机械液压传动

机械液压传动（精选十篇）

机械液压传动 篇1

1 教学内容设计

按照课程面向的工作岗位:煤矿机修工、采煤机司机、综掘机司机、液压支架操作工、液压支架修理工对液压方面的共性需求, 细化典型工作任务, 构建课程内容体系的基本框架。本着课程内容源于煤矿, 又服务于煤矿的教学宗旨。

2 课程教学实施

课程教学实施突出“以能力培养为主”的基本原则, 设计出学习性工作任务的项目教学方案。每一个项目在实施中, 按以下流程进行:即下达项目任务、确定方案、制定计划、任务实施、任务检查、任务评价。项目实施任务单 (示例) 如上表。

改革传统的理论教学和实践教学相互独立的教学方式, 把教室设在实训室和生产现场, 理论教学与实践教学并行, 以学习项目为中心, 融“教、学、做、评”为一体, 以班组为单位进行教学管理, 每班组6-7人, 每组指定一名组长, 主要负责安全指挥、相互分工、协调、监管、操作指挥, 场地管理, 工作进度, 工检具的领用、发放、回收, 总结及学生自评等工作。老师根据学生完成任务的情况、文明生产、团队协作情况等方面进行考核, 给出成绩, 所有任务完成后取其平均值, 作为过程考核成绩。所有任务完成后, 再进行课程的结果考核, 过程评价和结果评价成绩的权重为6∶4。

3 教学方法

教学方法主要采用“教、学、做”一体化教学, 改革传统的课堂讲授方式, 将授课地点设在实训室或生产现场。采用边提问、边实践、边讲解、边指导的方法进行, 讲练结合。使学生在教中学、学中做、边学边做, 使知识、技能与职业素质同步增长。突出技能的培养, 提高学习效率。

摘要：煤矿机械液压传动系统的维护保养在矿山生产中处于非常重要的位置。因此根据平顶山工业职业技术学院矿山机电专业人才培养目标和企业对人才的需求, 将《煤矿机械液压传动》课程定位于本专业的核心课程。通过对该课程进行教学改革设计, 进一步提高教学质量, 使学生毕业后具有煤矿机修工等岗位中的液压传动系统的使用、维护、安装等工作所必需的技能, 成为煤矿生产一线的高技能应用型人才。

关键词：煤矿机械,液压传动,课程设计

参考文献

机械基础液压传动教案 篇2

2液压传动系统中负载决定液压力的大小，流量决定速度的大小。 3粘性：液体流动过程中层与层之间产生内摩擦力的现象。粘度：表示油液粘性大小的指标。粘温特性：工作液体的粘度随温度变化的性质。粘度指数越高，油液粘度受温度的影响越小，其性能越好。牌号：以40摄氏度时的运动粘度为标准作为液压油的标号。温度越低油液越稠，粘度越大。

4油液变质的主要原因是油温过高引起油液氧化。一般液压系统的最高油温应控制在80摄氏度以下。 5液压泵的工作条件是什么?1)有密封而又可以变化的容积。2)

滑动部分的磨损加剧，使阀芯卡死，阻塞节流小孔，加速密封材料的磨损，最终缩短液压系统和元件的使用寿命 27过滤精度是指滤油器能够滤去的最小球形颗粒尺寸，又称绝对精度(μm)。滤油器的过滤精度等级分为四种：粗滤油器(>100)，普通滤油器(25~40)精滤油器(10~15)和超精滤油器(3~5) 28蓄能器的作用：储液压能、缓和液压冲击和消除脉动的影响

29滤油器的安装位置：安装在吸油管路上、安装在油泵的排油口官路商、安装在回油口管路上、支流管路和辅助油泵的排油管路上

30液压系统中的能量损失大都转变成热量，使系统温度升高，从而导致油液粘度降低，增加泄漏。为此，就必须安装冷却器使油液强制冷却。

31液压系统工作以前，如果油液温度削。

46外注式单体液压支柱的三用阀有单向阀、安全阀、卸荷阀，分别承担支柱的进液升柱、过载保护和卸载降柱三种职能。

47金属摩擦支柱和单体液压支柱必须配备金属铰接顶梁才能用于顶板的支护

48液压支架的一柱三阀：立柱，安全阀，液控单向阀(液压锁)操纵阀。其中，安全阀对立柱起安全保护作用，液控单向阀是立柱上的液压锁，操纵阀为三位四通阀(两个)，控制支柱的升降和推移千斤顶伸缩。

4950液压支架有支撑式，掩护式，支撑掩护式和特种支架，特种支架有端头支架，放顶支架，铺网支架。侧护板作用：防矸、导向、调架、防倒。 51支架型号ZD4800/18.5/2.9(z—支架，力(解除顶板后继续上升5s)，初撑力

P0=π/4_D²Pbn_103(KN)由泵决定，D为立柱缸径，n为立柱数量，Pb为泵站工作压力，MPα。

工作阻力标志着支架的最大承载能力，

3

P=π/4_D²Pαn_10(KN)由安全阀决定，Pα为为支架安全阀的调定压力. 初撑力的大小取决于泵站的工作压力、立柱缸径和立柱数量。较大的初撑力能防止直接顶过早的因下沉而离层，减缓顶板的下沉速度，增加其稳定性。通常用提高泵站的工作压力的办法提高初撑力，以免立柱缸径过大。

影响工作阻力的参数主要有支架立柱的缸径、立柱的个数、支架安全阀的调定压力。工作阻力标志着支架的最大承载能力。(公式)

4移架力与推溜力的关系是什么?常采用哪些方式?

具有隔离的吸液腔和排液腔的装置，使液压泵能够连续有规律的吸入和排除液体。3)油箱内的液体始终具有不低于一个大气压的绝对压力使得液压泵可以从油箱吸液。 6配流装置主要有：阀式配流，盘式配流，轴式配流。

7液压泵可以分为：齿轮泵和摆线泵，叶片泵，柱塞泵。

8工作液体粘度分为：动力粘度、运动粘度、相对粘度

9平衡径向不平衡力的方法：缩小高压区范围或提高低压区压力，经常用的方法为缩小排液口的尺寸。

10结构上常常在齿轮泵的侧盖或滑动轴承上开设卸荷槽，使闭死容积缩小时与排液腔连通，容积变大时则与吸液腔连通来解决问题。

11液压马达按结构可分为：齿轮式液压马达，叶片式液压马达，柱塞式液压马达(轴向，径向)

12液压控制阀分为压力控制阀，溢流阀，安全阀，减压阀，卸荷阀，顺序阀，平衡阀，()流量控制阀，节流阀，调速阀，分流阀，()方向控制阀，二通，三通，四通，多通阀，单向阀，截止阀。

13溢流阀的作用有哪些?1)用来调节系统的工作压力。2)随时溢出系统中多余的流量，保持系统的工作压力稳定，即溢流稳压。3)限制系统的最高工作压力，起安全保护的作用。先导式溢流阀还可以做卸荷阀用。 14溢流阀主要包括先导式和直动式。 15按减压阀调节要求的不同可分为定压、定比、定差减压阀。

16分流阀可以分为等量分流阀和比例分流阀。

17换向阀的作用利用阀芯和阀体相对位置的变化，来变换通油孔道的相互连接关系，从而达到控制液流流动方向的目的。

18换向阀包括转阀式和滑阀式。(手动，机动，电磁，液动，电液动)

19“位”表示换向阀工作位置的数目，“通”表示换向阀进出油口的数目。换向阀的功能：接通油路，换向。

20三位换向阀根据不同的使用要求，阀芯在中间位置时各油口间有各种不同的连通形式，这种在中间位置时的连通形式称为滑阀机能，又称中位机能。 21中位机能包括，O,H,Y,P,K,J,M型。 22辅助液压元件有密封件，油管及管接头、蓄能器、滤油器、油箱、冷却器、加热器。

23密封的作用就是防止油液的泄漏(包括外部泄漏及内部泄漏)以及防止外界的赃物灰尘和空气进入液压系统。 24油箱的主要作用是储油和散热，此外，还有沉淀杂质和分离油液中空气的作用。

