电液控制工程课程考查论文
2020-03-03 01:14:51 来源：范文大全收藏下载本文
机 械 工 程 学 院
School of Mechanical Engineering
机械电子工程专业
学 院：＿机械工程学院＿＿＿ 专 业：＿＿机电工程＿＿＿＿ 班 级：＿＿机电103＿＿＿＿ 学 号：＿1008030259＿＿＿＿ 学生姓名：＿＿王茂坤＿＿＿＿＿ 日 期：＿2012/12/4＿ ＿
工程机械底盘机构液压传动装置论文
0.前言
电液控制技术不仅应用于工业方面，还在生活、军事等方面有着广泛的应用。小到日常生活中的日用品，大至国家的军事、国防、航空航天等电液控制技术都得到了充分的利用。例如应用于国防工业的航空航天、海洋工程、武器、舰船；民用工业的运输业、石油化工、车辆与工程机械以及机器人等领域。各大院校相关专业的实验室，如机械专业，土木工程专业在试验台对加载试验件进行反复试验的过程中，大量运用液压伺服控制系统。电液控制技术的发展不仅推动着我国工业的发展，还让人们的生活水平有了提高，并且增强了我国的军事力量。电液控制技术作为连接机电技术和大功率工程控制设备之间的桥梁，它的开发与普及，使工程系统的控制技术进入了现代控制工程的新行列，不同程度地确立了机电一体化的技术优势。
1.工程机械底盘液压传动装置介绍
1.1工程机械底盘液压传动装置的用途介绍
工程机械底盘液压传动装置以连续旋转的运动形式在发动机与行走装置之间传递动力。近十多年来，液压传动在工程机械行走系统中的应用取得了长足进展，挖掘机械、路面机械等非牵引机械几乎全为液压传动，即使典型的牵引机械如装载机、平地机、推土机等也在大量采用液压传动，并以迅猛之势快速发展。
1.2工程机械底盘液压传动装置的类别
工程机械底盘液压传动装置可分为两类：（2）液力传动装置 主要用于对使用和主机性能要求较高的铲土运输机械和内燃叉车等产品，其中液力变矩器和动力换挡变速器作为底盘动力传动中的无级变速元件，可以使主机具有良好的自动适应性和操作性能。（3）静液压传动装置 主要用于液压挖掘机以及对主机性能要求较高的推土机，装载机，路面机械，压路机和内燃叉车等产品和静液压变速、转向系统和工作装置上，使主机具有良好的无级变速和操作性能。
1.3工程机械底盘液压传动装置的结构
工程机械底盘液压装置中的液压泵、马达、连接管道及其控制阀组在结构上可以有多种组合方式，按布局形式可以分为“整体式”和“分置式”两类；按液压马达与行走装置之间的连接，有“高速方案”和“低、中速方案”；按泵、马达数量可分为单泵、单马达，单泵、多马达，多泵多马达等。
1.4工程机械底盘液压传动装置的工作过程 由于正、反方向行走及制动等要求，工程机械底盘液压传动装置的泵、马达大多采用闭式回路方式（如图）。
基于效率方面的考虑，工程机械底盘闭式液压传动装置均采用容积调节方式来变速，主要调节参数为变量泵和变量马达的排量比，其基本组成如图所示。
为合理解决发动机、液压传动装置、负荷之间的参数匹配，以利功率利用，同时最大限度的提高元件工作寿命并降低成本；根据不同机械作业要求，选择无变速器式或简单变速器式液压传动装置，提高传动装置性能降低成本并简化控制方式等问题，液压控制引入微型计算机、各类传感元件和电液比例阀，通过传感器检测车辆各种状态参数，反馈给计算机。通过计算机运算输出理想的控制目标指令，使车辆在整个工作范围内达到自动化控制，机器的燃料经济性、动力性、作业生产率达到最佳值。例如泵转速控制原理图
以牵引型履带驱动方式为例说明其工作过程。牵引型履带驱动原理如图所示。
两侧履带分别由两个对称的双马达减速驱动装置驱动，通过控制两侧液压泵的不同排量及供油方向，可以实现前进、后退、直行、转弯等功能。由于为双泵供油方式，为操纵方便以及达到液压系统与发动机良好匹配，液压泵选用电动比例排量控制，通过与微控制器相结合，将发动机的转速、供油量参数和液压系统压力、泵排量等参数纳入控制其计算，使发动机和液压泵达到最佳匹配和自动控制。马达1为主传动元件，完成主要工作，宜选用高速变量马达；马达2可选用高速变量马达，亦可选用具有“自由轮”工况的内曲线多作用低速大扭矩马达或具有“真空”工作能力的摆缸式中速马达。当两个马达均为高速变量马达时，可以在最低转速和最高转速之间进行连续无级变速；马达2为低速或中速马达时，通过两马达的不同排量组合和交替工作可形成3—4个档位。马达的变量控制方式可采用微控制器控制方式和高压自动变量方式，前者性能好但比较麻烦，后者则简单可靠，应用普遍。
1.5工程机械底盘液压传动装置的性能与特点
1）.液压传动装置中泵与马达为可分式结构形式。这种形式便于元件布置，给工程机械设计带来极大方便，使结构多样化并提高性能。 2）.转矩双向传递。这一性能使闭式液压传动无需变速装置即可实现前进、倒退操作，同时具有反拖制动能力，操纵方便，感觉良好，可减少刹车功率和磨损，可利用只懂得回流能量驱动另一个液压泵的执行元件。 3) .操纵和控制的多样性。液压车辆这种快速机动性和操纵灵活性大大提高了作业能力。 4）.液压传动调速准确、刚度大。速度与负荷之间无必然联系，只要不认为调速，即使外负荷变化车辆的速度也基本不变。
