液压传动与控制（精选十篇）
液压传动与控制 篇1
关键词：磁流变技术,液压传动,液压控制
1 磁流变液效应
参照一般的磁畴理论对磁流变液产生的效应进行解释, 将磁流变液悬浮体中的每一个微小颗粒都当成是一个小磁体, 其间的邻近原子间具有较强的交换耦合作用, 呈现磁矩平行排列的状态, 形成磁畴。在没有外磁场干扰的情况下, 每一个磁畴中的原子排列一致且稳定, 期间的微小颗粒不显磁性。当发生外磁场干扰时, 磁畴间的磁能低于其磁畴反方向的磁能从而自发磁化磁畴中磁矩, 而此时磁畴中的微小颗粒显出磁性, 期间排序呈链状。外磁场磁力与磁畴中的微小颗粒的磁饱和强度及其剪切应力呈正比关系。磁流变液的组成部分主要是由分散相的磁性颗粒、基础液和高分子添加剂组成, 选择具有高磁饱和和强度的磁性颗粒是制备优质磁流变液的重要前提。基础液的选择, 需要具有低粘度、高沸点、低凝固点和高密度等特点。添加剂的选择, 是为了改善磁流变液的性能, 增加磁性颗粒表面的活性、与较好的润湿性和稳定性。
2 磁流变液在液压传动与控制中的工作模式
磁流变液的工作模式有流动模式、剪切模式和挤压模式三种。流动模式中上下级板固定, 磁流变液则在期间装置的作用力下流动, 其间产生的压力差导致的屈服应力与磁场无关的粘性分量组合成公式:
其中∆PH代表屈服应力分量, ∆PH代表粘性分量, τH代表磁流变液中动态的屈服应力, η代表其间的粘度, Q代表其间体积流速, L代表上下极板的长度, h代表上下极板的宽度, s代表上下级板的间隙, c代表系数。剪切模式上下级板平行相对运动, 磁场和极板运动呈垂直方向, 形成剪切阻力, 期间屈服应力分量和粘性力分量组合成公式:
其中ΗF代表屈服应力分量, Fη代表粘性力分量, η代表动态屈服应力, v代表塑性粘度, A代表上下极板间相对速度, 代表上下极板间长、宽和间隙。挤压模式中施加磁场的方向和极板运动的方向平行, 且同时和极板做相对运动, 使极板中的磁流变液处在拉伸和压缩的交替状态, 呈现出挤压模式。
由于磁流变液中的组成部分中包含较好的表现活性剂, 其中磁畴间的微小颗粒并不会对液压系统造成污染和损害, 避免了对液压系统的工作造成影响, 所以磁流变液可作为液压系统中的传动工作介质。因其具有较好的润滑性, 故在液压系统的运行中, 可起到对控制元件和执行元件润滑的作用。
3 磁流变技术在液压传动与控制的应用研究
磁流变技术应用在液压传动与控制的研究中, 国内外许多学者对此做了大量的研究。例如Lord公司研发的旋转式控制器、Barkan等人研发的双圆盘式大转矩磁流变液离合器、国内郑军等人研发的圆柱式磁流变液传动装置、丁柏群等人设计的汽车论内叶轮式磁流变液控制器等, 而对各种类型的磁流变阀的研发, 更是远超于传统液压阀的性能。这些关于磁流变技术的研究, 都将成为磁流变液压传动与控制系统设计的基础。下面主要介绍各类磁流变阀的实际应用。
磁流变溢流阀是通过衔铁和线圈组成, 当磁流变液从第一层铁芯和第二次铁芯之间流过时, 外加的磁场会使其瞬间变成固态。当压力达到定值时, 磁流变液也恢复流动态。所以线圈通电时, 磁流变溢流阀可达到溢流的效果。磁流变减压阀是由内含铁芯的线圈和衔铁组成, 磁流变液从衔铁和铁芯之间流过。当线圈通电时, 磁流变液发生转变, 从而达到减压的效果, 对其线圈电流大小的调节可实现磁流变液屈服应力的强度变化, 达到调压的效果。磁流变比例阀, 是通过外界磁场的作用使磁流变液的粘度增大, 从而使阀门进口压力增强, 以减缓液体流动。当通电时, 比例阀中发生阻力的变化, 形成活塞缸的压力差, 从而发生活塞移动, 以此达到执行元件的连续、稳定的定位。磁流变伺服阀, 主要是通过产生和放大磁流变液压系统中需要的控制电流信号的电信号控制器、内含四个结构尺寸一样的桥式磁流变元件集成板及常用的滑阀类的功率放大元件组成。磁流变伺服阀中, 当外加磁场作用下磁流变液形成塑性流体, 其间伺服元件仍可保持其阻特性。但当磁场增强, 其工作的压力差随之变大, 通过对电流的调节改变磁流变也得粘度, 以达到磁流变伺服阀的调节作用。其中电信号的指令研发便于测量、比较和校正, 该方向的研究可逐步实现智能自动化控制。磁流变开关阀, 主要是对输入磁流变阀的电压脉冲的占空比的控制, 调解磁流变阀输出量的平均值和占空比的占比, 从而达到变量的控制。
4 结束语
磁流变液是液压传动与控制系统中主要的工作介质, 其原理是通过外加磁场使磁流变液粘度增大, 以此达到减缓和阻止液体流动的效果。在液压系统的应用中, 利用磁流变技术研发的控制阀较于传统的液压系统更加具有低成本、零磨损、寿命长、控制简便等优点, 具备良好的发展前景。随着磁流变技术的不断成熟和完善, 其磁流变研发的元件可逐步替代传统的机电元件, 促进电子控制和机械执行之间的联系, 以达到机械设备的灵活、简便的操作, 实现动力的高效运转和精确控制, 可以说磁流变技术为液压传动和控制技术带来了改革性的巨变, 也将逐步使液压传动和控制系统日臻完善。
参考文献
[1]王京涛, 吴张永, 岑顺锋, 等.磁流变技术在液压传动与控制中的应用展望[J].机床与液压, 2011, (10) :131-133, 144.
《液气压传动与控制》教案 篇2
贵州大学机械工程学院 《液气压传动与控制》教学组 绪 论
学时分配：
2教学内容：
概述
液气压传动的工作原理和系统组成 液气压传动的工作介质 液气压传动的优缺点 液气压传动的发展趋势
教学重点难点：
本章内容的重点是：①液压传动的工作原理，即什么是液压传动。②液压传动的两个工作特性。这两个概念，尤其是后者贯穿于液压传动课程的全过程，是本课程既重要又最基本的概念。
液压传动的两个工作特性，尤其是压力决定于负载这一特性是本章中的难点。
知识点：
1.1 液气压传动的工作原理及系统组成
1、机器的组成。
(举例说明机器的组成及传动机构在机器中的作用及能量在机器工作过程中输入、输出的转换形式。)
2、流体传动的定义。
(举例说明液压传动和液力传动的区别)
3、液压传动的工作原理：用一个液压千斤顶的工作原理来说明。
4、液气压传动系统的组成：
1）.能源装置(动力元件)2）.执行装置(元件)3）.控制调节装置(元件)4）.辅助装置(元件)5）.工作介质
5、气压传动系统的工作原理
6、液压传动的两个工作特性：压力决定于负载、速度决定于流量
1.2 液气压传动的优缺点
1、液压传动的优点
2、液压传动的缺点
3、气压传动的优点
4、气压传动的缺点
1.3 液气压传动与控制的发展概况 液气压传动工作介质
学时分配：2
教学内容：
液压油的物理特性 空气的湿度和含湿量 工作介质的种类及牌号 液压传动介质的选用 工作介质的污染和控制
教学重点难点：
本章的重点是液压油的物理特性特别是其中的粘性、粘度和可压缩性。
本章的难点是油液的粘度，特别是油液的绝对粘度的概念。油液的绝对粘度所以有点难，除了因该量是个抽象的、公式(1.3)中的比例系数外，更主要是该量无法直接测量、没有实感、理解困难。
知识点：
2.1 液压油的物理特性
1、密度 ρ
2、流体的粘性
粘性的大小可用粘度来衡量，粘度是选择液压用流体的主要指标，是影响流动流体的重要物理性质。
3、液体的可压缩性
4.比热容 5.导热性 6.闪点与燃点 7.润滑性
2.2 空气的湿度和含湿量
１.湿 度
① 绝对湿度 ②饱和绝对湿度 ③ 相对湿度。2.含湿量
2.3 工作介质的种类及牌号 2.4 液压传动介质的选用
主要从类型和粘度两方面考虑 2.5 工作介质的污染和控制
1．污染的原因及危害 2.固体污染物的测定 3.工作液体的污染控制、流体力学基础
学时分配：6
教学内容：
流体静力学 气体状态方程 流体动力学
液压系统的压力损失