25滤油器的基本作用就是过滤油液中的杂质，使系统中的油液保持清洁，否则这些污物会使液压元件中的相对26低于10℃，此时油液粘度较大，将使油泵的吸油能力降低，系统不能正常工作，为此必须安装加热器，通过外部加热的办法使油液温度升高。 32液压锁是指液控单向阀。

33密封方法包括接触密封和间隙密封。 34常见的密封元件包括O型密封圈，唇形密封圈、活塞环。

35截齿分为扁截齿(口形截齿)和镐形截齿(圆锥形截齿) 36滚筒应符合“左转左旋，右转右旋”的规律，双滚筒采煤机在厚煤层时滚筒转向为“前顺后逆”薄煤层时为“前逆后顺”。单滚筒采煤机一般在左工作面用右螺旋滚筒，右工作面用左螺旋滚筒。 37牵引部包括牵引机构及传动装置两部分。牵引机构有链牵引和无链牵引两种类型。链牵引机构包括牵引链。链轮、连接头和紧链装置等。无链牵引机构结构型式有：(1)齿轮-销轨型;()链轮-链轨型;()滚轮-齿轨型;牵引部传动装置按传动形式分为：机械牵引、液压牵引、电牵引。

38喷嘴装在滚筒上，将水从滚筒里向截齿喷射，称为内喷雾;喷嘴装在才灭迹机身上，将水从滚筒外向滚筒及煤层喷射，称为外喷雾。

39当煤层倾角大于10°时、采煤机应设防滑装置,常用防滑装置有防滑杆，制动器，液压安全绞车，抱轨式等。 40液压制动器中，弹簧的压力使摩擦片在干摩擦情况下产生足够大的制动力以防止机器下滑。当控制油进入油箱时，活塞压缩弹簧，使摩擦离合器松开，即液压解锁。

41采煤机型号MG(D)400/920-WD(M-煤，G-滚筒，D-单滚筒，400—一个滚筒功率，920—装机总功率，W—无链牵引，D—交流电牵引)

输送机型号SGZ880/800—W(S—输送机，G—刮板，Z—中双链，中部槽宽mm，总功率kw，W—可弯曲)

41离合器类型：牙嵌式、齿轮式、摩擦式。

43能实现过载保护的有安全销和弹性扭矩轴、摩擦离合器。

44静力刨煤机按照刨头在输送机上的支撑导向不同，又有拖钩刨煤机、滑行刨煤机和滑行拖钩刨煤机三种。其中，拖钩刨煤机又有前牵引和后牵引两种方式。

45刨煤机的使用条件：()煤质在中硬和中硬以下选用拖钩刨煤机，中硬以上的滑行刨煤机，硬煤不宜用刨煤机;()煤层顶板应中等稳定，中等稳定以下顶板应选用能及时支护的液压支架与之配套;()煤层走向和倾斜方向无大的断层和褶曲，落差在0.3~0.5m的断层还可以用刨煤机开采，大于0.5的断层应超前处理;()刨煤机一般适合开采0.5~2.0m的缓斜煤层。层厚在1.4m以下倾角小于15°的煤层对刨煤机开采最有利;()刨头高度应比煤层最小采高小250~400mm，以利于刨头顺利刨D—剁式，支架类型)，4800—工作阻力(KN)，最高(低)支撑高度18.5dm(2.9dm)，支架类型(D—剁式，Y—掩护式，Z—支撑掩护式，P—铺网支架，G—过渡支架，T—端头支架，C—填充支架，F—放顶煤支架)

52在工作面下顺槽，乳化液泵站一般配备两台乳化液泵组和一台乳化液箱。两台泵可以并联运行，也可一台工作，一台备用。

53推移千斤顶应在满足F移>F推,所以应采用差动连接,浮动活塞式,长(短)框架式3种.

54凿岩机可分为风动、液压、电动和内燃凿岩机，风动凿岩机分为手持式、伸缩式和导轨式。

55掘进工艺有炮掘，掘进机和连采机掘进。

56风动凿岩机冲击配气机构有被动阀、控制阀、无阀冲击配气机构。

57耙斗装载机结构简单，操作容易，使用范围广，可用在高度2m左右，宽度2m以上的水平巷道火倾角小于30°的倾斜巷道中工作，也能用于弯道处装载，耙装机能装大块岩石，但效率较低。 简答题

1综采工作面的设备及配套原则是什么?

综采工作面的设备主要有双滚筒采煤机，可弯曲刮板输送机，液压支架(支护设备)

配套原则1)生产能力配套。工作面输送机的生产能力必须略大于采煤机的理论生产率;顺槽机和带式输送机的生产率又应大于工作面输送机的生产率。2)牵引速度与移架速度配套。支架沿工作面长度的追机速度(即移架速度)应能跟上采煤机的工作牵引速度，否则，采煤机后面的空顶面积将增大，易造成梁端顶板的冒落。3)相关尺寸配套。采煤机依靠工作面输送机导向并在其上移动，而工作面输送机与液压支架又互为支点移架和推溜，因此三者的相关尺寸应能协调。梁端距，过机高度过煤高度。

2液压传动系统组成部分和它的作用是什么?

1)动力源元件：把机械能转换成液体压力能的元件，常称为液压泵。 2)执行元件：将液体压力能转换成机械能的元件。称为液动机。

3)控制元件：通过对液体的压力、流量、方向的控制，以改变执行元件的运转速度、方向、作用力等，可以实现系统和元件的过载保护和程序控制等。 4)辅助元件：通过辅助元件来排除系统的部分故障。

5)工作液体：转换、传递能量的介质，同时起着润滑运动的零件和冷却传动系统的作用。

3液压支架的初撑力及工作阻力的大小取决于那些参数?

立柱下腔液体压力达到泵站工作压力时，支架对顶板产生的支撑力为初撑

液压支架移动相对困难，而输送机相对容易些，因此推移千斤顶在对两者作用时常常要求使移架力大于推溜力。 常用的方法有1)差动连接，当液压缸的前后两腔都和高压油液连通时，由于活塞两侧作用面积不等，在两侧总压力差的作用下活塞杆向外伸出，这种油路连接称为差动连接。特点：活塞杆可以得到比普通连接更高的伸出速度，但推力却小的多。2)浮动活塞式连接，用浮动活塞式千斤顶，通过活塞杆的浮动实现移架力大于推溜力。3)框架式推移千斤顶连接。

5滚筒采煤机的组成部分及各部分的作用是什么?

滚筒采煤机主要由电动机、牵引部、截割部和附属装置组成。其中，电动机是滚筒采煤机的动力部分;截割部包括工作机构及其传动装置，是采煤机直接落煤、装煤的部分;牵引部担负着移动采煤机、使工作机构连续落煤或调动机器的任务;附属装置有调高和调斜装置、喷雾降尘装置、防滑装置、电缆拖移装置。 识图题

1顶梁，2立柱，3底座，4推移千斤顶，5安全阀，6液控单向阀，

7、8操纵阀，9输送机，10乳化液泵站，11主供液管，12主回液管。

机械液压传动 篇3

关键词： 采掘机械液压传动 技工学校 教学改进 岗位仿真

1.引言

煤炭技工学校承担着为煤矿企业提供技术工人的任务，其专业课程教学质量对于学生能否快速熟悉生产现场工作有重要的作用。采掘机械是我校相关专业的核心课程，而采掘机械液压传动则是对应的专业基础课程，对于学生理解和掌握液压传动原理及其在采掘机械设备的应用中有不可替代的作用。

然而，目前技工类学校普遍存在学生文化程度不高、理解分析能力一般的情况，加上专业课程教材内容滞后于采掘机械的发展，以及传统课堂板书及挂图教学方式，难以让学生调动学习本课程的积极性，理论知识与现场实践结合效果不佳，从而影响后续专业课程教学质量。

