動的調(diào)速系統(tǒng)中，其優(yōu)越性更為顯著。(4)盡可能地節(jié)省空間。采用無油壓控制閥可以減少系

32、統(tǒng)裝置空間，依據(jù)閉回路的構(gòu)成使油箱小型化，減少發(fā)熱量從而不須使用冷卻器。例如，采用伺服馬達(dá)使液壓泵正反轉(zhuǎn)向，不必使用方向、流量 、壓力控制閥也能達(dá)到控制的效果。采用閉回路系統(tǒng)，可以自我形成油量補(bǔ)償機(jī)能，混合式伺服系統(tǒng)可以使油箱控制在儲存最小作動油的狀態(tài)下作功，體現(xiàn)油箱小型化的優(yōu)點。由于只在需要時使液壓泵輸出必要的流量，從而將發(fā)熱源控制降至最低，也就無需再加裝冷卻器。因為不需冷卻水的循環(huán)以及減少作動油的消費量，所以也能節(jié)省資源。另外，降低噪聲也依然重要。(5)一體化構(gòu)造。將液壓泵 、馬達(dá)、油箱、油量補(bǔ)償回路構(gòu)成為一體，形成無配管的一體構(gòu)造。(6)省電節(jié)能的液壓系統(tǒng)設(shè)計。高的響應(yīng)速度、高的控制精度

33、和重復(fù)精度的比例閥、比例泵、伺服閥的應(yīng)用；由轉(zhuǎn)速叮調(diào)的伺服電機(jī)+柱塞泵、伺服馬達(dá)螺桿驅(qū)動、蓄能器 +高速伺服組成閉環(huán)同路控制油電式高速注塑機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng) 用。有高低壓雙聯(lián)或多聯(lián)式泵、變量泵、蓄壓器系統(tǒng)等的推出：針對閥控電液系統(tǒng)有較大能量損失的問題，推出了泵和電液比例閥結(jié)合的負(fù)載感應(yīng)型，泵和比例壓力、比例流量控制閥結(jié)合的注塑機(jī)電液控制系統(tǒng)。第三章 液壓動力單元的結(jié)構(gòu)分析3.1 液壓動力源的幾種結(jié)構(gòu)形式液壓動力源按布置方式分為上置式、非上置式和柜式三種。上置式液壓動力源。泵組布置在油箱之上的布置方式稱為上置式。上置式布置方式按電動機(jī)的擺放位置又可分為立式和臥式。當(dāng)電動機(jī)立式安裝，液壓泵置于油箱

34、內(nèi)時，稱為立式液壓動力源；當(dāng)電動機(jī)臥式安裝，液壓泵置于油箱之上時，稱為臥式液壓動力源。非上置式液壓動力源。將泵組布置在底座或地基上的液壓動力源稱為非上置式。如果泵組安裝在與油箱一體的公用底座上，則稱為整體型液壓動力源；將泵組單獨安裝在地基上則稱為分離型液壓動力單元。整體型液壓動力源又可分為旁置式和下置式兩種。柜式液壓動力源。將泵組和油箱整體置于封閉型柜體內(nèi)的結(jié)構(gòu)稱為柜式液壓動力源。3.2 各種布置的比較上置式液壓動力源占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓泵置于油箱內(nèi)的立式安裝動力源，噪聲低且便于收集漏油，一般應(yīng)用于中小功率的液壓泵站。當(dāng)采用臥式動力源時，由于液壓泵置于油箱之上，必須注意各類液壓泵的吸油高

35、度，以防液壓泵油口處產(chǎn)生過大的真空度，造成吸空或氣穴現(xiàn)象。非上置式液壓動力源由于液壓泵置于油箱液面以下，故能有效改善液壓泵的吸入能力，這種動力源裝置高度低，便于維護(hù)，但占地面積大，適用于泵的吸入允許高度受限制，傳動功率較大，而使用空間不受限制，以及開機(jī)率低，使用時又要求很快投入運行的場合。新一代的這種布置方式的液壓動力源可以將液壓泵組、油箱組件、控溫組件等集成為一個整體，機(jī)構(gòu)做得相當(dāng)緊湊，并且能保證一定壓力和排量，如近些年來出現(xiàn)的通用性較強(qiáng)的液壓動力單元就是典型代表。柜式液壓動力源裝置可在柜體上方便地布置各類儀表板和電控箱，且外觀整齊美觀，因泵組被柜體封閉而屏蔽了噪聲，同時能有效減少外界污染，