5) .多装置系统的匹配性。整机功率可任意分配，可任意变换转速和扭矩并保持高效率。 6) .传动性能与效率。低速时工作压力与发动机功率相匹配，使车辆加速性能良好，功率利用充分，传动效率高。
2.工程机械底盘液压传动装置与机械电子工程专业的紧密结合
2.1工程机械底盘液压传动装置属于机电一体化技术应用实例
工程机械底盘液压传动装置属于电液控制技术的范畴，而电液控制技术是电气与液压技术的结合，电液控制技术与机电一体化技术是相互交融、相互包含的；工程机械底盘液压传动属于《工程机械液压传动》课程，它是工程机械的核心课程，属机械电子工程专业。工程机械底盘液压传动装置涉及机械技术、计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、计算机与信息技术等技术，属机械电子工程技术。从它所属类别、技术要素和应用的领域三个方面说明了工程机械底盘液压传动装置与机械电子工程是紧密结合的。
2.2工程机械底盘液压传动装置中的电液控制工程系统涉及哪些机电一体化技术
工程机械底盘液压传动装置中，传动机构如齿轮，执行机构如轮子、履带等属于机械技术；微型计算机接受反馈信息与发送控制信息控制液压阀等元件属于计算机与信息技术；泵的排量自动适应于外部负载的变化而变化，以达到最佳的功率与力的输出、计算机根据反馈的信息控制执行元件工作于最佳的工况下等属于自动控制技术；检测液压系统中的压力流量、检测机器的运动速度等均属于传感检测技术；要求原动机（如电机）跟随控制信号变化，用到伺服技术等。
2.3机电一体化技术的技术体系结构
机电一体化技术包括机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术等。
2.4工程机械底盘液压传动装置中所涉及的技术我还没有学到的有：
工程机械底盘液压传动所涉及的技术中，像自动控制技术、传感检测技术、计算机与信息技术、伺服技术等，对于我这个大三上学期的学生来说是没有学到的。
3.机械电子工程专业的基本论述
3.1 机械电子工程专业的基本属性（所属学科、具体专业、专业涉及的学科）
机械电子工程专业属机械工程与自动化专业。机械电子工程专业包括基础理论知识和机械设计制造方法，计算机软硬件应用能力，能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验和开发工作。机械电子专业可细分为机械电子系统，微型，超微型机械和生物机械。机械电子是工程科学中的一个跨学科专业，在机械制造、电子工程和计算机科学等学科的基础上建立起来的。
3.2 机械电子工程专业的地位、研究的对象及要解决的问题
机械电子工程专业属国家二级学科重点学科，是20世纪80年代随着微电子技术高速发展而兴起的一门新技术。机械电子工程是在机构的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件等有机结合而成的系统的总称。它的需求背景是工厂自动化、办公自动化、家庭自动化以及社会服务自动化等。它所研究的对象正是在这些需求下的各种各样的精密机械与微电子紧密结合的机器、机器人等。它除了要解决当今人们对自动化产品的需求，为了能适应快速变化的市场需求和提高产品在市场中的竞争力，机械电子工程还要向着自动化程度越来越高的柔性制造系统、计算机集成制造系统的方向发展。这就是它所要解决的问题。
3.3 与机械电子工程专业密切相关的主要课程有
主要专业课程：机械制图、机电一体化系统设计、电机与控制、工程材料、电工与电子技术、工程力学、机械设计基础、液压与气动技术、机械制造技术基础、单片机原理与接口技术、C语言程序设计、机床电气自动控制技术、数控技术、工业机器人、可编程序控制器原理及应用、传感器原理及应用、光电技术与系统、变流技术与交流调速、电液控制工程、工程软件应用等。
3.4 机械电子工程专业能够从事的工作
机械电子专业毕业生能够面向工商企业、学校、研究院（所）和政府部门，从事机电一体化产品（如数控机床）及机电一体化系统的设计、制造、开发、技术服务、教育培训、管理与维护等专业技术工作，能从事现代制造技术方面的研究与管理工作。
4、电液控制工程技术及应用重要性的基本看法
4.1电液控制工程技术发展的历程