因此，笔者根据多年教学实践，结合煤矿现代化采掘机械对于操作工人的能力要求，从教学内容和教学方式等方面对《采掘机械液压传动》教学进行改进探索。

2.教学内容改进

本着职业教育遵循的“以应用为目的，以够用为度”的原则，笔者首先对于采用的教材内容进行了适当删减和调整。围绕“液压系统的基本组成及功能”的教学目的，在课程开始阶段就增加了煤矿现场采用的支撑掩护式液压支架作为具体讨论对象，根据该支架的液压系统结构，逐一介绍动力元件（乳化液泵站）、工作介质（乳化液）、执行元件（液压缸）、控制元件（方向阀、溢流阀）及辅助元件（油箱、过滤器等）的主要功能，并在此基础上讲授采掘机械上使用的其他液压元件（液压马达、典型液压泵、压力控制阀等）的作用，使学生结合实例更好地掌握液压系统的基本知识点。同时，对于教材中较为抽象的内容，如液体力学基础、液压冲击、排量及流量计算，则以简要介绍为主，使学生有所认知即可。

其次，在教材内容基础上，笔者通过现场调研和查阅科技文献，有针对性地对课堂教学内容进行更新，尽可能与煤矿现场典型的采掘机械相对应。例如，通过对采掘机械发展历史介绍，阐述液压控制系统在采掘机械中的核心作用，从而使学生认识到本课程的重要性；以当前采煤工作中存在的煤岩识别难题为引子，介绍采煤机的智能调高控制，最后强调由液压机构实现采煤机摇臂调高；介绍在掘进工作面使用的交错迈步式临时支架及其动作顺序，分析其液压系统回路及其操作。以上来自现场案例的分析，极大地开阔了学生的视野，提高了学生对液压系统的兴趣。

3.教学方式改进

“兴趣是最好的老师”，如何激发并保持学生对本课程的兴趣，是决定教学效果的重要因素。通过近二十年的教学实践，作者发现传统课堂板书教学及采用大幅挂图讲解的方式，已不再受到学生欢迎。一旦学生认为课程枯燥无趣，其学习积极性可想而知。因此，笔者针对当前学生活泼好动、易于接受新事物的特点，对本课程教学方式进行了改进，以活跃课堂教学气氛，使学生的学习态度变被动为主动。

首先采取多媒体教学作为主要教学方式。在课程第一节课，结合学生未来可能从事的煤矿岗位，介绍近年来煤矿井下工作面与采掘机械相关的安全事故案例并播放相关视频或动画，如支架操作工由于控制阀操作不当而导致的人身安全事故。通过这些案例简介，学生深刻认识到掌握液压系统知识对采掘机械操作岗位的重要性，树立重视学习本课程的态度。

其次，采用较多的动画演示介绍液压系统各个部件的动作及工作介质的流动，使学生直观认识到液压系统工作原理，对课程知识点的接受更容易。同时，在演示液压系统动画同时，将其与人体血液循环系统进行类比，通过液压泵与心脏、工作介质与血液、油路和血管、控制阀与瓣膜等的对比，进一步加深学生对液压系统的理解。

最后，为维持学生对课程学习的兴趣，在讲授完液压系统基本结构以后，重点学习采煤机、掘进机和液压支架的典型液压回路时，采取岗位仿真教学方法。即按照煤矿井下工作面的岗位设置，将学生分成采煤机操作、掘进机操作及支架操作三个组，在课堂上进行典型采掘机械的液压系统仿真操作学习。由于学习目的在于对液压回路的控制操作，因此采用三维造型软件SolidWorks建立的采煤机、掘进机和液压支架装配模型，其外观及结构尺寸不必与实物完全一致，重点在于建立由液压缸驱动的机构之运动副关系，并通过鼠标点击相应的运动副触发按钮，仿真对采掘机械液压方向阀的动作控制。课堂教学时，采取师生互动形式，根据设定的操作目标（如采煤机摇臂调高、液压支架升降及移架等），可由教师发出指令，由学生利用鼠标进行仿真操作，或者由学生发出指令，由教师完成仿真操作。学生通过多次仿真操作，可以更深刻体会到液压系统在采掘机械中的重要作用。采用仿真教学，既活跃了课堂教学气氛，又大大提高了学生的学习积极性。

4.结语

通过对《采掘机械液压传动》课程在教学内容和教学方式方面的改进探索，激发学生对本课程的学习兴趣，提高学生对液压系统基本知识的理解，教学效果明显，为后续学习采掘机械专业课程打下较好的基础。

参考文献：

[1]林添良，任好玲，刘晓梅，等.液压传动课程教学改革的思考与探讨[J].教育教学论坛，2015，07：85-86.

[2]王小红.高职“液压传动”课程的教学改革[J].机械制造与自动化，2015，04：74-76.

[3]赵亮.《液压传动与采掘机械》课程教学心得与探索[J].现代企业教育，2014，18：314.

[4]史惠珍.对《液压传动》课程项目化教学的思考[J].产业与科技论坛，2013，24：201-202.

[5]杨秀萍，陈炜，郭津津，杨旴昊.Fluent软件在液压传动教学中的应用[J].中国现代教育装备，2013，15：4-5.

[6]黄丽梅.谈液压传动基本回路分析的教学[J].装备制造技术，2013，09：217-219.

机械液压传动 篇4

液压机械传动的应用相较于传统液力机械传动而言, 其能够有效提高发动机的工作效率、节能降耗, 并且传动性能良好, 操作也较为便利。由于这些优势使得液压机械传动正在被广泛的应用到工程机械之上, 且发展前景良好。

1 液压机械传动机理

液压机械传动的机理, 主要是先由发动机输出动力, 然后PTO将其分作两路, 一路前往行星架作为机械动力, 另外一路则前往太阳轮作为液压动力。动力通过差动轮系统合成后由齿圈输出。如果脱开C1离合器, 并且闭合C2, 通过液压传动将全部动力输出, 以确保微动和起步操作的实现。在运行当中, 如果闭合C1离合器, 脱开C2, 利用电子控制系统使得液压马达转速na为零, 那么经液压传动的动力是零, 机械动力将全部传递发动机动力, 同时效率最高的传动也正是此时。如果要正向或反向回转马达, 转速将会发生大小的变化, 以此形成无级变速传动。

2 WA38O-3装载机变速器运动分析

2.1 机械传动

该部分主要有四个行星排, 即a、b、c、d。有4个制动器分别是CR、CF、C3、C1, 还有C2离合器。行星架固定的只有行星排d。如图1所示是速比计算公式和效率。

ni, i用1~10的整数表示, 代表i构件的转速。Kj, 其中j可以用a~f的字母表示, 代表行星排j的特性系数, ηc表示当行星架固定时该行星排的效率。由图可知, 行星排a和b主要功能是换向, 而行星排c和d则负责变速。整个机械传动的构成是, 两个前进档和后退档, 加上零档转速一个。

2.2 液压传动

变量泵和变量马达构成了液压传动部分。其中液压马达的转速是速比, 其中发动机转速用nE表示, ηH则表示总效率。为了实现机械的无级变速传动, 可以利用伺服阀控制斜盘角度的变化实现。

2.3 动力合成

档位不同差动轮系所呈现的形式也存在差异性, 合成机械动力和液压动力是其主要的功能。如图2a, 当机械在I和III档工作之时, 差动轮系主要由行星排e和f组成。其中构件7输入机械传动动力, 构件8输入液压传动动力, 在通过了差动轮系合成之后, 再统一由构件10输出。如图2b, 当机械在n档工作之时, 差动轮系则主要由f构成, 构件9输入机械传动动力, 构件8输入液压传动动力, 合成之后由构件10输出。

2.4 液压机械传动系统

令输出比, 马达速度比, 其中输出速度用n0表示, nE表示发动机转速, 则在Ⅰ档工作时, 整个系统的档速比:

在Ⅱ档工作则是:

在Ⅲ档工作则是:

Ⅰ档工作之时, 效率是:

相应的, 在Ⅱ档工作则是:

在Ⅲ档工作则是:

其中液压传动效率由ηH表示, 机械传动效率由ηM表示, 单行星排的星排效率由η′c表示, 而双行星排的星排效率则用ηc表示。

通过以上的分析可知, 在C1和C2离合器闭合之时, 整个系统则在Ⅰ档工作, 液压传动将全部输出发动机功率, 此时机械保持微动起步状态。在液压马达转速是之时, 制动器CF的相对转速是零。此时如果CF制动器被闭合, 脱开C1, 则整个系统的工作状态为n档。为了最大限度的提高传动功率, 可以将马达转速逐渐减小至零值, 则系统将在n档稳定运行, 最后由机械传动全部输出发动机功率。