36、其缺點是由于需顧及操作和維護(hù)的空間及液壓系統(tǒng)的散熱，致使其外形尺寸較大，通常僅在中、小功率場合及實驗室采用。3.3 布置方案的選定考慮到本次設(shè)計的液壓動力源的實際使用環(huán)境，在滿足壓力和排量要求的前提下，整個系統(tǒng)做得越小越緊湊越好，不僅占地面積小，而且也節(jié)省了不少材料，在這個大前提下，處在體積和布置上向液壓動力單元形式靠近。因為海水的腐蝕性，液壓動力單元最外層與海水接觸部分材料要選用特殊材料，并且希望這種材料的面積盡量小且形狀規(guī)則，如果電動機(jī)和液壓泵放在油箱外面，這樣必將增加外殼材料表面積，也會使得外殼的形狀相對復(fù)雜隨之而來的裝配和焊接問題就會更多，這里采用將電動機(jī)和液壓泵放在油箱內(nèi)部。一般陸地

37、環(huán)境使用的普通三相異步電動機(jī)，電動機(jī)外殼內(nèi)是有空氣的，這樣就是需要在電動機(jī)軸的出口處加動密封裝置，防止液壓油進(jìn)入電動機(jī)線圈內(nèi)，因為當(dāng)海水深度達(dá)到6000m時，壓力將達(dá)到60MPa，所以對這個密封裝置的要求很高。為解決這個問題，考慮將電動機(jī)換成現(xiàn)在較為先進(jìn)的水下電動機(jī)，由于這項技術(shù)屬于較為前沿的技術(shù)，還沒有完整的系統(tǒng)材料，所以下面引用國外某水下電動機(jī)的資料。水下電動機(jī)應(yīng)著重考慮電動機(jī)耐受水壓以及水的隔離問題，某公司的產(chǎn)品采用了兩種方法。耐水壓的機(jī)械結(jié)構(gòu)：采用高機(jī)械強(qiáng)度材料增加壁厚的機(jī)殼以承受水壓及隔離海水。平衡壓力結(jié)構(gòu)：電動機(jī)內(nèi)部充油，以非金屬膜盒加以封閉，靠此膜盒的伸縮適應(yīng)內(nèi)部油液的熱膨脹以及

38、外部水壓的變動，使電動機(jī)內(nèi)外壓力達(dá)到平衡。顯然選用第二種方法的水下電動機(jī)比較合理，在還沒有完整資料的情況下，在此基礎(chǔ)上對電動機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計出一個在理論上行得通的水下電動機(jī)。電動機(jī)的壓力平衡部分一般放在電動機(jī)的尾部，改進(jìn)后的設(shè)計也是從尾部進(jìn)行。既然選擇的是深海電動機(jī)，則電動機(jī)的防腐問題在電動機(jī)設(shè)計室已經(jīng)考慮了，那么其外殼材料肯定選擇了防腐材料。在這種情況下液壓動力源如與原來的布置一樣，會造成防腐材料的損失，那么就可以將電動機(jī)放在油箱外面而只將液壓泵放在油箱內(nèi)，這樣會使得液壓動力單元的體積和重量都變小，不足的是其長度會有所增加。這樣整個系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)就定下來了，核心問題是考慮怎樣才能使油箱內(nèi)的壓

39、力和海水的壓力相等，或者是使油箱內(nèi)的壓力略大于海水的壓力。3.4 油箱的設(shè)計通常油箱可分為整體式油箱、兩用油箱和獨立油箱三類。整體式油箱是指在液壓系統(tǒng)或機(jī)器的構(gòu)件內(nèi)形成的油箱。兩用油箱是指液壓油與機(jī)器中的其他目的的用油的公用油箱。獨立油箱是應(yīng)用最為廣泛的一類油箱。獨立油箱常用于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，一般制成矩形，也有圓柱形或油罐形，通過計算可以發(fā)現(xiàn)，在材料用量相同的情況下將幽香制成圓柱形所獲得的體積比矩形的大，所以初步選定油箱形狀為圓柱形，電動機(jī)的外形一般也是圓柱形的，將電動機(jī)和油箱連接在一起后，其形狀還是比較規(guī)則、美觀和統(tǒng)一的。對于液壓系統(tǒng)，液壓油的清潔對整個液壓系統(tǒng)的影響是非常大的。雖然憑借著過濾