孔口及缝隙的流量压力特性 充、放气温度与时间的计算 液压冲击和气穴
教学重点难点：
本章是整个液压传动课程的理论基础，其主要内容是帕斯卡定律、流动液体的质量守恒定律(连续性方程式)、能量守恒定律(伯努利方程式)、动量定律(动量方程式)、小孔流量公式等，同时也是本章的重点。
伯努利方程式则是上述内容中的重点，也是本章的难点。液压系统的能量及能量损失、效率等的计算，有关油泵、液压装置的吸油高度、安装位置等问题的设计计算等，都离不开伯努利方程式。真空度的概念也是本章的难点，这个概念容易被错误地认为就是零压，即一点压力也没有。
知识点：
3.1流体静力学
1.液体静压力及其特性
2.重力作用下静止液体的压力分布（静压力基本方程）3.帕斯卡原理（静压传递原理）
密闭容器内，施加于静止液体内任一点上的压力，将以等值同时传给液体各点。它是液压传动的基本原理。
(举例说明静压传递原理的应用)4.压力的单位及其表示方法
5.液体对固体壁面的作用力
3.2气体状态方程
1.理想气体的状态方程：
理想气体是指没有粘性的气体。.等温过程 —— 波义耳定律： 3.等压过程 —— 盖·吕萨克定律： 4.等容过程 —— 查理定律： 5.绝热状态： 6.多变过程：
3.3流体动力学 三个基本定律：
☆物质不灭定律（质量守恒定律）—— 连续方程； ☆牛顿第二运动定律 —— 动量传输方程；
☆热力学第一定律（能量守恒定律）—— 能量方程
（伯努利方程）；
3.4液压系统的压力损失 1.管道的沿程阻力损失 2.局部压力损失 3.液压阀的压力损失 4.管路系统的总压力损失
管路系统中总的压力损失等于系统中所有沿程阻力损失、局部阻力损失和液压阀的损失之和。
3.5孔口及缝隙的流量压力特性 1.孔口的流量—压力特征 1)薄壁孔
2)短孔和细长孔 2.缝隙流量
1)平行平板缝隙中的平行流动 2)圆柱环状缝隙中的平行流动 3.气动元件的流通特性
3.6充、放气温度与时间的计算 1.充气温度与时间的计算 2.放气温度与时间的计算
3.7液压冲击和气穴 1.液压冲击
1)产生的机理
（以液压管路的突然关闭为例来说明液压冲击产生的机理）2)冲击压力（自学）
3)液压冲击的危害及减小措施 2.气穴现象和气蚀 动力元件
学时分配：4
教学内容：
☆概
述 ☆液压泵的性能参数 ☆齿 轮 泵 ☆叶 片 泵 ☆柱 塞 泵
教学重点难点：
本章重点：容积式泵的基本工作原理(共性工作原理)；泵的性能参数，如压力p、流量Q、排量q、功率P、效率η和转速n、转矩T等的定义、量纲、相互间的关系及计算；常用液压泵的基本结构、工作原理、性能特点及应用范围；外反馈限压式变量叶片泵的特性曲线(曲线形状、形状分析、影响曲线形状的因素)等内容。
难点：1）泵的密闭工作腔的确定。不同类型的容积泵，其密闭工作腔由不同的表面围成。有的泵其工作腔很明显(容易确定)，如柱塞泵；有的则不明显，如齿轮泵。2）泵的容积效率的正确使用。
知识点：
4.1 液压泵的工作原理和分类 1.工作原理
(以单柱塞式 液压泵为例来说明其工作原理)2.分 类
ａ．按输出流量是否可调：
ｂ．按运动构件的形状和运动形式分： 4.2 空气压缩机的工作原理和分类 1.原理
(以往复活塞式空气压缩机为例，说明其工作原理)2.分类
a.按工作原理分类： b.按输出压力分类： 4.3 液压泵的性能参数 1.排量、流量和压力
（1)排量V；（2)理论流量qi；（3)实际流量q；（4)额定流量qn。2.压力
(1)工作压力；(2)额定压力；(3)最高允许压力。4.4 转 速
4.5 功 率 和 效 率
理论功率公式： PipqipVnTi2Tin
功率损失有容积损失和机械损失两部分，效率分容积效率和机械效率 4.6 齿轮泵
1、齿轮泵的分类
2、外齿轮泵的工作原理
3、齿轮泵存在的问题
1）齿轮泵的困油问题； 2）径向不平衡力
4、齿轮泵的流量计算
5、特点
4.6 渐开线形内啮合齿轮泵 4.7 摆线形内啮合齿轮泵 4.8 叶片泵 1．单作用叶片泵
1）单作用叶片泵的工作原理
2）单作用叶片泵的流量计算
3）特点
4）限压式变量叶片泵
a 内反馈限压式变量叶片泵的工作原理 b 外反馈限压式变量叶片泵的工作原理 双作用叶片泵
1).双作用叶片泵的工作原理
2)叶片泵的优缺点 4.9 柱塞泵 1.径向柱塞泵
2.轴向柱塞泵的工作原理
3.轴向柱塞泵的排量和流量计算： 4.轴向柱塞泵的结构特点
1)典型结构 2)变量机构
4.10 选择液压泵的原则 执行元件
学时分配：4
教学内容：
☆ 概
述 ☆ 液压缸
☆ 旋转运动执行元件工作运力、类型和特点 ☆ 液压马达 ☆ 气缸
教学重点难点：
重点：液压缸的类型很多，但活塞式液压缸应用最多，因此活塞式液压缸是重点。对液压缸的基本计算方法，特别是对三种不同联接形式的单杆液压缸的压力ρ(P1、h)、推力F、速度认流量Q及负载FL等量的计算必须掌握。
难点：差动液压缸的计算，回油腔及回油压力的概念，及液压缸的缓冲是本章的难点。
知识点：
5.1 液压缸的分类
5.2 各种液压缸的结构原理 1.双杆活塞缸 2.单杆活塞缸 3.柱塞缸 4.伸缩液压缸 6.齿条活塞缸 7.增压缸
5.3液压缸的典型结构
1.缸体组件；2.活塞组件；3.密封装置；4.缓冲装置； 5.排气装置 5.4压缸的设计计算
1.液压缸设计中应注意的问题 2.液压缸主要尺寸的确定 3.强度校核
5.5 旋转运动执行元件工作运力、类型和特点 5.6 液压马达
1．轴向柱塞马达 2.低速大扭矩马达 3.液压马达的特性参数
1)工作压力与额定压力 2)流量与容积效率 3)排量与转速 4)转矩与机械效率 5)功率与总效率
5.7 气缸
1．气缸的分类及典型结构 2.气缸的工作特性 控制元件
学时分配：8
教学内容：
概
述 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 其他液压阀
气动控制阀（特殊阀）
教学重点难点：
重点：本章讲的主要是常用各种阀,以达到对常用阀的合理选择,正确使用。故常用换向阀(手动式、机动式、电动式、液动式、电液动式)、压力阀(溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器)、流量阀(普通节流阀、调速阀)的作用、工作原理、职能符号及阀的应用是本章重点。
难点：直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量一压力特性比较；减压阀的作用；调速阀的基本工作原理是本章的难点。
知识点：
6.1 阀的分类
按工作特性分：
按阀与管路的连接方式分： 按控制方式分： 按结构形式分：
6.2 控制阀的基本结构和原理 6.3 控制阀的性能参数
1．公称通径； 2.额定压力； 3.工作性能参数 6.4 对控制阀的基本要求 6.5 方向控制阀 1．单向阀
1）普通单向阀 2）液控单向阀 2.换向阀 1）分 类
2）换向阀的位、通 3）操纵定位装置
手动；机动；电磁；气动；液动；电液 3.滑阀机能（中位机能）4.多路换向阀 6.6 压力控制阀 1.溢流阀
1）直动式溢流阀 2）先导式溢流阀
① 三级同心式溢流阀 ② 二级同心式溢流阀 3）溢流阀的主要性能
①静态特性；②动态特性 4）溢流阀在液压系统中的应用
作安全阀使用；定压溢流作用；作卸荷阀使用；实现远程控制；作背压阀使用 2.减压阀
1）直动式减压阀 2）先导式减压阀 3.顺序阀
1）直动式减压阀 2）先导式减压阀 3）三种压力阀的比较 4.压力继电器 5.4 流量控制阀
1.节流口形式及其流量特性 2.节流阀
1)普通节流阀 2)单向节流阀 3.调速阀
4.溢流节流阀