3 结束语

综上所述, 液压机械传动机械与传统的液力机械传动相比优势明显。笔者通过对WA38O-3装载机变速器运动分析, 利用强有力的现实依据证明了其应用的可能性, 且能够有效的降低能耗, 简便操作, 整体性能良好, 有效的提高了燃料的利用率。尤其是无极变速装置的运用, 使其效率有了整体的提高。

摘要：在传统的工程机械当中主要使用了液力机械传动, 而近几年兴起的液压机传动比之传统类型更加具有先进性, 其操作简便、工作效率高, 如今被广泛的运用到装载机、推土机等之上。以下主要从液压机械传动的实例, 以及在工程机械之上应用的机理等进行了分析。

关键词：液压机械传动,工程机械,应用

参考文献

[1]李莺莺, 孟广良, 李学忠.混合动力技术在工程机械上的应用——信息技术在工程机械上的应用综述之三[J].工程机械, 2009, 09:43-48+8-9.

[2]胡传正, 魏彬.电传动技术在工程机械上的应用[J].工程机械, 2011, 08:56-60+9.

机械液压传动 篇5

摘要：随着我国经济体制改革不断深入，工业飞速发展，带动了矿山工程机械的发展。工程机械作为工业企业的重要生产资料，它是企业正常运转的重要前提，对企业的发展有着十分重要的意义。当前，我国的矿山工程机械多数由液压传统系统构成，这个系统是机械正常运转的重要前提，但是，由于不间断工作，该系统极其容易出现故障，引起了人们的广泛关注。

关键词：矿山工程机械;液压传动系统;故障;对策分析

随着改革开放的全面拓展，我国经济体制改革稳步推行，再加之，科技革命的迅速发展，工业得到了长足发展，促使矿山工程机械不断进步。工程机械作为企业的重要生产资料，它是企业正常运转的重要前提，对企业的发展起着极其重要的作用。现阶段，液压传统系统已经广泛使用在工程机械当中，这个系统能否正常使用是机械正常运转的重要前提。但是，许多工厂往往是长时间不间断工作，极其容易出现故障。为了防止系统出现这些问题，我们要定期对系统进行维护和保养，减少故障发生的可能性。同时，我们要对系统出现的故障进行诊断，找出故障发生的原因并排除，迅速的恢复生产，形成一套科学的紧急情况应对预案，确保液压传动系统能够正常运转，保证企业正常生产。我们在前人研究的基础上，结合个人的调查研究，系统分析了当前工程机械中液压传动系统常见的故障，并提出了解决对策，以期能减少故障发生可能性，确保企业正常运转。

1液压传动系统中常见故障

(1)液压传动系统缺少足够动力，甚至没有动力。(2)在工程机械运转时，液压动力系统不工作，或者运转不稳定。(3)液压传动系统耗油量大，运行效率低下。这些耗油量可能是因为油液存在渗漏、泄露等，如果不及时排除，会影响机械的正常运转。(4)液压传动系统局部温度过高，导致系统运行不稳定，油液发生变质或者变稀，以及系统当中的部分零件变形。(5)液压传动系统工作时，产生较大噪声乃至嗡鸣声，不仅会造成环境污染，而且会影响系统运转的稳定性。(6)液压传动系统出现局部堵塞或者全部堵塞，机械零部件断裂、损坏等，影响系统的正常运行。

2液压传动系统故障的诊断方法

2.1专家系统诊断方法

随着科学技术的飞速发展，尤其是互联网技术的普及，专家系统诊断方法逐渐兴起，它可以有效地分析出液压传统系统中的故障，并针对这些故障判断出应该采取的措施，具有良好的效果。

2.2实际操作检查方法

实际操作检查方法是指在液压传动系统发生故障后，技术人员通过对故障部分进行实际操作，在反复操作后，记录相关数据，并与正常数据进行对比，从而判断出故障产生的原因。

2.3神经网络诊断方法

神经网络诊断方法主要是指在液压传动系统中利用神经网络的非线性和计算能力，对系统进行整合性故障诊断，找出故障所在。

2.4模糊逻辑诊断方法

模糊逻辑诊断方法主要是指在液压传动系统中借助模糊数学的相关理论。在排除那些确定性因素可能造成系统故障之后，使用模糊数学的理论对其故障进行真实具体的描述，从而找出故障所在。

3排除液压传动系统故障的对策分析

正是因为现阶段工程机械液压传动系统当中容易出现这些问题，才会引起人们的广泛关注，促使人们积极思考，来寻找解决问题的办法。为了更好地排除工程机械当中液压传动系统的故障，我们认为可以采取以下措施。

3.1及时诊断维修

工程机械中液压传动系统的控制元件因为经常使用很容易会出现故障，如果不能及时进行诊断并维修，将会出现诸多问题。这就要求我们在使用上面几种诊断方法找出具体故障元件，要注意对控制阀的清理，因为控制阀的结构较为精密，尽量不要将阀芯部分抽出来，用均匀的.力矩来拧紧螺丝，及时更换损坏的零部件。

3.2采取多种措施避免振动过度

在液压传动系统运行中，运行环境、安装质量、操作技巧等因素都会导致系统振动过度，运行不稳定。这就要求我们要采取多种措施避免振动过度，定期对油泵进行检查，在油泵安装过程中仔细检查是否存在柔性连接不平衡的情况，避免空气的进入，要注意是否正确和牢固的安装液压元件。

3.3加强日常维护和保养

工程机械中液压传动系统的油温必须要低于40度，如果局部温度过高，会磨损相关零部件，导致设备运行出现故障，而且系统当中的许多密封元件长期处在油质浸泡的当中，它们很容易就会出现变质和老化，在运行中会导致液压传动系统出现泄漏，导致机械运行出现故障。这就要求我们要加强对系统的日常维护和保养，及时发现并解决温度过高问题，坚决避免在元件安装时出现损坏，定期对油质进行检查，将那些杂质过多的油液及时进行更换，确保企业生产正常运转。

4结语

总之，现阶段矿山工程机械液压传统系统存在着缺乏足够动力、系统运转不稳定、局部温度过高、噪声较大等诸多问题，我们可以综合使用专家系统、实际操作、神经网络、模糊逻辑这四种诊断方法发现传动系统中存在的问题，及时诊断维修，采取多种措施避免振动过度，加强日常维护和保养，确保工程机械正常运转，促进企业发展。

参考文献：

[1]李国俊.浅谈工程机械液压传动系统故障的分析与处理[J].科技创新与应用.,(35):85.

机械液压传动 篇6

关键词：项目教学 机械基础 液压传动

在技工院校机械基础课程教学中，如何针对技校学生的特点，贯彻“以就业为导向，以技能为核心”的教学理念，教学改革是必由之路。笔者在机械基础课程教学过程中有关液压传动部分运用项目教学法，进行了一些有益的尝试，取得了较好的效果。

一、技校生的特点与现行教材的局限性

由于我国教育体制及传统的“望子成龙”观念根深蒂固，技工院校学生素质不尽如人意已是共识，他们往往自卑、厌学、行为习惯差，缺乏主动学习、自主学习的习惯，同时又普遍具有“厌理论、乐实操”的特点。

现行的技工院校机类教材大多仍与其他学科类教材相类似，重视知识结构的系统性，教学内容逐次展开，较适于“循环渐进”的传统教学模式。如机械基础中关于液压传动章节，就是按照液压传动基本原理、基本理论计算、动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、基本回路等依次讲授。

所以，按传统教学方法依教材章节讲授，将缺乏课程的综合性、实用性和趣味性，难以调动学生学习的兴趣，而且学生也不懂得在真实情景中灵活地使用知识和运用技能。运用行为导向教学中的项目教学法，淡化知识的系统性和连贯性，培养学生自主学习、综合运用知识、解决实际问题的能力，对提高教学实效大有帮助。