40、器的吸附能力能保持油液一段時間的清潔，但油液用久了之后肯定還是會因為各種原因，其清潔度不能滿足要求，需對其進(jìn)行更換，因此可以在圓柱形油箱的內(nèi)壁底部設(shè)計一個排油槽，便于在對液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時更換液壓油。說到排油問題，圓柱形的油箱就有優(yōu)勢了。因為整個油箱的側(cè)面都成圓弧形，這樣雜質(zhì)回順著油箱壁滑落到油箱最底部的排油槽里，隨著油液往外排出，雜質(zhì)也就很輕松地隨著油液往外排出了。本系統(tǒng)的油箱容量按經(jīng)驗公式來計算，因為系統(tǒng)工作時，整個油箱是浸泡在海水里的，并且海底的溫度一般為4左右，所以整個系統(tǒng)的散熱習(xí)慣是非常好的，相當(dāng)于是冷水，沒有必要從散熱的角度來計算油液的容積。油箱容量的經(jīng)驗公式為V (2-1)式中

41、-液壓泵的流量；-經(jīng)驗系數(shù)，一般情況下取35。則可求得系統(tǒng)所需油液的體積 V 為： V=352.5=157.5（L）本文所設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是將液壓泵及其他的一些部件放置在油箱內(nèi)部，所以要計算油箱的體積需要將這些部件的體積加上所需油液的體積。液壓泵的外形是很不規(guī)則的，要精確計算他的體積大小是很有困難的，本文將其近似看成一個立方體，各個方向的尺寸折合后為195202233。則液壓泵所占的體積V為： V=195202233=9.1810（mm）液壓泵的體積加上其他部件的體積，最后將總的體積圓整為9.210 mm，即9.2L。這樣整個油箱的體積為 V =V+ V=157.5+9.2=166.7（L）=1

42、.66710（cm）選取的深海直流電動機(jī)直徑大約為400，為保證整個系統(tǒng)的美觀性，同時也保證整個裝置不至于過長，將油箱的端面直徑選取為560，這樣就可以根據(jù)體積計算出油箱的長度。V=1.66710 （2-2） (2-3)式中 V -油箱所需的體積 ，cm ；油箱端面的直徑，； 油箱長度，。最后將油箱的長度選定為68。3.5系統(tǒng)壓力平衡問題的分析要使系統(tǒng)內(nèi)部油液壓力增大，可以向油箱內(nèi)加入更多的油液，在體積不變的情況下，油液越多壓力就會越大，但是在深海，這種方法是行不通的。另外一種方法是在油液量不變的情況下，減小油液的體積也能增加油液的壓力，下面就針對第二種方法展開分析，有如下八種方案可供選擇?；?/p>

43、塞結(jié)構(gòu)油箱是利用活塞的可移動特性改進(jìn)而來，能隨時保持內(nèi)外壓力相同。活塞可以隨著油箱壁左右移動，當(dāng)海水的壓力大于油液壓力時活塞就會向右移動，直至油液壓力和海水壓力相同，活塞才停止，這樣就能保證油液壓力和海水壓力隨時相同，從而就使得系統(tǒng)壓力平衡。這種結(jié)構(gòu)的不足是對活塞的密封和潤滑要求很高，在海水直接接觸活塞導(dǎo)軌這種環(huán)境下，很難滿足密封和潤滑的要求，并且還可能有海底的微生物等其他雜質(zhì)卡在活塞導(dǎo)軌上阻礙活塞的移動。海水和活塞導(dǎo)軌直接接觸會導(dǎo)致很多問題，為了避免海水和活塞導(dǎo)軌之間的直接接觸，可以安裝一種材料將活塞與海水隔開，如膠皮就是一個比較好的選擇，其結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。這種結(jié)構(gòu)使得海水和活塞之間有一