5.溢流节流阀与调速阀的比较 5.5 其他液压阀 1.电液比例阀
2.插装阀（逻辑阀）5.6 气动控制阀（特殊阀）1.气动减压阀 2.定值器 3.梭 阀
4.截止式换向阀 辅助元件
学时分配：1
教学内容：
☆ 蓄能器
☆ 过滤器
☆ 油 箱
☆ 热交换器
☆ 管件
☆ 密封装置
☆ 气动辅件
教学重点难点：
重点：各种液压辅件的功能及使用是本章重点，限于课时本章不能深入，因此重点应放在学生对液压附件功能的理解和使用上。
难点：无。
知识点：
6.1 蓄能器
1.蓄能器的功用 2.蓄能器的分类 3.蓄能器的安装 6.2过滤器
1.过滤器的功用 2.过滤器的分类 3.过滤器的选用 4.过滤器的安装 6.3油 箱
1.油箱的功用 2.油箱的分类 3.油箱容量 6.4热交换器 1.冷却器 2.加热器 6.5 管件
包括油管和管接头 6.6 密封装置 6.7气动辅件
1.压缩空气的净化装置和设备 2.气动三大件 3.消声器 基本回路
学时分配：5
教学内容：
• • • • • 方向控制回路 压力控制回路 速度控制回路 同步回路 顺序回路
教学重点难点：
重点：在诸多的液压基本回路中，调速回路往往是核心。因此，调速的方式(节流调速、容积调速、容积节流调)及其相应的具体调速回路是重点。
难点：三种节流调速回路的速度一负载特性；液压效率的概念；液压泵或系统卸荷的方式；容积——节流调速的实质等是本章的难点。
知识点：
7.1 方向控制回路
1、一般换向回路
2、锁紧回路
3、往复运动回路
4、制动回路 7.2 压力控制回路
1、调压回路
2、卸荷回路
3、减压回路
4、增压回路
5、保压和泄压回路
6、平衡回路 7.3 速度控制回路
1、节 流 调 速 回 路
2、容 积 调 速 回 路
3、容积节流联合调速回路
4、快速运动回路（增速回路）
5、速度切换回路
6、制动回路 7.4 同步回路
1、刚性连接的同步回路
2、用调速阀的同步回路
3、用分流阀的同步回路
4、用串联油缸的同步回路
5、用伺服阀的同步回路
6、用同轴马达和同步缸的同步回路 7.5 顺序回路
1、压力控制的顺序回路
2、行程控制的顺序回路
3、时间控制的顺序回路
4、用串联油缸的同步回路
5、用伺服阀的同步回路 典型系统
学时分配：4
教学内容：
☆
组合机床动力滑台系统 ☆
液压机液压系统 ☆
注塑机液压系统
教学重点难点：
液气压典型系统的分析是前面所学液气压传动知识的综合应用，通过对每一个典型系统的分析，可帮助学生复习和加深前面所学的知识，又可提高学生读系统图和分析问题的能力，本章所讲的每一个典型系统即是重点又是难点。
知识点：
9.1 分析液气压系统的方法 9.2 组合机床动力滑台系统 9.3 液压机液压系统 9.4 注塑机液压系统
系统的设计计算
学时分配：2
教学内容：
☆
液压系统的设计计算 ☆
液压系统的设计举例 ☆
气动系统设计（自学）
教学重点难点：
重点：液压系统的设计计算。难点：液压系统的设计计算。
知识点：
10.1 液压系统的设计计算
1.液压系统的设计步骤和要求
2.工况分析
3.确定系统参数
4.拟定液压系统原理图
5.选择液压元件
6.验算系统性能
7.结构设计
8.绘制工作图、编制技术文件 10.2 液压系统的设计举例
（以卧式单面多轴钻镗组合机床动力滑台液压系统为例）
伺服控制系统
学时分配：2
教学内容：
☆
伺服系统概述 ☆
伺服阀
☆
机液伺服系统（自学）☆
电液伺服系统（自学）
教学重点难点：
重点：液压伺服系统的工作原理。难点：液压伺服阀的工作原理
知识点：
11.1 液压伺服系统的工作原理及组成 11.2 液压伺服系统的分类 11.3 伺服阀
1、滑阀式伺服阀
2、喷嘴挡板伺服阀
3、喷管阀
4、机液伺服阀
《液压传动与控制》 双语教学研究 篇3
关键词： 液压传动与控制 双语教学 地方本科
1.开展《液压传动与控制》双语教学研究的必要性
目前，国家重点院校广泛开展了双语教学工作，并取得了诸多研究成果。地方本科院校双语教学的相关研究工作明显滞后。地方本科院校数量多、地域广，学生基数大，开展双语教学受益面广，收效大。但学生英语基础相对差，双语教学师资匮乏，因此地方本科院校双语教学不能照搬重点院校的教学模式，开展适应地方院校实际情况的双语教学研究是十分必要的。
《液压传动与控制》是机械工程相关专业重要的专业基础课。液压传动与控制技术已经成为工程师必须掌握的技术之一，其融合诸多先进技术，知识更新速度快。开展《液压传动与控制》课程双语教学，可以拓宽学生视野，增加学生获取知识的能力和途径，对学生进一步学习及工作都有很好的作用。
2.地方院校开展双语教学存在的问题
（1）学生基础：相对而言，地方本科院校学生的基础和接受能力较差，英文水平不高，大部分没有通过英语四级。
（2）教师英语水平：教师水平参差不齐，同样存在“哑巴英语”的问题，口语表达能力不强，看得懂，讲不出。特别部分老教师很难完成英文教学。
（3）学时少：随着课程教学改革的深入，《液压传动与控制》课时多被压缩，一般只有32课时，大多不超过48课时。
3.《液压传动与控制》双语教学改革的探索
（1）教师是关键：双语教学既要求教师对知识能够很好地掌握，更要能用英文表达、讲解。集中一批有教学经验、英文基础好的中青年教师，由英语专业教师进一步加强培训。最后组织讲授公开课，由英语学院组织专家考核口语表达能力，由机械教研室组织考核专业知识，最后由学生代表对接受情况做出评估。综合评定，以满足开展双语教学的需要。
（2）教材选择是基础：选择一本合适的教材，是成功实施双语教学的基础。双语不是简单地把原来的教材翻译成英语。双语教材既要涵盖教学大纲内容，又要注意英文表达方式方法，符合国人阅读及学习习惯。考虑到地方本科学生英语水平现状及接受能力，选择国内专家编写的双语教材是比较合适的。为拓宽同学们的视野，选择一到两本原版教材作为参考书。
（3）改革是突破口：在学时不变的情况下，开展双语教学，必须进行改革。
首先，坚决保证课堂教学质量。课堂内容主要用英语讲解，特别是主要概念和定义。教学内容并未因为增加英文教学而减少，而且为了学生掌握最新知识，随着液压技术的发展，对内容进行必要更新。教学中采用的实例都用国内外最新的典型产品，直接用其产品英文说明书进行讲解。为此，我们根据英语教学需要，编写制作了中英文多媒体课件，及时对内容进行整合和更新。
其次，拓展教学时间。教学目标是掌握知识，教学不仅限于课堂教学，在当今网络时代，我们应善于运用新的技术手段，拓展教学时间与空间。为此，我们在学校网站基础上搭建了《液压传动与控制》教学网站。在教学网站上上传了电子版教材及教师上课的中英文课件，针对部分课时进行了教学录像，努力把网站建设成“不下课的课堂”。
最后，改变作业及考核方式。教学网站可以实现学生教师实时互动，及时解决学习中存在的问题。我们有意识地引导学生利用教学网站进行学习。要求学生课前登录网站预习，学生的作业及练习大都在网站上进行，大大缓解了课堂教学时间的压力。对学生考核时，教学网站登录时间占平时成绩的50%，实验占50%。
综上所述，文章总结了目前地方院校《液压传动与控制》双语教学存在的一些问题，提出了相应的改进方法，是对《液压传动与控制》双语教学的有益探索，对相关课程的双语教学改革也有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]牛国玲，臧克江，桂兴春，李彩花.《液压传动》双语教学实践与探索[J].牡丹江教育学院学报，2008（06）.
[2]张运真，梁博.液压与气压传动双语教学实践与探索[J].现代商贸工业，2010（21）.
[3]谈金祝，周勇军.过程流体机械课程双语教学的实践与探讨[J].化工高等教育，2011（05）.