二、项目教学法及实施流程

项目教学法是通过将一个完整的项目交给学生自己计划、实施并完成的教学活动。其最大特点在于“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变以往“老师讲、学生听”的被动教学模式，创造一种学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。学生在完成一个项目过程中，全部或部分独立地组织、安排学习行为，解决在处理项目过程中遇到的困难，从而提高学生的兴趣，调动学生的学习积极性。所以，项目教学法是一种典型的以学生为中心的教学方法。

项目教学法的主要流程包括：第一，明确项目任务。由教师提出一个或几个项目设想，与同学们一起讨论，确定目标和任务。第二，制订计划。由学生讨论制订项目工作计划，教师审查并给予指导。第三，实施计划。学生按小组分工、合作，共同依程序、步骤完成计划的实施。第四，成果展示。各小组完成计划，进行成果展示、对比。第五，评估总结。对各小组项目完成情况，及每个学生的参与程度、所起作用、合作情况，进行自评、互评、教师评估等。讨论项目实施过程中的经验、发现的问题、解决的办法等等，并做好记录归档。

三、项目教学法在液压传动课程中的应用实例

1.知识准备

在技校教材机械基础中，液压传动一章所占份额最重，且与之后的气压传动密切相关，而与前述各章相关性不大，理论基础也具有相当的独立性。故在进行项目教学法前必要的知识准备是需要的。主要应包括：液压传动的工作原理、压力与流量（推力与速度）的计算，液压元件的分类、基本结构、工作原理、图形符号及液压传动基本回路等。但教师讲授不必过细过全，要留有余量，让学生在项目教学中自主学习了解，如液压元件的特点与异同、各液压回路的优劣和应用范围等等。

2.确定项目任务

首先将学生按3～5人编为一小组，老师提出几个项目设想，如“设计并在液压操作试验台上搭建一可实现快进、工进、工退、快退的液压控制回路”等，各小组自由讨论，最后确定本小组的项目任务。

3.制订工作计划并实施

各小组根据项目任务讨论制订工作计划，包括人员分工、查询资料、控制回路的方案、液压工作台及元器件范围、液压元件选择及各参数计算、液压回路的连接安装、试运行、总结等。实施过程主要为自主学习、查阅资料、自主设计、讨论交流、小结修正等反复进行。在实施过程中要始终将学生作为学习主体，让其在自主学习中有所发现、有所收获，体验学习中的快乐。教师在此过程中仅提供建议，帮助学生完善其设计，不要替学生做决定。如调速方案，是采用节流阀或调速阀或是变量泵调速，是选进油调速回路还是回油调速回路等，均由学生自主讨论、

选定。

4.成果展示

安装调试结束并自检后，进入成果展示。各小组将搭建的液压控制回路进行展示，提供各元件型号及各种参数，通电并演示控制回路的各种功能。这个过程要充分调动学生的观察力，巩固所学的知识和技能。

5.评价与总结

评价过程首先是自评，各小组对项目成果的优点及实施过程中遇到的问题与解决办法等进行自我评价、总结。然后是互评，各小组之间相互就不同的看法和建议发表意见。最后是老师评价，教师的评价应以赞扬和肯定成绩为主，同时对各小组在项目进行过程中的环节、步骤、解决问题的方法给予点评和比较，对成果试运行中出现的一些故障（如某小组出现液压泵吸空现象等）进行原因分析，示范排故，并引申出系统出现其他故障或运行条件发生改变时，如何调整系统，排出故障，使之正常运行等等。

四、实施项目教学的几点感悟

首先，由于项目教学中学生始终为主体，而教师只起导向作用，故大大激发了学生自主学习的积极性。学生通过自己努力解决问题，又进一步提高了学习该课程的兴趣。最终，通过自己动手完成试验，并在大家面前展示，更使同学们有一种引以为豪的成就感，收获了自信。

其次，该项目由于涉及液压传动章节中各方面的理论知识和操作技能，从液压传动原理、液压系统四大构件、元件符号、理论计算，到液压回路设计与实际搭建等，对学生加深理解本章内容并融会贯通，全面系统掌握所学内容很有帮助。

再则，锻炼了学生的几种能力：通过自己收集资料、实施计划，提高了学生自主学习的能力和信息收集能力；遇到困难和问题自己努力克服，提高了学生解决问题的能力；各小组分工协作、共同探讨、团结一致完成任务，提高了学生的合作能力、沟通能力；通过参与实物搭建和调试，提高了学生的动手能力；通过成果展示、自评互评，锻炼了学生的总结与语言表达能力。

同时，通过应用实践，笔者认为在实施项目教学中也要注意：鉴于技校生的能力，项目设立不宜太大、太深，要使学生在规定时间内足以完成为好；教师要参与项目教学的整个过程，但仅限于引导、建议、启发，尽量让学生自己解决问题；项目进行要重过程、轻结果，关键在于培养学生自主学习的兴趣和自信心、协作能力和团队精神，成绩评定也应如此，主要看学生在项目实施过程中的表现、态度和进步，而不是只看展示成果；总结讲评要到位，多鼓励表扬，在充分肯定成绩的基础上，指出努力方向和进一步完善设计的建议，以保护学生的积极性。

行为导向教学中的项目教学法，对于机械类专业课程的教学改革有着重要的意义，是可行的，是值得尝试的。只要我们项目设置适宜，过程控制得当，使学生主动进入角色，并保持充分的兴趣融入项目，将收到事半功倍的教学效果。

参考文献：

[1]张利平.液压气压传动与控制[M].西安：西北工业大学出版社，2012.

液压传动技术在工程机械中的应用 篇7

作为国民经济发展的基础条件,工程机械是其他经济行业发展的生产途径,更是彰显国家、区域工业化水平与经济实力的重要标志,不仅对国家经济、国防及综合实力起决定作用,更对国家工业化、现代化进程起决定作用。工程机械作为高新技术的载体,在一定程度上对高新技术创新起到了带动作用。多年来,实现工程机械专业化不单单是为生产效率提升及生产方式先进化提供了支撑,更是传统机械制造技术向先进制造技术转变过程,尤其是液压传动技术的广泛应用,为进一步提升工程机械作业水平提供了可靠保障。

1 工程机械液压传动技术的发展历程

1.1 应用初期

20世纪40~50年代是工程机械液压传动技术应用的初期阶段。人们摸索着将简单的液压元件和液压系统应用到工程机械上来解决用其他方式比较难以实现的问题。其系统工作压力一般很低,大约在2~7 MPa。

1.2 高速发展阶段

工程机械液压传动技术的应用在20世纪六七十年代发展迅速,其液压传动系统向着高速、高压化发展,系统压力的提高使得液压传动功率密度大幅度增加、液压元件的重量明显下降。液压传动技术的应用逐渐由工程机械工作装置扩展到转向系统、行走系统、动系统和制动系统,人们研制出了全液压挖掘机和全液压叉车等工程机械。

1.3 增强可靠性阶段

大多数工程机械都在野外作业,工作环境恶劣,其液压系统经常受到尘埃、振动、高温低寒、风雨雪的影响;同时,由于液压元件如泵在高速、高压运转时所产生的噪声、振动的原因,工程机械的液压传动系统经常引发故障。因此在20世纪80年代,降低工程机械液压系统污染、提高设备可靠性便成为这一时期的应用主题。

1.4 电液控制技术应用阶段

随着微电子和计算机技术的迅猛发展,使现代控制理论在工程机械液压传动装置中的应用成为现实。计算机控制的变量泵系统、采用高速开关阀和步进电机驱动的数字阀大大提高了液压系统的效率。出现了智能型液压挖掘机、凿岩隧道机器人、混凝土泵车等工程机械机型,大大提高了设备的作业精度和发动机的功率利用率。