44、膠皮相隔，這樣就避免海水與導(dǎo)軌的接觸而破壞了導(dǎo)軌的潤滑，以及雜質(zhì)的進(jìn)入而卡住導(dǎo)軌。該結(jié)構(gòu)利用膠皮的良好伸展性，通過膠皮傳遞海水的壓力，從而保證了油箱內(nèi)外壓力保持平衡。外置氣囊型結(jié)構(gòu)是在油箱的外面接上一個或數(shù)個裝了油液的氣囊，氣囊中的油液和油箱相通，當(dāng)液壓裝置還在陸地時，氣囊是鼓的，當(dāng)潛入深海時隨著壓力的增大氣囊逐漸被壓扁，從而保證了油箱內(nèi)外壓力的平衡。 此結(jié)構(gòu)利用氣囊的良好伸展性和壓縮性，通過對氣囊的壓縮而使油液也被壓縮，進(jìn)而使得油箱內(nèi)油液壓力升高，系統(tǒng)內(nèi)外壓力也就能平衡了。此種結(jié)構(gòu)必須要通過油箱油液的最大變化率來計算氣囊的大小，這樣才能保證氣囊在被完全壓縮前已經(jīng)能滿足其最大體積變化的需求，同

45、時也盡量不要把氣囊做得太大，否則會帶來一定的不便。在水下作業(yè)時還要注意保護(hù)氣囊，避免被一些較尖銳的物品刺破，同時還要作業(yè)氣囊和油箱的接口大小，如果太小，有可能出氣囊面把油液入口堵住的情況。內(nèi)置氣囊型結(jié)構(gòu)與外置氣囊型結(jié)構(gòu)位置的氣囊位置相反，氣囊內(nèi)部沒有油液。整個氣囊在油箱內(nèi)部，當(dāng)油箱內(nèi)部到深海工作時，氣囊內(nèi)部會進(jìn)入海水，致使油箱內(nèi)部體積減小，油箱受壓，壓力也就隨著海水的壓力變化而變化。此種結(jié)構(gòu)原理和外置氣囊型結(jié)構(gòu)大同小異，主要區(qū)別在于內(nèi)置型的氣囊不易被損壞，但是它的油箱容積沒有外置型的大，同時也要注意計算氣囊的大小，當(dāng)使用單個氣囊會使氣囊體積過大時，可以考慮多個氣囊。此種結(jié)構(gòu)也可以看成是將方案中

46、活塞去掉，這樣結(jié)構(gòu)簡化很多，所以可以看成是對方案的改進(jìn)。但它在油箱外形大小相同的情況下，所裝的油箱相對較少。非金屬膜結(jié)構(gòu)與氣囊型結(jié)構(gòu)的原理相同的情況下，但各自的適用范圍有所不同，當(dāng)表面積較大時，用油膜結(jié)構(gòu)較為合理，因為它有足夠的表面空間；當(dāng)表面積較小并且內(nèi)部較寬敞時用氣囊型結(jié)構(gòu)較好。這種結(jié)構(gòu)在鋼質(zhì)圓形油箱的一端加橡膠膜或在方形油箱的5個面上開窗并加橡膠膜，利用橡膠膜的伸縮變形進(jìn)行壓力平衡和克服體積變化，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、易于加工。確定是橡膠膜的邊緣易出現(xiàn)疲勞斷裂，密封不可靠。橡膠罩結(jié)構(gòu)中油箱的6個面只有底面是鋼制材料，其他各個面都是采用整體的橡膠罩，所以整個油箱的變形能力很強(qiáng)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是變

47、形幅度大，可以達(dá)到50以上，能克服較大體積變化的情況，缺點是制造復(fù)雜，高成本，橡膠罩容易形波紋管結(jié)構(gòu)利用了波紋管的縱向可收縮性，隨時改變管內(nèi)油液的體積，從而改變內(nèi)部的壓力，但是波紋管的可改變體積相對較小，不能滿足某些由于外部系統(tǒng)的原因，而要求油液體積改變較大的情況，并且此結(jié)構(gòu)制作也相對復(fù)雜。蓄能器狀氣囊結(jié)構(gòu)參照了蓄能器的結(jié)構(gòu)，外形上和蓄能器相似，內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理和前面所提及的方案、相似。蓄能器狀氣囊結(jié)構(gòu)的氣囊比較大，所以一般情況下需要一個氣囊就能滿足體積變化的要求，而不用像內(nèi)、外置氣囊結(jié)構(gòu)那樣安裝多個氣囊。氣囊大了之后容易引起變形，所以就在氣囊外面包一個圓桶狀金屬外殼，來保持氣囊的形狀，同時也可保