液压系统的污染与控制 篇4
关键词：液压系统油液的污染危害控制,液压系统,污染与控制
近年来, 液压传动入了一个新的发展阶段。机械工程中液压油的应用越来越广泛。液压油是液压机械的血液, 具有传递动力、减少元件间的摩擦、隔离磨损表面、虚浮污染物、控制元件表面氧化、冷却液压元件等功能。液压油是否清洁, 不仅影响液压系统的工作性能和液压元件的使用寿命, 而且直接关系机械能否正常工作。液压机械的故障直接与液压的污染度有关, 因而了解液压油污染和掌握控制液压油污染是液压系统正常工作的保障之一。
1 液压油液被污染的原因是复杂的, 多方面的
不仅仅是内部的, 还包括外部的。油液的污染源可概括为系统残留的, 内部生成的, 以及外界的侵入。
1.1 潜在原因造成的污染
在液压设备设计之初, 就没能将污染的客观渠道堵死。首先, 没有合理选用滤油器。在泵的吸油口、重要元件的进油口、油箱的入口处均要设置不同精度的滤油器和合理的过滤精度。其次, 就是在制造、组装阶段、对元件和系统必须进行完全清洗。液压元件在加工制造过程中, 每一个元件都需要采用净化措施。再次在液压元件的制造过程中, 根据自身的条件可采用一些新的加工工艺, 如采用“喷砂”工艺可去除阀块内孔的毛刺等。为保证液压系统的可靠性和延长元件的使用寿命。元件组装时, 必须保持环境的干净, 所有元件装配时, 需采取干装配方式。
1.2 外界侵入物的污染
在液压系统工作过程中, 风沙、固体颗粒水、分、灰尘、潮气等外来污染物, 均可通过油箱透气孔和加油口以及阀门侵入系。通过液压缸往复伸缩的活塞杆及管路连接处、注入系统中的油液、溅落或凝结的水滴、流回油箱等各种渠道侵入液压系统, 使液压油污染。还有在加油换油和维修过程中带入的污染物。以及在液压系统的维修过程中, 粗放操作, 忽视了侵入物的污染, 甚至有的不用过滤器, 直接操作, 导致异物侵入。
1.3 液压油引入的污染物
大多数人认为, 新买来的液压油是干净的。其实这种看法并不完全不正确, 因为即使是新油, 也不可避免的含有污染物, 如盛液压油容器的涂料和镀层、注油软管的橡胶以及大气中的灰尘等都有可能进入油液。
1.4 再生污染
再生污染又称之为“二次污染”, 主要是由于液压传动系统在工作过程中, 零件磨损产生的残锈、剥落的漆片、磨损颗粒、腐蚀物、焊渣、过滤材料脱落的颗粒或纤维。在液压工作时, 液压油发生物理、化学、生物变化的生成物, 使金属腐蚀, 出现颗粒、锈片等均可造成再生污染, 从而加剧了其对液压系统的污染。
1.5 液压油也其它油混用
液压油中混入的其它品牌的液压油。由于不同品种、不同牌号的液压油其化学成分是不相同的。当液压油中混入其它品牌的液压油后, 就改变了其化学组成。那么在液压系统在工作时, 由于容积效率和机械效率而引起的那部分总效率损失全部转化为热量, 使液压系统的油温上升, 导致混合液压更加易氧化, 氧化后生成的多种有机酸, 促使油液中的酸值增加, 从而增加了其对金属的腐蚀作用。
2 液压油液污染对系统的危害
液压油液污染直接影响液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命。国内外资料表明, 液压系统的故障大约有70%是由于油液污染引起的。
2.1 污垢颗粒引起的危害, 对于泵类元件, 污垢颗粒会使泵体的滑动
部分磨损加剧, 出现使刮伤、咬死等现象, 影响其工作性能和效率, 同时也缩短泵的使用寿命。对于阀类元件, 污垢颗粒会加速阀体磨损, 卡紧阀芯堵塞节流孔和阻尼孔。对于液压缸, 污垢颗粒会加速密封件的磨损, 使泄漏增大。使用寿命大大缩减。
2.2 除了固体颗粒的危害外, 水分和空气的混入, 都会加速液压油的氧化变质。
产生气蚀, 引发如空、液压冲击、振动及噪声等现象。严重时会造成液压油的堵塞, 妨碍了液压油的流动, 严重影响液压系统的传动及其功能。
3 液压油污染的控制
3.1 控制液压油的工作温度
液压油的工作温度过高对液压装置的影响是十分不利的, 加速液压油本身的氧化变质, 导致产生各种杂质, 从而缩短了液压油的使用年限。一般液压系统的工作温度最好控制在30-60℃ (工机械液压系统则应控制在30-80℃) , 最高不应超过60℃, 必要时要加装油温冷却器帮助降温, 否则就会对油液系统造成破坏。确保系统中的油液有足够的循环冷却条件, 同时要经常注意保持冷却器内水量充足, 管道畅通。
3.2 油污控制
调查表明, 液压装置发生故障的原因中有70%是由于液压油使用管理不当所致。液压油在使用过程中, 对液压油污染进行有效的控制十分重要。应从源头控制液压油污染, 则可以购买过滤精度高、生产效率高的进口滤油车对液压油进行过滤。液压用油必须经过严格的过滤以防止固体杂质损害系统, 另外, 注意周围环境清洁。采用合适的滤油器, 这是控制液压油污染的重要手段。
3.3 使用监测仪器设备进行控制
对于液压系统油液污染进行实时监测是预防和早期诊断系统故障的最有效的方法之一。目前, 我国已研制和生产出不少关于冲洗、净化、检测及监测等装置及仪器。可以借助这些装置和仪器来提高对液压油污染的控制。同时还要定期 (每年1~2次) 取样检查液压油品质, 视情进行处理或更换液压油。
3.4 维护与保养
1) 加强油品管理, 保证油品的质量, 必须定期对库存油料进行检查。作业现场油桶放置必须保持清洁。
2) 通过检查油脂来确定是否该换油。因为不同的液压油有不同的使用寿命, 同一种液压油在不同设备, 不同的环境, 不同的维护条件下, 使用期限相差很大。
3) 在设备使用, 维护和保养过程中, 要注意减少环境污染。一个重要的方面就是在设备检修时, 不要造成污染, 所有零件必须认真清理、清洗、吹干, 所有工具和环境场地都要保持清洁, 关闭门窗防尘进入, 不能立即装配的零件油口要作临时密封保护。建立液压系统的一级保养制度。总之, 对于这些问题一定要严格加强监督和防范。
4 结语
液压油污染的控制是液压控制系统中一项复杂的工程, 我们应从液压系统的合理设计、精确制造以及积极维护等方面来控制液压油的污染, 以最大限度地减少由液压油的污染所导致的各种危害。从而提高液压系统的工作效率。S
列车电力传动与控制-第5次作业 篇5
李俊
201203909 ❶.比较两电平电压型逆变器和三电平电压型逆变器的区别。解答：⑴．结构上：两电平式逆变器可以把直流中间环节的正极或负极电位接到电动机上，结构简单，需要开关元件少；三电平式逆变器除了把直流中间环节的正极或负极接到电动机上外，还可以把直流中间环节的中点电位送到电动机上去。三电平式逆变器结构复杂，需要开关元件多。
⑵．功能上：三电平式逆变器相对于两电平式逆变器，电网电流波形更接近与正弦波，谐波分量减小，具有更好的输出性能和可靠性。
⑶．应用上：两电平式逆变器在电力机车应用广泛；而三电平式逆变器应用很少，如CRH2。
❷.简述变流器中间储能环节的作用及组成。
解答：①.电压型脉冲四象限变流器中间直流环节由两个部分组成：ⅰ.相应于2倍电网频率的串联谐振电路(也可以取消)；ⅱ.是滤波电容器
支撑电容器和过电压限制电路。②.在交—直—交流变流器中,中间直流储能环节的作用：ⅰ.是连接四象限脉冲整流器和负载端逆变器之间的纽带；ⅱ.起到稳定中间环节直流电压的作用；ⅲ.承担着与前后两级变流器进行无功功率交换和谐波功率交换的作用。❸.分析两电平式电压型逆变器的工作过程及输出特征。
解答：⑴.电压型两电平式六阶波型三相逆变器： ⅰ.工作过程：六阶波型三相逆变器中各相采用纵向换流，每次换流都是在同一相上下2个桥臂之间进行，每个开关元件在一个周期中导通180°电角度，其他两相也是如此，只不过三相对应元件相差120°电角度轮流导通，使VT1~VT6各元件每隔60°电角度轮换导通。在每一时刻都有3个开关元件同时导通，可能是上面一个桥臂，下面2个桥臂；也可能是上面2个桥臂下面一个桥臂。如下图所示：
ⅱ.输出特征：对于A相，当桥臂1导通时UAN=Ud/2；当桥臂4导通时，UAN=-Ud/2，即UAN的波形是幅值为Ud/2的方波。B、C相的情况与A相类似，其波形UAN,UBN,UCN相同，只是在相位上依次相差