2 工程机械中液压传动技术的应用方式

液压机械传动系统操作性能好,传动效率高,弥补了有级传动的不足,实现了自动变速换挡,但是考虑到经济效益,由于其大容量的液压泵、液压马达制造困难和液压系统的复杂性,在使用上也受到限制,因此在工程机械中很少用到液压机械传动。在工程机械中充分应用电液比例技术,可达到液压信号传输管路简单化的目的,通过电信号进行液压参数传递,不仅能够对系统响应速度有效提升,还能实现整个动力系统控制的便捷性、灵活性。伴随计算机技术的不断进步,智能化将充分反映到电液比例控制中,特别是在自动监测液压系统与柴油机运行参数等方面智能化更为显著,能够按照此类参数对机械动力系统进行整体自动化控制,确保其始终在高效节能良好形势下运作,这也是工程机械液压传动节能技术发展的重要方向之一。

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

2.5 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 结语

作为国民经济发展的支撑产业,工程机械行业的贡献越来越大。尤其是在2001年加入WTO后,中国的大门向世界敞开,如何对国外先进的技术充分融入我国工程机械业,如何实现产业升级,如何将工程机械优势充分发挥出来,如何实现我国机械制造业跨越式发展,都已经成为我国经济发展必须思考的问题。液压传动技术作为工程机械的重要技术之一,其技术水平的高低将大大提升工程建设的质量,缩短作业时间,为此,相关技术人员必须全面了解液压传动技术发展历程,掌握其特点,确定合理的应用方式,只有这样才能为工程质量提高提供可靠保障。

参考文献

[1]肖志宏.施工机械液压系统使用、维护及保养浅谈[J].科协论坛,2011(X12).

液压传动技术在工程机械中的应用 篇8

1 液压控制技术的发展概况分析

1.1 液压控制技术的发展过程

液压的发展历史要追溯到200年前。当时伴随着第一次工业革命的发展,英国制出了第一台水压机。后来到19世纪末,德国和美国随着第二次工业革命的热潮分别制造出了液压龙门创床和液压六角车床以及液压磨床。但是,由于当时的技术水平相对落后,而且液压元件也相对不是很成熟,所以导致液压技术在当时难以推广。到了20世纪30年代,世界经济以及科技水平获得一定的发展,很多国家和地区已经能够自主生产出比较稳定的液压元件,由此液压技术开始被广泛使用。后来,在第二次世界大战期间,由于战争需要,液压技术开始被应用到军事方面。第二次世界大战后,世界秩序相对稳定,为液压技术的发展提供了良好的发展空间。由此,液压理论以及元件性能都得到了有效发展,液压技术也逐渐成熟起来。液压技术也为交通运输、工程机械等领域提供了极大的发展机遇。

1.2 液压控制技术的发展现状

到了20世纪60年代,随着科学技术的发展,液压技术有了更大的发展空间,并逐渐被应用到电子技术、空间技术等领域。到现在,液压技术早已成为工程机械领域的重要组成部分,而且已经得到了极大普及。现今,液压技术的发展已经逐渐成为一种发展模式,不仅广泛应用于工业生产,而且在工程机械的应用中也同样会被运用。所以,液压技术处于一种高速发展的状态。

2 液压传动技术在工程机械中的应用

2.1 液压传动动力系统分析

通常,液压马达也称“油马达”。根据定义可知,液压马达是液压系统的一种执行元件,它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能。随着工业发展的需要,液压马达的应用领域也越来越广泛,如注塑机械、冶金机械、工程机械领域都有广泛应用。通常,我们会根据液压马达不同的特点分为不同的种类。往往人们会按照结构类型、额定转速、基本型式、流量是否可调节以及按常用的泵结构在液压系统中的表现形式与特点来进行分类。按照不同的特点进行分类,可使我们对液压马达有一个更加具体形象的了解。

2.2 液压传动在工程机械的应用内容

随着我国工程机械的发展以及我国经济发展的需要,液压技术在我国得到了广泛应用。由于液压技术具有稳定、低速以及大功率等特点,液压技术逐渐得到了广大民众的认可。所以,在我国的重型以及大型、特大型设备中,都会选择液压技术来完成操作。例如,军工中的飞机尾舵控制、轮船舵机控制等工程机械,一般都会选择液压技术进行操作,这在某些层面也体现出了液压技术的可靠性和安全性。此外,自工业中,液压传动是最常用的一种控制方式。由于液压传动控制方式具有灵活性、便捷性等优点,所以液压传动控制方式在工业领域也得到了极大欢迎。相信随着计算机技术的发展以及我国经济、科技的快速发展,液压技术会有更加广阔的发展空间。

2.3 液压传动在工程机械中的应用效果

随着计算机技术的深入推进,液压控制系统已经开始将计算机智能技术结合,为我国工程机械的发展提供更大的发展空间。由于液压传动的重量较轻、体积较小,所以工业生产中液压技术比较灵活。即使遇到摩擦、冲撞等意外情况,也不会造成太大的损失和冲击。由于液压传动具有灵活性,所以它操作起更加方便、有效,也更容易转变方向,实现运送的自由转换。此外,液压传动不易被损坏,使用的时间也相对较长,为我国工程机械的发展带来了便利。当然,液压技术也具有一定的缺点。例如,它的工艺比较复杂,对技术水平要求也较高,但是这并不会影响它的性能。相信随着科技的发展,我们会不断克服这些缺点,不断推动液压传动技术迈向更高水平。

3 液压传动技术在工程机械应用中的前景展望

液压传动和控制技术发展具有广阔的发展前景。随着我国计算机信息技术的发展,液压传动和控制技术的应用领域也会不断扩展,不断向着高效率、高精度以及小型化、重量轻等方向前进与提高。目前,随着电子技术的发展液压传动与计算技术逐渐开始结合,不断创新发展,逐渐创造出更多的可能性。现在,液压技术要想紧跟时代的潮流与步伐,就必须不断进步与创新,不断与更多的新兴技术与工艺相结合,不断提高自己的系统性能,融入到更多的领域。这样才能立足当下,提高自己的竞争力,满足市场发展的需求。同时,液压传动技术还能与机电一体化进行结合,实现液压传动的自动化以及智能化。这样不仅能够让液压传动的效率增加,而且也使得其应用的安全性能得到全面增强。所以,液压传动技术具有十分广阔的应用前景。

参考文献

[1]王栓巧.液压传动技术在电梯上的应用[J].内蒙古科技与经济,2015,(6):15-22.

液压机械无级传动控制系统的分析 篇9

液压机械无级传动系统主要应用于工程车辆上, 如大型的轮式装卸车和履带式挖掘机等。工程车辆主要是在牵引工况下工作, 其工作环境复杂、多变, 作业特点为低速、重载, 载荷急剧变化, 变化范围大, 随机性强。为了提高对重载、超载的适应能力, 需要对发动机及传动系统采取自动控制系统, 实现自动调节。目前工程车辆动力传动系统的发展趋势是充分利用发动机功率, 节约能源以及获得良好的行驶性能, 使发动机不受负载变化的影响, 始终工作在最大功率点, 提高车辆的传动效率、燃油经济性和整车综合性能, 减轻了驾驶人员的劳动强度, 并降低对驾驶人员的技术要求, 使驾驶员集中精力操作工作装置, 以提高生产效率。将液压技术与电子技术、控制技术有机地结合在一起, 提高了现代工程车辆自动化、智能化、效能化的程度。

本文将研究柴油发动机的性能, 分析发动机的工作特点, 确定传动系统所采取控制算法和策略, 以达到工程车辆实现最佳运转工况的目标, 更好地发挥工程车辆的动力性经济性。

1 发动机工作特性与控制目标

柴油发动机是动力机械, 工作时带动从动机械运转, 按从动机械的工作要求, 发动机的功率和转速有时会不断变化, 其变化规律也是各种各样的。要想使柴油机最佳动力性和最佳经济性区域工作, 必须与工程机械实现合理匹配, 使之适应外界负荷的变化。因此柴油机在运转中保持转速稳定是非常重要的, 只有在稳定工况下工作才能输出其最大功率, 而只有当发动机发出的转矩与外界阻力矩相平衡时, 才能保持稳定运转。