48、護(hù)氣囊不 被尖銳物品刺破，在圓桶的尾部開了口，使海水與氣囊接觸。使用單個氣囊雖然已經(jīng)能滿足體積變化的要求，但是這是還涉及一個響應(yīng)的問題，因為氣囊外殼尾部的小孔不可能開得太大，在有些情況下，油箱的體積突然發(fā)生變化，壓力平衡裝置不能馬上響應(yīng)，會造成油箱內(nèi)部壓力小于外界壓力的情況，當(dāng)然這也是本課題的一個分支問題，本文就只分析道這里。從以上分析可知各方案工作原理是相同的，共同點都是一個油箱，包含一個能進(jìn)行彈性變形的部件，當(dāng)有壓力差存在時，該部件就發(fā)生變形，將壓力傳遞到油液中，從而使油液的體積減小，壓力增大至于外界環(huán)境相等，也就是油箱內(nèi)部的壓力與外界的水壓力達(dá)到平衡，這樣，不論多大深度，油箱內(nèi)部的壓力總

49、與外部水壓力相等，油箱殼體所受到的內(nèi)、外壓力相等，壓差為零，實現(xiàn)了對不同水深的壓力補(bǔ)償。通過以上各個方案的比較，最后一個方案是比較合理的，蓄能器狀氣囊結(jié)構(gòu)既能實現(xiàn)油箱較大的體積變化，又便于壓力補(bǔ)償裝置的安裝，也容易計算所能補(bǔ)償體積的大小，氣囊外包著的金屬殼，因而，氣囊不會發(fā)生太大的變形，金屬殼還可有效地防止外界尖銳物品刺破氣囊。所以本設(shè)計所選用的壓力平衡機(jī)構(gòu)是蓄能器狀氣囊結(jié)構(gòu)。方形油箱和圓桶形油箱加了壓力平衡裝置3.6 總體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 確定了油箱的端面直徑和長度，還要確定油箱的厚度。雖然油箱有了壓力平衡裝置后，在深海所承受的壓差約為零，但還是要承受較大的內(nèi)壓，同時還會打出許多螺紋孔用于其他部件

50、的安裝和固定，所以選定油箱壁的厚度為10.油箱的制作方法選取鑄造工藝。為了使整個系統(tǒng)便于安裝，油箱的右端面是開通的，整個內(nèi)部結(jié)構(gòu)安裝完畢后用一塊油箱蓋板將油箱蓋住，為了整個系統(tǒng)注油方便，還在油箱壁的上方開了個注油口。使用蓄能器狀氣囊結(jié)構(gòu)作為壓力平衡結(jié)構(gòu)，考慮到安裝方便，就把其放在油箱的上背面，但是為了系統(tǒng)在初始的狀態(tài)下氣囊內(nèi)就能裝滿有油液，氣囊結(jié)構(gòu)的最高位置要低于油箱壁的最高位置。第四章液壓技術(shù)發(fā)展趨勢4.1 國外液壓系統(tǒng)的發(fā)展工程機(jī)械主要配套件有動力元件、傳動元件、液壓元件及電氣元件等。目前工程機(jī)械動力元件基本上都用內(nèi)燃式柴油發(fā)動機(jī)(簡稱柴油機(jī))；傳動分機(jī)械傳動、液力機(jī)械傳動、靜液壓傳動、電

51、傳動等。但目前工程機(jī)械用得最多、最普遍的為液力機(jī)械傳動及靜液壓傳動。整個傳動系統(tǒng)還包括傳動軸、驅(qū)動橋等。靜液壓傳動有多種結(jié)構(gòu)形式，有的有傳動軸、驅(qū)動橋，有的沒有，視情況而定；液壓元件主要有缸、泵、閥、密封件及液壓附件等。靜液壓元件的泵(主要是變量泵)、馬達(dá)(變量與定量)，以及相應(yīng)的減速機(jī)等；電氣元件以前對工程機(jī)械的影響還并不大，最早的工程機(jī)械電氣系統(tǒng)，主要是起動電路及照明電路，系統(tǒng)及元件都非常簡單，起動可以用拖起動，白天干活不用照明，因此，這兩個電路系統(tǒng)出了故障也能勉強(qiáng)維持工作。但工程機(jī)械發(fā)展到今天，電氣系統(tǒng)及電氣元件已經(jīng)成了工程機(jī)械一個非常關(guān)鍵的部分，可以說今天的絕大多數(shù)工程機(jī)械，電氣系統(tǒng)出