120°。其线电压和相电压特性见上图所示。当逆变器按照六阶波方式输出时，其相电压波形为六阶波、线电压为矩形波。六阶波的变化趋势基本上接近于正弦波。当逆变器以六阶波电压对牵引电动机供电时其电流波形在负载电感的作用下将趋于平滑，其平滑程度将于六阶波的频率有关。当电压频率较高时，将获得接近于正弦波的电流波形，当电压频率较低时电流波形将与电压波形接近；频率越低电流波形也越接近六阶波，但其中的高次谐波成分也越多。如下图所示：
⑵．电压型两电平式三相PWM逆变器：
ⅰ.工作过程：逆变器电路采用双极性调制方式，a、b、c、三相的PWM控制共用一个三角形载波UC调制信号，Ura、Urb、Urc依次相差三分之一周期。三相控制规律相同。以a相为例进行分析，当UraUrc时，给上桥臂开关元件VT1以导通信号、下桥臂开关元件VT4以关断信号，则a相相对于直流电源假想中点N的输出电压UaN=Ud/2。当UraUrc时，给VT4以导通信号，给VT1以关断信号，则有UaN=-Ud/2。VT1和VT4的驱动信号始终是互补的。当给VT1(VT4)施加导通信号时，可能是VT1(VT4)导通，也可能是二极管VD1(VD4)续流导通，这要由感性负载中电流的方向来决定。
ⅱ.输出特征：相对直流电源假想中点N的各相电压波形，都只有2种电平，即Ud/2,-Ud/2。线电压
有±2Ud/
3、±Ud/3和0共5种电平组成。
❹.分析三电平式脉冲整流器的工作过程。当开关元件VT1和VT6导通时UabUd，当VT3和UabUaNUbN，线电压可有三种电平，即Ud,-Ud,0。和VT6导通时Uab0。逆变器输出相电压PWM波形VT4导通时UabUd,当开关元件VT1和VT3或VT
4解答：在整流(牵引)或逆变(再生)工况下UsUd、UsUd各对应1种导通回路。UsUd/
2、UsUd/2各对应2种导通回路。而Us0则对应着3种导通回路。根据脉冲整流器等效电路，若忽略Us与iN高次谐波，只考虑其基波Us1与iN1，则UN=iN1Z+ Us1,调整Us1的幅值和相位，可使iN1在4个象限内随意变化。在牵引工况下，iN1、UN同相位。在逆变工况下iN1、UN反相位。功率因数接近1。四象限脉冲变流器的就是按照这一基本原理工作、调节控制的。
⑴.牵引工况调节过程: 设系统原稳定运行于A点,此时iN1与UN同相位,二者夹角θ=0,功率因数为1。当负载增加时，中间直流环节电压Ud瞬时下降,同时Us1的幅值也下降,系统工作点由A点移至A’点运行,电流iN1与电压UN之间出现相位角,导致θ=θ1>0(假定顺时针方向为正,下同)；通过控制电路调整Us1的幅值及相位角φs使它们逐步增大，电流iN1与电压UN之间的相位角θ相应在减小，其工作点将由A’点调整到A’’点θ=0恢复到iN1与UN同相位。此时O A’’>O A输入电流iN1也相应地增加。系统将在A’’点建立起新的平衡状态适应负载增加。若负载减小时，Ud瞬时上升，Us1的幅值也瞬时上升，电流iN1与电压UN之间出现相位角，系统工作点由A点移至B’点运行，导致θ=θ2<0。
通过控制电路调整Us1的幅值及相位角φs使其减小，电流iN1与电压UN之间的相位角θ相应地在逐步增大，可将Us1由B’点逐步调整到B”点。θ=0，iN1恢复到与UN同相位。此时O B” ⑵.再生制动工况调节过程: 设系统原稳定运行于A点,此时iN1与UN相位相反,即φ=θ=180°、cosφ=-1。当再生制动回馈电能增加时Ud瞬时上升使得Us1幅值也瞬时上升,系统工作点由A点移至B’点运行电流iN1与电压UN之间的相位角θ顺时针转过一角度,将导致θ=θ2<180°。通过控制回路调整Us1的幅值| Us1|及φs，增大| Us1|减小φs（逆时针方向）可使B’ iN1与UN反相位。调整到B”，θ=180°，同时O B’’>O A,表明逆变过程输出电流增加，即回馈到电网的电流增加，以适应再生回馈能量的增加。 关键词：冶金机械;液压系统;污染;控制;措施 近几年以来，冶金行业设备运行的周期过长，工作环境十分复杂，其日常行业中的保养与维护工作的技术较大，保养任务过于沉重。在生产过程中，应当重视液压系统和冶金设备的维护。而液压系统具有体积小、功率大，易操作等多个特点，因此容易被广泛使用。从而如何更好地降低设备故障发生的几率，大幅度提升设备的服务期限，是目前主要的难题。本文主要分析冶炼机械液压系统的污染原因及具体的控制措施。 一、冶金机械液压系统污染的原因与危害 （一）冶金机械液压系统污染的原因 冶金液压系统在使用中发生污染的原因有三种，①外界污染物质的侵入，同时其粉尘颗粒会随伸缩的活塞杆或者油箱的通气孔等途径进入液压油当中。与此同时，在日常的维护和保养当中，操作人员轻易疏忽，会将拆装密封件等带入的橡胶、棉纱等污染物掉入油液系统中;②液压系统及相关元件在制造、装配、存储、运输中，系统本身就存在的原始污染物（磨料、毛刺、沙粒、飞边、焊渣、密封胶等）;③一般冶金机械液压系统是在高压、高温、重载的情况下，容易发生化学质变以及腐蚀金属的表层容易产生金属颗粒、锈滓等，同时，经过重载、高压容易使液压油剥落致金属表层颗粒，从而加速密封冶金机械的元件老化，产生污染。 （二）冶金机械液压系统污染的危害 ①由于空气当中潮湿的空气与水循环冷却，导致水和油液当中的氰化物、硫化物产生化学反应，出现酸性物质，侵蚀了机械部件，发生污染，从而出现腐蚀现象，以及水与油液发生乳化作用，容易使油液出现变质，严重影响了油液的润滑性能;②空气容易进入液压系统，在液压系统中存有游离和溶解状态这两种形式，一般游离状态的空气会产生气蚀，大幅度破壞元件的表层，造成液压系统出现噪音或振动;另一方面，它液压泵工作时也会出现气阻;③固体颗粒产生的污染最为常见，但危害较大。由于其分布的范围较广，极易使系统发生故障使液压系统受到多种程度的磨损，从而造成润滑与液压系统元件失效，以致交互工作难以顺利进行，继而发生故障。 二、冶金机械液压系统的污染控制措施 在如今的液压系统中，冶金机械液压系统的污染一般由内外两种因素共同导致。其主要的内因是由液压系统使用中的正常损耗，只能利用改进技术等多个方法进行降低，但是也不可能彻底将其消除。 （一）冶金机械液压系统的制造与安装过程中污染控制 目前，大部分的电液伺服常使用不锈钢质的无缝式钢管材料，其钢管之间很难使用螺纹来进行连接，同时，钢管与弯头等多个元件需要放在氢氟酸和硝酸的混合液中反复清洗，其主要目的是将管道内壁上的脏物去除。管道使用锯割而不使用砂轮进行切割，是尽可能防止产生过多的砂轮粉末。在进行焊接时，需要注意在不锈钢管端的位置处将坡口打好并去掉毛刺，然后将其较为干净的处理。以及在焊接时，尽可能使用氩弧进行旱接，最大程度降低熔渣的产生;此外，当拆除液压油管时，需要将接头保持开口朝上的方向。与此同时还需要使用堵头堵住接头的开口，以防止液压系统中的油液过多流失，同时，也能一定程度上有效减少污染物的侵入和防止相应的危害。 （二）采用科学、合理的方法，选择与使用过滤器 一般情况下，在设计机械的初期阶段，需要整体、综合考虑机械工作的外部环境，合理选用适合的过滤器。倘若使用过高精度的过滤器，会导致过度浪费，但过滤器的精度过低又会一定程度上降低所使用器件的寿命。如果想冶金机械液压系统的工作效率高、性能及稳定性好，那么必须要为其设计一个合理、良好的控制污染度的冶金机械液压系统。具体如下：首先，对于一般的冶金机械液压系统，在设计的时候，其过滤器的精度为18-20μm。对于电液伺服系统，其过滤器的过滤精度一般为10μm;以及对于冶金机械液压系统所使用的过滤器，其过滤精度远比实际流经系统的流量大些。倘若所使用的过滤器的流量小于其额定，那么其过滤器所能承受的压力差则会降低，以及进入系统的很多污染颗粒则能被很好的过滤，同时，其冶金机械液压油的清洁程度也随之大幅度提升;其次，如果并联使用液压系统，那么其使用的效果会更好。因为，一旦将液压系统进行并联以后，所经过的每个过滤器的液体流量则会降低，如此一来，冶金机械液压系统的清洁程度则会大幅度提升。同时，对于液压系统而言，如果使用性能比较高的过滤器，在过滤时，则可进行分级过滤。此外，为了很好的防止过滤器被过度堵塞而发生变形情况，则需要对其定期更换。最后，将过滤器选好以后，还需要依据相关要求，在机械上实行正确安装过滤器。普遍情况下，都会将过滤器安装在吸油回路之上。因为这样能很好地清除即将进入但是还未深入到泵中的污染物。