1.1 柴油机工作特性

柴油机在稳定工况下运转时, 发出的驱动转矩等于从动机械的阻力矩。柴油机工作时的转矩受到最低稳定转速和最高工作转速的限制。转速低于最低稳定转速时, 柴油机转速和功率波动大, 甚至熄火停机, 柴油机最高转速受到运动零件惯性负荷等因素的限制。要分析柴油机在各种工况下的性能, 全面反映柴油机特性, 以柴油机转速为横坐标, 输出扭矩或汽缸平均有效压力为纵坐标, 得出若干条等燃料消耗曲线和等功率曲线, 得到柴油机的万有特性曲线 (图1) 。此曲线可以表示各种转速和负荷情况下燃料经济性。从图中可以看出, 在最内层的等油耗曲线为柴油机的经济工作区域, 曲线可以表示各种转速和负荷情况下的域, 曲线越向外, 油耗率越高, 经济性越差。在柴油机的每个运行功率下, 等功率曲线和等油耗曲线的切点为该功率下的经济工作点。各经济工作点的连线即为柴油机的经济工作曲线 (图1中点划线) 。柴油机工作时, 将工作点设定在经济工作曲线附近, 就会提高燃油利用率, 达到节能目的。

另外, 柴油机转矩曲线比较平直, 遇到外界阻力变化时, 转速波动范围较大, 适应性较差。当负荷突然减少时, 转速会急剧增高, 如不及时减少供油量就会造成飞车, 致使柴油机损坏, 所以柴油机上一般加装调速器, 使柴油机在负载变化情况下保持转速的稳定。实际上, 调速器不可能将柴油机转速控制在不变的恒定值, 而是随外负载的变化有一定的偏差。柴油机的调速特性是指当调速器操纵手柄处于一定位置时, 在调速器起作用的情况下, 功率、转矩、燃油消耗率等与转速和负荷之间的变化关系。

工程车辆作业中更多时候发动机是工作在部分负荷之下的, 必须将部分负荷状态引入模型。通过大量的研究表明, 无论是发动机的外特性曲线还是部分负荷特性曲线, 发动机输出转矩均是发动机油门开度和发动机转速的函数, 即:

Me=f (φ, ne) (1)

式中:Me——发动机输出转矩, N·m;

φ ——发动机油门开度;

ne ——发动机输出转速, r/min。

1.2 柴油机调速特性

柴油机工作时的调速特性曲线如图2所示。曲线1, 2, 3, 4即为柴油机油门处于不同位置时的调速特性。由于工程机械车辆作业工况复杂, 为了保证柴油机在负荷变化幅度较大的情况下以稳定的速度作业, 提高生产率, 柴油机的调速器具有全程式调速的特性, 即当调速器的调速手柄固定于某一位置工作时, 它可以随负载的大小变化而自动调节供油量, 使柴油机的转速在允许的范围内稳定运转。当外负载发生变化时, 柴油机的输出扭矩就会发生变化, 转速也相应地发生改变。如果工作在调速曲线段, 其调速器会改变油门开度, 从而稳定柴油机的转速。

假设柴油机工作在油门位置3所确定的部分负荷调速特性曲线ABCD上, 当外负荷变化时, 引起柴油机输出扭矩发生变化, 其工作点在调速特性曲线ABCD上移动, 带来柴油机转速的改变。对于每条调速特性曲线, 都存在一个最大功率点 (如图2中C点) , 柴油机在此点 (对应的转速nc) 运转时, 发出的功率最大。有些最大功率点的带载能力太差, 很容易导致发动机熄火, 所以最大功率点经常留有一定的功率余量;另外, 还存在一个经济工作点 (如图2中B点) , 柴油机在此点 (对应的转速nB) 运转时, 耗油率最低。

柴油机加装不同的调速器后, 就有不同的调速特性, 而速度特性、负荷特性和万有特性则表示柴油机的内在特征, 尤其是万有特性曲线, 更是综合反映了柴油机的速度和负荷特性, 因此, 万有特性结合调速特性就能全面反映柴油机的工作特性, 为柴油机高效节能工作和柴油机与液压机械传动系统的功率匹配提供有效依据。

柴油机在工作过程中, 每个调速位置都对应一个最大功率点和一个最小油耗点。将柴油机的调速特性曲线和万有特性曲线联合, 就可以得到柴油机的经济工作线 (图2中的I) 和最大功率工作线 (图2中的II) 。柴油机在最大功率工作线工作时, 对应此调速位置的最大功率点;在经济工作线工作时, 对应此调速位置的最佳节能工作点。在实际应用过程中, 为了方便计算出每个油门位置最大功率点和最佳节能工作点对应的转速, 对图2中的经济工作线I和最大功率线II分别进行线性化近似处理, 可以得到:

式中:Ne——发动机最佳节能工作点转速;

Np ——发动机最大功率点转速;

φ ——发动机油门开度。

1.3 转速稳定与柴油机节能分析

工程车辆所用的柴油发动机, 瞬态工况下若进气滞后于供油就会使柴油机燃烧质量下降。工程车辆工作时负荷变化剧烈, 引起发动机扭矩也随之产生很大变化, 如果超出了全程式调速器的调节范围, 就会使发动机转速急剧下降, 为了稳定发动机转速只有增大油门开度加大供油量。而增加供油量时, 供气量还保持在上一个循环水平, 这样势必造成燃烧不充分, 燃油消耗增加。柴油机在转速变化时耗油率变化剧烈, 主要是因为转速剧烈变化引起柴油机的燃烧状况变坏。图3为某工况下, 转速变化时, 柴油机的油耗波动情况。

由此可以看出, 柴油机的转速稳定对于系统是非常重要的。工程机械车辆在工作过程中, 如果对外负载的多变性和不可预测性没有采取控制措施, 则常常会带来柴油机转速的长时间反复剧烈变化, 引起闷车、燃油经济性能下降等现象。为了改善柴油机燃烧状况, 节约能源, 应该控制柴油机转速稳定在设定的最佳工作点附近, 如图1中经济工作线上的最小油耗点等。

控制系统设计的目标就是在一定的油门开度下, 通过调节变速器的传动比, 调整输出转速, 以使发动机稳定在最大功率下或者最低油耗下的转速, 使发动机的输出功率与传动系统所需的功率相匹配, 提高动力性和燃油利用率, 提高整个动力系统的效率。

2 液压系统的控制原理

液压机械无级传动系统的液压系统由变量泵和定量马达组成, 其转速控制是通过变量泵—定量马达伺服机构控制马达输出转速实现的, 变量泵—定量马达伺服机构的稳定性、响应速度、误差以及相关参数对伺服机构的作用, 都对整个变速器的性能有很大的影响。

变量泵-定量马达工作过程如下:由计算机发出的控制信号通过脉宽调制放大器推动电液比例阀工作, 电液比例阀控制进出执行液压缸的流量, 从而控制活塞杆的位移。活塞杆通过位移来改变变量泵斜盘倾角的角度, 调节泵的排量, 从而控制定量马达转速, 以达到控制系统转速的目的。

液压系统中, 泵的吸收功率为:

undefined (4)

式中:P——泵的输入功率;

n ——泵轴转速;

M ——泵轴扭矩;

pp ——泵出口压力;

Q ——泵的输出流量;

V ——泵的排量;

η ——总效率;

ηv ——泵的容积效率。

由式 (4) 可分别实现泵的功率控制和流量控制。当泵轴转速n不变时, 由式 (4) 可知, 功率控制实际上就是扭矩控制;由式4和式5可知, 流量控制实际上就是泵的排量控制。泵控的目的就是通过控制调节泵的排量, 进而控制泵尽可能多地吸收发动机的输出功率, 减少能量的损失。

3 发动机与液压传动系统的匹配原则

发动机是车辆的一个总成, 是车辆动力的来源。因此, 整车的动力性和经济性既取决于发动机自身的性能, 又依赖于发动机与车辆的合理匹配, 尤其是发动机与传动系统 (主要是变速器) 的合理匹配。发动机与液压传动系统匹配的原则是:使发动机的转速及其输出扭矩适应外负载的变化而保持连续的变化, 并将发动机的实际工作点匹配在相应转速下的最大功率输出点和最佳节能点附近。不考虑机械分流传动时发动机的匹配方程为:

泵的吸收扭矩等于发动机最佳工作点的输出扭矩M∞, 又

Mp (t) =pp (t) qq (t) (7)

式中:pp (t) 取决于负载, 当负载变化时引起pp (t) 和Mp (t) 的变化, 当Mp (t) 偏离最佳工作点时泵与发动机不匹配, 通过调节泵的排量qq (t) 改变Mp (t) , 使Mp (t) 始终满足式 (6) , 这就实现了发动机与泵的匹配。

由上面分析可知, 当外负载发生变化时引起系统压力变化, 改变液压系统泵的排量以适应其变化, 保持对发动机的恒功率控制;同时, 根据液压系统的压力变化控制发动机转速的变化, 使发动机的功率可以充分得到发挥, 并且燃油经济性最好, 从而获得较高的工作效率。

4 小结

通过对液压机械无级传动控制系统的应用情况、工作特点、性能优点及发展现状的分析, 指出有效控制液压机械无级传动系统, 使之与发动机合理匹配, 控制发动机工作时达到最佳经济性和最大效率性, 是控制系统的控制目标, 并对工程车辆使用的柴油发动机进行了特性分析并得出控制目标。

参考文献

[1]余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社, 1999.