古埃及时期就已经出现液压技术。到了在第一次工业革命时期，液压技术的到了一个快速的发展阶段。在此期间,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用,使液压技术的影响力大增。18世纪出现了泵、水压机及水压缸等。19世纪初液压技术取得了一些重大的进展, 其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等。第二次世界大战期间及战后,电液技术的发展加快。出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等。20世纪50～60年代则是电液元件和技术发展的高峰期,电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手,特别是在航空航天上的应用。电液伺服动作器也被用于空间运载火箭的导航和控制。电液控制技术在非军事工业上的应用也越来越多,最主要的是机床工业。其次是工程机械。在以后的几十年中,电液控制技术的工业应用又进一步扩展到工业机器人控制、地质和矿藏探测、燃气或蒸汽涡轮控制等领域。电液比例控制技术及比例阀在20世纪60年代末70年代初出现。70年代,随着集成电路的问世及其后微处理器的诞生,基于集成电路的控制电子器件和装置广泛应用于电液控制技术领域。
4.2电液控制工程技术内涵与技术体系
电液控制技术包括电液比例技术和电液伺服技术，是现代控制工程的基本技术要素，它融合了液压技术、微电子技术、检测传感技术、计算机控制技术、及自动化控制理论等技术与理论。
4.3电液控制工程系统的类别 按液压控制元件分类，电液控制工程系统分为节流控制系统和容积控制系统。节流控制系统又分为伺服控制系统、比例控制系统和脉冲控制系统；容积控制系统又分为液压泵控制系统、液压马达控制系统和联合控制系统。 按被控制参数分类，分为位置（或转角）控制系统、速度（或转速）控制系统、压力（或压差）控制系统、力（或扭矩）控制系统和其他参数控制系统（如温度、加速度等）。
4.4电液控制的应用范围
由于电液控制具有结构简单、尺寸小、作用力大、快速的频率响应能力，并且有较好的灵活性和适应能力等优点，因此作为控制领域的一个重要研究对象，它在工程技术中受到了广发的研究和应用。比如应用于国防工业的航空航天、海洋工程、武器、舰船；民用工业的运输业、石油化工、车辆与工程机械以及机器人等领域‘各大院校相关专业的实验室，如机械专业，土木工程专业在试验台对加载试验件进行反复试验的过程中，大量运用液压伺服控制系统。
4.5电液控制技术的发展趋势
为适应液压伺服系统向高性能、高精度和自动化方向发展需要，电液控制技术发展趋势将体现在 1）虚拟化 利用CAD技术全面支持伺服阀从概念设计、外观设计、性能设计、可靠性设计到零件详细设计的全过程，并把计算机辅助设计、计算机辅助分析、计算机辅助工艺规划、计算机辅助检验、计算机辅助测试和现代管理系统集成在一起，建立计算机制造系统使设计与制造技术有一个突破性的发展。2）智能化 发展内藏式传感器和带有计算机、自我管理技能的智能化伺服阀，进一步开发故障诊断专家系统通用工具软件，实现自动测量和诊断。3）数字化 电子技术与液压技术的结合的一个方向。通过把电子控制装置安装与伺服阀内后改变阀的结构等方法，形成了种类众多的数字产品。4）微型化 随着液压技术的进步及竞争的加剧，微型伺服阀的技术以体积小、重量轻、单位功率大等优点而越来越受到重视。5）绿色化 减少能耗、泄露控制、污染控制。将发展降低内耗和节流损失技术以及无泄漏元件，如实现无管连接，研制新型密封等。
5.体会与感想
电液控制技术课程的学习拓宽了我的事业，让我了解了更多的科技前沿，让我懂得用理性和专业的眼光与思维去学习思考。电液控制技术，向我们展现了机械行业的魅力。例如工程机械中的盾构，在挖隧道这些高强度的工程作业中，普通的机械设备是完全没有足够的能力胜任的。只有液压传动才有这样强大而稳定的力量。盾构就是电液控制技术的成功实例。电液控制工程几乎涉及到所有的工程机械中，它可以说是一个国家工业技术水平的标志。二战期间，电液控制工程技术决定了军事实力的强弱。七十年后的今天，它仍是军事技术中的关键技术。然而，我国的电液技术仍存在很多不足。如高压工作系统存在较严重的泄露，使用寿命相对短等，跟国外先进的液压技术仍存在一定的差距。发展技术不是一辈人的事。作为一名大三学生，努力学好专业知识是我们的职责与荣耀。
通过这门课程的学习，使我对机械电子工程专业有了更进一步的认识和了解，对于我以后的专业课的学习有一定的指导意义。这门课程作为一门选修课程，虽然学习的内容不深入，仅仅停留在了认识层面，但是对我以后的自主学习具有很重要的指导价值。 【参考文献】
1.姚怀新著.行走机械液压传动与控制.北京：人民交通出版社，2001.12 2.吴根茂、邱敏秀等著.实用电液比例技术.杭州：浙江大学出版社，2006.8 3.中国力学学会流体控制工程专业委员会行走机械电液控制技术专题研讨会暨第六届全体委员会会议.2010年.秦皇岛.《液压与气动》2010.05 4.百度百科：http://baike.baidu.com/ 6.道客巴巴：http://www.daodoc.com/ 7.道客巴巴：http://www.daodoc.com/ 8.道客巴巴：http://www.daodoc.com/
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