倘若冶金机械液压系统的精度要求过高，还能借助吸油回路安装一个粗滤器并在机械液压管路的上端设置一个精滤器进行实现。 （三）加强维护和保养强液压系统 1、合理、科学控制新油液的污染 现阶段，如何合理控制新油液的污染是当前首要的问题。在加入新油液的前期，需要对其进行合理检测，并且能够实行三级过滤，让油液的污染物尽可能符合电液伺服阀NAS6级的相关要求。总之，合理控制新油液的污染，能大幅度降低电液伺服阀清洗和更换的频率，一定程度上提升机械设备运行的可靠性。 2、循环、定期冲洗 对机械设备进行反复冲洗，普遍有在线和离线两种状态。离线冲洗的时候，需要将电液伺服阀和其他的液压部件进行断开，并将软管和硬管进行连接，利用过滤器对管路实行循环冲洗。当冶金机械液压系统满足标准的时候可以进行在线冲洗，可以将电液伺服阀以及其他的液压部件接入到系统当中，进行反复冲洗。同时，也应该对油箱进行定期清洗，并需要更换滤油器，把油箱内部的油污及时清除，以很好的防止外部污染物深入到油箱当中。 3、更换元件和降温工作 当系统运行时，需要及时做好相应的降温工作，以尽可能避免油温过高。一旦液压油液的温度过高，极容易增加金属磨损程度，间接加快部件老化的速度，同时，也很容易产生液压系统的污染和泄漏。一般情况下，一应该将工作油温控制小于55℃为宜。同时，对出现磨损的元件需要及时进行更换，以免元件和活塞之间出现缝隙，导致油液的外泄和污染物的侵入。 结束语 冶金机械在冶金行业当中是最为常用的设备，然而冶金机械所在的工作环境普遍恶劣，在安装和使用中易使液压系统发生污染，严重影响了其正常使用的功能。因此，需要合理、科学控制新油液的污染、定期更换元件、降温工作及循环冲洗，从而有效控制污染问题的产生。 参考文献： [1]赵秀.煤矿机械液压系统油液污染的控制浅谈[J].内蒙古煤炭经济，2013，04（4）：76-80. [2]姜海，姚喆.车辆液控系统油液污染的检测与控制[C].//第十二次全国机械维修学术会议论文集.2011：62-64. [3]郭强.煤矿机械液压系统油液污染的控制方法探究[J].知识经济，2014，05（5）：81-82. [4]王强.工程机械液压系统油液污染与控制分析[J].建材发展导向（下），2013，05（5）：240-241. 车辆流体传动与控制课是车辆工程专业的一门专业基础课,是汽车设计等专业课的先修课程,旨在培养学生了解和掌握流体力学的基础知识、液压、气压和液力传动的基本原理、系统组成和设计分析计算。此课程还使学生了解车辆上一些典型液压、气压、液力机构的应用,将来学生在从事车辆设计、制造、维修、检测等工作时具有分析解决液压气动液力问题的基础和初步能力。车辆流体传动课程具有理论与实际密切相关的特点,例如课程前面涉及流体力学的基础理论知识,后半部分涉及工程中尤其车辆工程中具体液压气动液力系统,如ABS液压系统、自动变速器液压系统、空气悬架和液力变矩器等典型系统。为了适应新时期工程技术的发展,以培养学生实践工作和动手能力,同时锻炼学生创新能力为本课程建设目标,对课程教学方法进行探讨完善,提高课程的教学效果。 二、课程教学方法探讨 1.上好第一次课:即在第一次课时介绍好这门课程的脉络,要讲清楚这门课程的学习意义,激发学生学习这门课程的兴趣。要借助多媒体等手段生动地展示生活、工程中常见的典型液压、气压系统,要使学生明白流体传动是与机械、电气传动并列的而且是工程中尤其是基础设施建设中一种必不可少、不可替代的传动方式。学生学好流体传动与控制这门课程,他们的工程世界将会再建一城。我们在教学中列举地铁建设中的大型盾构机及其关键的液压系统,使学生了解液压技术的强大。总之通过第一次课的介绍,要激发学生热情,鼓励学生“技术立业”,做工程知识全面、懂液压传动的汽车工程师,鼓励学生通过学习感受液压工程技术的强大与雄壮。 2.举例式教学:在车辆流体课的课堂讲授教学中要将举例常态化,通过例子加深学生的理解。要联系日常生活的例子,尤其联系工程中的实例。有时讲十句百句不如讲一个实例,例如在讲到液体粘性随温度变化时举日常生活中的米粥在高温时发稀而黏度小,而在低温时活力下降而凝在一起因此黏度增大的例子,通过这个例子就使学生很容易记住温度对粘性的影响。在讲到双向液压锁时要把后面的汽车起重机部分的相关知识点拿过来,通过汽车起重机竖直支腿的液压缸的工作过程说明为何需要液压锁。在讲到流体连续性时,以大河流动为例:河面较宽时河水流速较慢而河面较窄处水流较快,这是流体流动连续性的体现。在讲到流线、流管和流束时,以捆扎包装的花束为例来说明,使学生对这三个概念有一个对比的认识。要多尝试用工程的实例以及生活常见现象、生活经验帮助理解记忆。 3.设问式教学:对于流体这门技术性特别强的课程,里面涉及很多具体结构,要多作设问,问问学生为什么是这样,而不是那样,如果那样,又会怎么样。通过设问引发学生的思考,让学生感受设计者的意图和设计的精巧之处。例如在讲到压力基本回路中溢流阀的限压安全保护作用时,问问学生如果系统超载,同时溢流阀实效,系统会怎样。例如讲到液控单向阀的图形符号时,问问学生为何液控单向阀外画个方框,另外在讲到换向阀图形符号里面的箭头不一定表示真实流向时,问问学生,既然不代表真实流向,那么干脆不画箭头好不好,激发学生思考。 4.翻转式教学:有时要提问学生在座位处回答,同时鼓励学生上台来讲。在讲到一些阀的结构、或者基本液压回路时,如果阀或回路的结构不是很复杂,难度适中,可以先让学生预研几分钟,然后点学生上台来“当老师”给同学们和老师讲,通过角色翻转促使学生积极思考,锻炼学生自学能力和表达能力。 5.讲授与自学相结合:大学课程不能采用满堂灌式的填鸭式教学,这早已经是人们的共识,课堂上采取讲与学生自学相结合,在理顺车辆流体课程知识结构和内在联系之后,合理安排好教学节奏,宜将讲授和自学部分穿插结合,简单易学、非重点内容安排学生自学,做到重点突出、详略得当,讲授与自学相结合,实现教师为主导、学生为主体的学习方式,利用有限学时最终使学生形成完整且有效的知识结构和体系。 6.有效利用网络、MOOC教学等现代教学学习手段,把课程中的重点、难点做成独立的电子课程,供学生课后上网学习,早在五年前课程团队就自行开展了流体传动课程教学网页的开发,申请了课程教学网络平台的建设项目,为重点课程制作平台提供优质教学资源,只有通过网络教学才能实现各种资源的共享,起到示范作用,为课程的建设提供方便。当前利用学校提供的强大的课程学习中心平台,课程平台的内容包括主要有师资队伍介绍、课程教学大纲、课程简介、多媒体课件、习题、实验指导书、教师和学生互动平台、自测平台等项目,形成较完备的网络教学环境,达到知识网络共享,为学生提供一个自主学习的平台。 7.加强实验实践教学,实验实践教学是巩固课堂教学的有效方法,我们在原有ABS实验台、汽车气压制动实验台、各种车辆液压气压元件、液力变矩器实物教具等基础上,在2010年新购进了PLC液压教学实验平台、可以完成各种液压、气动基本回路的连接与控制实验。增强了实物教学硬件部分并与PLC等控制方法结合加强学生的课程学习。自编了车辆液压传动与控制实验指导书,该实验教材针对目前开设的实验课程,分别进行实验指导。目前在实验课程的进行中,将基于新试验台增加设计型实验、综合性能实验,提高学生的学习兴趣和感性认识,注重学生的学习积极性、主动性、独立学习、独立设计、实际动手能力的培养。进一步进行开放式性能实验,培养学生创新思维和综合实践能力和素质。 8.结合课程开展本科生科研训练项目,利用本门课程知识并结合机械原理、机械设计等知识组织学生开展车用或者一般的液压、气动、液力系统的设计。这种训练项目还可以利用大学生创新创业训练项目、大学生科研训练项目的资助进行。车辆流体传动与控制课程最大的特色是:它不仅在内容上与各专业课程紧密相扣,而且与生产实践联系紧密。因此,授课教师往往能将该课程建设、实验室建设、毕业设计、课题研究等相互配合、彼此促进,收到事半功倍的效果,结合实际科研项目、大学生创新创业项目以及指导毕业设计,使学生在实战能力上得到实在的提高。 9.教师的学习与提高,车辆流体传动与控制技术的发展与时俱进,要求授课教师也要不断更新知识,提高认识,不断了解这一领域的发展方向和趋势。在每一轮的课程教学中,要尽力引入新的内容。