[2]秦有方, 陈士尧, 王文波.车用内燃机原理[M].北京:北京理工大学出版社, 1997.

[3]王杰, 王建玲, 宋剑.液压机械传动多领域虚拟样机加速性仿真研究[J].机床与液压, 2007 (5) :155-156.

探究液压机械传动平地机关键技术 篇10

1 液压机械平地机行驶速度控制系统的研究

1.1 液压机械平地机行驶速度控制系统的档位划分

平地机的主要工作速度一般状况下保持在14~16 km/h, 此亦为平地机的正常工作速度, 其转场行驶速度一般状况下在40 km/h左右。于“有关理论”和“平地机”的实际工作状况环境下, 其各个档位的最高速度一般分别设置为“4 km/h、6 km/h、9 km/h、14 km/h”以及“42 km/h”, 前四个档位皆为“低速档位”, 第五个档位是“高速档位”。平地机通过“泵”与“马达”排量不同的组合模式来展开档位之间的切换。

1.2 液压机械平地机行驶速度控制系统的行驶泵控制

平地机液压泵, 采取的是A4VG140泵的“轴向柱塞变量泵”, “发动机油门”的开度与“行驶液压泵”的排量彼此关联密切 (见图1) 。

于图1内, 曲线①意指平地机油门开度于a0%之时平地机开始工作, 此外, 泵排量设置为30%的最小量, 以避开“液压泵”的小排量区;随之油门开度的加大, 当平地机油门的开度为a1%之时, 液压泵的排量达至了允许的最大值, 之后液压泵的调节作用会失去。

曲线①与曲线②两者的差异之处, 在于当“泵排量”达至极限时, 平地机油门开度存在差异, 曲线①为a1%, 曲线②为100%。在曲线②内, 液压泵的“排量”未取得最大限度的利用, 工作效率比较低, 因为于“平地机”的实际工作过程中, 有时“油门开度”并不需要达至最大限度, 故此综合起来看, 曲线①与曲线②两者状况相较, 曲线①的状况优越更大。

图1所示, 采取①、②、④三种方案, 可由A到B。可是, 在泵排量上升方式上, 三者存有差异, 三种模式对比而言, 曲线③与曲线④要比曲线①复杂, 当平地机的“油门开度”比较小之时, 曲线③比较易产生游车状况, 而曲线④的速度则没有多少变化, 亦无益于平地机作业。

1.3 液压机械平地机行驶速度控制系统的行驶液压马达控制

行驶液压马达的初始排量, 常常是依“档位信息”与“档位控制”下的马达排量实施调节的, 随后, 再依“马达排量”和“控制电流”两者间的关系, 得出需求的控制电流, 接着由控制器向行驶液压马达发出相应的指令展开执行。当载荷自适应展开时, 由“自适应控制系统”向“马达排量”发出一定的指令, 然后展开工作。

2 液压机械平地机行驶控制系统中载荷自适应控制系统的研究

2.1 载荷自适应控制系统的压力自适应控制

对系统而言, 压力自适应控制的流程如下列:当测压装置测查到液压系统的实时压力是P, 当压力值P>额定值P0之时, 即需将液压马达排量调大, 将其调节到最大之时P依旧>P0, 调小“液压泵排量”, 直至压力值P<额定值P0。压力自适应控制具体流程 (见图2) 。

2.2 载荷自适应控制系统的功率自适应控制

平地机于作业之时, 可依下列公式算出克服负载需要的发动机功率:

式中:P1代表负载所需的发动机功率;F代表负载多少kN;ηs代表传动系统效率;v代表车速。

负载下的功率计算公式:Pel=Pe-Pf

负载下的总功率由Pe表示, 有效功率由Pel表示, 辅助功率由Pf表示。

当Pel<Pl时, 即在此状况下发动机的有效功率低于克服负载需求的功率之时, 也许会产生掉速问题, 甚至还会产生熄火问题, 进而严重影响工作效率。故此, 务必满足Pel>Pl的条件。

操作者所控制的油门位置, 其对“控制系统”而言为输入量, 当确定了油门的位置之后, 发动机的“转速与最大功率”便是“定量参数”;外界负载值大小“F”为不可控的参数;ηs传动效率于特定环境下亦为一定的数值, 并且, 于具体范围里“传动系统的参数”得到调节之时的变化亦比较小, 这些可以视作为定量;车速v受“vb液压泵排量、vm液压马达排量、gi变速桥速比”等影响, 上述三个量皆可视作可调节量[3]。故此, 若是想要满足上述公式, 我们可以对vb、vm、gi三个量展开调节便可以达成。

3 载荷自适应控制系统的变功率节能控制研究

当低转速时, 平地机与低操作功率曲线, 若是负荷较小, 则控制工作条件, 若是负荷过大, 于“同一时间”的外部特征, 可以向前移动“工作点”, 这样可以节省燃料, 而于同一时间里, 当驱动频率小又在低功率曲线, 轮滑可有效地降低损失, 进而提升牵引力及牵引机。

于图3内, 若是负载比较小, 比如“负载扭矩l”, 这时和两条扭矩曲线皆交汇在“bd-e”调速段, 也就是A点上, 此时比油耗大致相等;可是于“负载扭矩2”, 如果负载过大之时, 和曲线1相交汇于B点上, 与曲线2相交汇在C点, 比油耗“C点”与“B点”相较更低, 此外, 发动机的“输出功率”亦同时减少, 那么发动机的油耗亦更低。同时, 亦将降低驱动轮滑的频率, 减少轮胎的磨损程度, 将会增加地面附着系数[4], 而牵引力在这时便会更大。因实际状况各异, 依档位设计, 一般可以选取 (2~4) 条的特性曲线。

4 结论

液压机械传动平地机, 因为液压传动及控制, 自动化的程度较高, 其传动系统能够完成更加高的自动化, 降低了人工操作的劳动强度, 工作效率获得提升。由于如“液压马达、液压泵”和“传动轴齿轮”等一些变量的地面电力传输系统, 此外加之“变量、位置信息”与“油门信号”相耦合, 更大程度上的合理控制, 传动系统其“驱动控制系统”性能, 取决于水力机械的有效性, 为平地机关键“液压机械传动技术”之一。

摘要：行驶控制系统, 为液压机械平地机关键技术之一。行驶控制系统主要由“档位无级调速控制系统、变功率节能控制系统、载荷自适应控制系统”三个部分组成。一般状况下, 组成部分之间亟难控制, 故此, 是否得以良好展现传动系统的效率, 则取决于“行使控制系统”的优劣程度。

关键词：液压机械传动,平地机,行驶控制系统,有效性研究

参考文献

[1]曹付义, 周志立, 张明柱.履带车辆液压机械差速转向运动轨迹模拟[C]//走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集 (上册) .2008.

[2]焦生杰.国内外平地机发展现状与新技术[J].筑路机械与施工机械化, 2008, 25 (3) :110-106.

[3]姚强, 张会改.矿山机械中液压机械传动应用中的分析[J].科技致富向导, 2013, 26 (3) :119-201.