52、了故障根本就不能工作，有的甚至寸步難行，等于一堆廢鋼鐵。因此電氣系統(tǒng)、電器元件目前也是工程機(jī)械最關(guān)鍵最主要的配套件之一。主要電器元件除傳統(tǒng)的元件外，還有各種傳感器，各種控制元件及微處理機(jī)等等。下面就國際上這些工程機(jī)械主要配套件的基本情況及發(fā)展趨勢談?wù)効捶ā夤こ虣C(jī)械主要配套件的基本情況 目前國外工程機(jī)械主要配套件大多數(shù)都生產(chǎn)歷史悠久，技術(shù)成熟、供應(yīng)充足，生產(chǎn)集中度高，品牌效應(yīng)突出。配套件的發(fā)展隨主機(jī)的發(fā)展而發(fā)展，同時配套件自身的發(fā)展反過來又促進(jìn)主機(jī)的發(fā)展。目前國外工程機(jī)械配套件的發(fā)展形勢好過主機(jī)的發(fā)展形勢。目前國外工程機(jī)械配套件的發(fā)展形勢比較好。 近些年來國外工程機(jī)械有一種發(fā)展趨勢，主機(jī)制造

53、企業(yè)逐步向組裝企業(yè)方向發(fā)展，配套件逐步由供應(yīng)商來提供。比如世界上實力最強(qiáng)的主機(jī)制造企業(yè)美國的卡特彼勒(Caterpillar)、凱斯(Case)、日本的小松(Komatsu)、瑞典的沃爾沃(Volvo)等世界上這些大型的工程機(jī)械主機(jī)制造企業(yè)，其配套件的配套能力也是非常強(qiáng)的，它們的配套件外配的數(shù)量也是在逐年大幅度地增長，一些中小工程機(jī)械企業(yè)就更是如此，配套件逐步主要由零部件制造企業(yè)來提供。這樣做有幾大好處，主機(jī)企業(yè)可集中精力把自己的主機(jī)產(chǎn)品作好，減少配套件完全由主機(jī)企業(yè)自己來承擔(dān)的風(fēng)險，而配套件企業(yè)作得更強(qiáng)更大，有能力迅速提高配套件的質(zhì)量、技術(shù)水平，同時能為主機(jī)企業(yè)提供更多的新產(chǎn)品，這樣更容易促

54、進(jìn)主機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展。國外工程機(jī)械主機(jī)企業(yè)從1988年達(dá)850億美元的銷售額以來，基本上沒有多大變化，而相反這些年來配套件從150億美元，增長到1000億美元，增幅是相當(dāng)大的。因此，國外工程機(jī)械配套件這些年來得到了快速發(fā)展。國外工程機(jī)械配套件生產(chǎn)歷史悠久、技術(shù)成熟、 品種齊全，完全能滿足各種工程機(jī)械的配套需求國外許多工程機(jī)械主要配套件企業(yè)都有50年，甚至100年以上的發(fā)展歷史，企業(yè)的規(guī)模都相對較大，技術(shù)十分成熟，品種也非常齊全，幾乎應(yīng)有盡有。比如目前世界上生產(chǎn)密封件及減振器最大的企業(yè)，德國的弗羅伊登貝克(Freudenberg)公司，成立于1849年，生產(chǎn)密封件及減振器已有100多年歷史，其品種應(yīng)有盡有，從技術(shù)上、品種上完全能滿足液壓行業(yè)對密封件及密封技術(shù)的要求。同時還不斷推出新的密封材料及新的密封結(jié)構(gòu)，推動液壓密封技術(shù)不斷向更高技術(shù)水平發(fā)展。目前世界上最大的中大型發(fā)動機(jī)制造企業(yè)，美國的康明斯(Cummins)發(fā)動機(jī)制造公司，成立于1919年，也幾乎有近100年的歷史。37.3kW(50馬力)以上的柴油機(jī)可以全方位為各種