教师自己要热爱这个课程,热爱这个本职工作,在每一轮甚至每一次课前都要思考如何进一步把这门课程提高,思考改进幻灯片,思考改进讲法和内容,从各方面多角度地思考改进课程。几年来本课程教师团队通过参加车辆工程年会等形式积极参与各院校在课程的教学研究、教学改革、教材规划和建设等方面的研究、交流和研讨,了解国内教学的基本情况,对指导、推进教学工作起了积极作用。课程团队将根据当今的科技动态和生产实际,及时地对教学内容加以补充,扩大学生的知识视野,缩小理论与实际的差距。 三、结束语 以上是讲授车辆流体传动与控制课程的点滴浅见,总之车辆流体传动与控制课程是一门实战性强且很有趣的专业基础课,为教师提供了很大的空间,未来将继续探讨这门课的特点和规律,与时俱进调整课程的教学内容,加强教学和实践教学环节,完善多媒体教学课件,大力进行教学方法改革,完成课程的网络化建设,进一步提高教学质量,努力把车辆流体课建设成精品课程。 参考文献 [1]郭温,周小勇,蔡霞,赵孟文,王芳.液压与气动技术课程教学改革探索[J].西安航空学院学报,2015,33(3). [2]杨洁,杨云,瞿珏,王崴,高虹霓.微课程在液压技术课程教学建设中的应用研究[J].高教学刊,2016,(5). 关键词：液压技术,泄漏故障原因分析,故障控制与排除 一、泄漏的危害 漏油、漏水、漏气这三漏问题至今依旧是机械设备无法根除的难题, 尤其是液压系统的泄漏会影响系统工作的安全性、可靠性, 造成液压油的浪费、周围环境污染、增加设备的停工时间、降低生产效率, 所以找出泄露原因, 进而解决液压系统泄露问题势在必行。 二、泄漏的因素 1、液压系统固体颗粒污染, 导致密封件及配合件相互磨损 2、密封件在安装调试时的不当 3、冲击和振动造成管接头松动 4、打开液压系统清理时的进入杂质 5、油温过高及橡胶密封与液压油不相容而变质 6、在管线开裂重新焊接过程中产生锈皮杂质等污染 7、系统压力过高时导致刺漏。 三、泄漏因素及控制措施 对引起系统泄漏的因素的分析可以看出, 系统固体颗粒污染和密封件质量的保证是造成泄漏很重要的两个原因。如何做好这两方面的工作是解决液压系统泄漏的重中之重。 1、液压系统固体颗粒污染的分析和控制 (1) 液压系统污染物的来源液压系统的污染源主要有潜在污染物、再生污染物和浸入污染物。液压系统中的污染物的类型大致可分为固体颗粒、空气、水、其他物质等。其中, 固体颗粒污染发生的最为普遍。 (2) 固体颗粒的组成、产生原因及危害 (1) 固体颗粒的组成 主要由管路中的锈蚀剥落、密封橡胶制品颗粒、机械本体摩擦产生的金属粉末、空气中粉尘、清洁油路或者加注液压油时所用的抹布掉落的纤维等组成。 (2) 固体颗粒的主要来源 1) 系统硬管管道内壁附着的片状铁锈, 酸洗后残留在管内的化学药品类; 2) 硬管在切割和套丝等加工过程中存留的铁屑; 3) 密封件、密封圈残渣; 4) 高压软管总成内部灰尘及部分接头部位残留胶状碎片; 5) 液压系统装配现场由于环境因素进入管道内部的泥浆粉尘等, 这种情况并不多见; 6) 液压元件内部存留的型砂残留物、加工铁屑、密封残渣等。 (3) 固体颗粒污染的危害 1) 粘着和堵塞过滤器孔眼和各种间隙、通道 2) 破坏润滑油膜, 增大机器的摩擦力和磨损 3) 加速密封材料磨损, 增加外泄漏量 4) 部分或全部堵塞液压元件的孔隙, 使控制元件动作失灵 5) 颗粒中的金属和金属化合物粒子会对油液的氧化, 导致密封件或运动部件磨损加剧, 使泄漏发生。 当元件的间隙被固体颗粒所淤塞, 会产生磨损的链式反应, 使系统元件进一步磨损, 产生更多的固体颗粒。 (3) 防污措施 (1) 加油时 液压油必须过滤加注, 且有专用加注工具。 (2) 保养时 拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检测孔、液压油管等部位, 造成系统油道暴露时要避开泥浆药品飞扬的时候, 拆卸部位要先彻底清洁后才能打开 2、密封件质量保证 (1) 减少动密封件的磨损 (1) 尽量消除活塞杆和驱动轴密封件上的侧向载荷, 保证力传动的单一方向; (2) 使用防尘圈、防护罩和橡胶套保护活塞杆, 防止磨料、粉尘等杂质进入; (3) 选取合适的过滤装置以防止粉尘在油液中累积; (2) 设计及制造缺陷的解决方法 (1) 液压元件外配套的选择在液压系统的泄漏中起着决定性的影响, 要充分考虑加工精度和配合间隙。 (2) 合理设计安装面。 (3) 在送修过程中要防止关键表面磕碰、划伤 (3) 减少冲击和振动 (1) 使用减震支架固定所有管子以便吸收冲击和振动 (2) 尽量减少管接头的使用数量 (3) 使用直螺纹接头, 三通接头和弯头代替锥管螺纹接头 (4) 针对使用的最高压力, 严格按照规定的扭矩上紧螺栓和堵丝的扭矩 (5) 正确安装管接头。 (4) 对静密封件的要求 静密封件在刚性固定表面之间防止油液外泄。安装好的密封件到一定挤压产生变形应填塞配合表面的微观凹陷, 并把密封件内应力提高到高于系统最高压力。 (5) 控制油温防止密封件变质 密封件过早变质可能是由多种因素引起的, 一个重要因素是油温过高。温度每升高10℃则密封件寿命就会减半, 所以要合理使用液压设备, 控制液压系统温度在合理范围, 避免密封件因高温老化变质, 造成系统泄漏, 影响使用。 结论 泄漏产生的原因和主要部位在液压系统中, 从元件到辅件, 从油箱到液压泵、液压缸等各个环节, 都可能存在泄漏问题, 造成泄漏的原因也很多, 本文强调以下几个方面:1、振动和冲击。2、由间隙变大而使产生泄漏或者使得泄漏增加。3、从实际使用中发现, 液压系统中的颗粒物污染是加剧间隙增大和密封件失效的重要原因。 油液的清洁、油液的注入、油液的过滤;元件的清洁、装配的清洁、装配的规范;调试及工作中的正确使用等都是对液压系统的保护, 同时降低了泄漏的可能性。泄漏的控制大致可从油液、元件、使用三方面来保证, 而保持液压系统的清洁无污染, 是维系系统的设计使用寿命并可有效控制泄漏的简单易行的措施。 参考文献 [1]徐灏:《机械设计手册》 (第五卷) , 机械工业出版社出版, 1995年。 [2]马福安:机修手册 (第7卷、第8卷) , 机械工业出版社出版, 1993年。 位置控制系统(APC)是各种AGC控制算法的执行机构,因此,APC的性能直接影响到整个AGC系统的控制性能,是AGC系统的核心。构成一个完整的APC系统的动态元件,包括轧机牌坊、辊系、压下油缸、供油管道、回油管道、伺服阀、位置传感器和位置调节器等。二十辊精轧机APC其控制框图如图1所示。 2APC机理模型分析 通过对APC系统各组成环节的机理分析,可以建立APC系统的机理模型。 a) 液压缸基本方程:油缸负载可以按积分环节及二次振荡环节考虑[1],其输入信号为流量ΔQL,输出信号为位置信号ΔY,其传递函数为: undefined(1) undefined(2) undefined(3) 式中:A——油缸面积,cm2; m——运动部件质量m=G/g,kg; G——运动部件重量,(kg·s2)/cm; g——重力加速度g=980cm/s2; h——油缸的油液高度3cm; v——油缸的油液容积v=Ah, cm3; ω——油缸负载的液压固有频率; δ——油缸负载的液压阻尼系数; β——油液的弹性模数β=7000kg/cm2。 b) 伺服阀基本方程:当液压执行机构的固有频率ωh高于50Hz时,伺服阀的动态特性可用二阶环节表示: undefined(4) undefined 式中:Q0——伺服阀空载流量; IC——伺服阀输入电流信号; KV——伺服阀流量增益; ωv——伺服阀固有频率; ξv——伺服阀阻尼系数; S——拉普拉斯算子; I0——伺服阀额定电流。 上述伺服阀参数Q0, I0, ωv, ξv可从伺服阀样本中查到。 c) 位移传感器:位移传感器可视为比例环节: undefined(5) 式中:Kf1——位移反馈系数。 d) 位置调节器:位置调节器采用PI调节器时,其动态传递函数为: undefined(6) 式中:Kp——PI调节器比例系数; Ti——PI调节器积分时间常数。 系统的开环传递函数为: undefined 系统的闭环传递函数为: undefined(8) 将下列参数带入式(7): A=πd2/4=π(12.72-6.352)/4=126.7cm2 G=2700kg; h=3cm undefined(按经验取) Kh=1/A=7.89×10-3cm-2; ωv=680L/s ξv=0.7; Q0=38L/min=633mL/s; I0=40mA=0.04A;undefined; Kp=100; Ti=0.06s; Kf1=10V/m。 可以得到位置控制系统的开环传递函数为: undefined undefined 3 APC控制系统程序分析[2] APC控制系统主要由调节器、伺服阀、液压缸及辊系负载、SONY磁尺构成,位置设定值由FF-AGC, S-AGC, MF-AGC, FB-AGC调节输出叠加而成,同时,可以进行手动给定设定值。由于压下油缸位移与工作辊位移存在一定的比例关系(一般为20∶1),上述设定值与之相乘后作为最终的油缸位置设定值。 APC方框图如图3所示。 程序模块如图4所示。 油缸位置设定值经过限幅器LIM分别输出到驱动侧P调节器和操作侧PI调节器。AGC油缸实际位置信号由SONY传感器输出,经CFC系统功能块NAV读入,作为操作侧PI位置调节器的反馈信号。驱动侧油缸实际位置信号由MTS传感器输出,经CFC系统功能块NAV读入,作为驱动侧P位置调节器的反馈信号。正常轧制时PI位置调节器的输出值经过选择开关NSW1连接到D/A转换器,转换后的模拟信号输出到伺服阀。通过设置D/A转换器不同的偏置值,用于辊缝的快速打开。 4 结论 以引进设备的消化吸收和国产化研究为背景,首先通过建立APC控制的机理模型,分析了影响APC控制性能的主要参数。其次通过消化吸收设备的控制技术资料和控制程序,对APC控制原理进行了详细的分析,为进一步的研究和保障设备的正常运行打下了较好的基础。 参考文献 [1]王春行.液压伺服控制系统[M].北京:科学出版社,1989. 1.1 固体物污染: 指液压元件以及管道、油箱在制造、储存、运输、安装、维修过程中, 带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片、油垢、棉纱等, 当污染物颗粒尺寸大于元件或系统的小孔时, 会堵塞小孔;而颗粒不大的, 如果其数量多, 会引起淤积堵塞性的故障。这些颗粒的尺寸等于或小于运动副间隙时, 会进入间隙, 使运动副表面划伤, 其作用相当研磨剂, 加速运动副表面的磨损。其结果使液压元件的泄漏增加, 使液压泵、液压马达和液压缸的容积效率降低, 控制系统刚性减少, 回油滤芯堵塞严重时, 会被击穿, 失去过滤作用, 造成系统的恶性循环。 1.2 侵入物的污染: 指周围环境中的污染物, 例如空气、尘埃、水滴等通过一切可能的侵入点, 如外露的往复运动活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所造成的液压油液污染;还如维修过程中不注意清洁, 将环境周围的污染物带入, 甚至不用过滤器, 过滤器几年不清洗、滤网不经常清洗、换油或补油时不注意油的过滤、脏的油桶未经过严格的清洗就拿来用, 从而把污染物带入。 1.3 液压油中混入的其它油品。 不同品种、不同牌号的液压油其化学成分是不相同的, 当液压油中混入其它油品后, 就改变了其化学组成, 从而使用其性质也发生变化。 1.4 污染度等级: 工作介质的污染用污染度等级来表示, 它是指单位体积工作介质中固体颗粒污染物的含量, 即工作介质中所含固体颗粒的浓度。为了定量地描述和评定工作介质的污染程度, 国际标准化组织的标准ISO4406中已经给出了污染度等级标准。 2 液压油污染的危害 2.1 固体颗粒和胶状生成物堵塞过滤器, 使液压泵吸油不畅、运转困难, 产生噪声; 堵塞阀类元件的小孔或缝隙, 使阀类元件动作失灵。 2.2 微小固体颗粒会加速有相对滑动零件表面的磨损, 使液压元件不能正常工作;同时, 它也会划伤密封件, 使泄漏流量增加。 2.3 水分和空气的混入会降低液压油液的润滑能力, 并加速其氧化变质; 产生气蚀, 使液压元件加速损坏;使液压传动系统出现振动、爬行等现象。 3 污染的控制 为了延长液压元件的使用寿命, 保证液压传动系统的正常工作, 应将液压油液的污染程度控制在一定的范围内。一般常采取如下措施来控制污染: 3.1 消除残留物污染: 液压系统组装前后, 应对零件进行清洗。 3.2 减少外来的污染: 为了减少液压系统的污染源, 改善设备的运转环境, 加强粉尘治理, 减少工作现场的粉尘。油箱通大气处要加空气滤清器, 向油箱灌油应通过过滤器, 维修拆卸元件应在无尘区进行。 3.3 滤除系统产生的杂质: 根据系统和元件的不同要求, 分别在泵的吸油口、压力管路、泵的吸油管路、回油管路、伺服阀或调速阀的进油口处, 按照要求的过滤精度, 设置过滤器, 选用过滤器时还要考虑纳垢能量。在精度相同的情况下, 应尽量选用滤油面积大的过滤器。应定期检查过滤器的滤网有无破裂, 若有破裂要及时更换, 对变质油和清洁度超标油禁止使用, 油箱内壁一般不要涂刷油漆, 以免油中产生沉淀物质, 为防止空气进入系统, 回油管口应在油箱液面以下, 液压泵和吸油管应严格密封。应根据需要, 在系统的有关部位设置适当精度的过滤器, 并且要定期检查、清洗或更换滤芯。 3.4 控制液压油液的工作温度: 在没有特定要求的情况下, 可有限考虑选用体积式调速回路, 此种调速回路温升小、效率高;用扩大油箱容量和通风自然冷却来缓解油温的升高;另外还可以采用双油箱结构方案, 以实现不同温升情况下的油温调节;当系统功率损失较大, 发热量大而结构又不允许有较大的油箱容量的情况下, 可采用冷却器进行强制冷却。 3.5 加强液压系统的维护保养和管理 3.5.1 选择合适的液压油。 要根据液压系统的特点和使用环境, 选择合适的液压油, 首先要求具备合适的粘度、合适的固体颗粒污染等级, 其次, 要考虑液压油的抗氧化性、抗乳化性及是否有耐磨添加剂等, 此外, 还需考虑液压工作介质与元件金属材料及其密封材料的相容性。 3.5.2 加强油品管理。 为保证出库油品的质量, 必须定期对库存油料进行取样化验。新油入库时应化验, 不合格的油品不准入库;油应妥善保管;建立液压设备“用油卡”;油液转筒或注入时应过滤;并注意油桶、注油口、漏斗口等容器的清洁。 3.5.3 加强运行巡视, 经常定期检查并按时清洗滤芯、油箱、管道和元件内部的污垢, 定期更换滤芯。 建立液压系统一级保养制度;可以从滤芯的堵塞快慢来粗略判断液压油的污染程度, 要注意油温、油位、压力的变化。油温过高将加速油液老化, 发现油温不正常时, 应检查冷却系统是否有故障;油位过低会使吸油困难, 并引起噪声和气蚀, 油位降低过快说明系统中有不正常的泄漏;压力不稳, 说明滤油器或油位油问题。 3.5.4 通过检查油质来确定是否该换油。 因为不同的液压油的使用寿命不同, 同一种液压油在不同的设备、不同的环境、不同的维护条件下, 使用期限相差很大。常用来检测液压油污染度的方法有以下几种:铁谱分析法、光谱分析法、重量分析法、自动颗粒计数法、目测法和比色法。换油时要清洗油箱, 冲洗系统管道元件。为了有效地控制液压系统的污染, 以保证液压系统的工作可靠性和液压元件的使用寿命, 国家制定的典型液压元件和液压系统清洁度等级见表。 4 结论 通过了解液压油污染所带来的危害, 学习如何控制液压油污染的方法, 在日后的实际工作中, 加强液压油的管理工作, 杜绝因污染造成的损失, 大大提高系统性能的稳定或元件的使用寿命, 降低大量的人力、物力, 提高设备的开动率。 参考文献 [1]薛祖德.液压传动.中央广播电视大学教材[M].1992, 15;112. [2]洪清池.机械设备维修技术[M].南京:河海大学出报社, 1991, 2570-260. [3]李昌熙, 齐石.矿山机械液压传动[M].北京:煤炭工业出版社, 1985, 16;272. [4]梁杰, 王慧君等.液压与气动控制.[J]北京, 人民交通出版社1999, 11 (2) : [5]王春行.液压控制系统, 北京:机械工业出版社, 2000.浅谈冶金机械液压系统的污染与控制 篇6
车辆流体传动与控制课程教学探讨 篇7
液压系统泄漏的因素与控制 篇8
轧机液压位置控制系统分析与设计 篇9
浅谈液压油的污染与控制 篇10
