跪求题为《液压传动技术在自动化生产中的应用》的论文
液压传动控制系统
液压传动控制是工业上经常使用的一种控制方式，利用液压来完成能量传递的过程。由于液压传动控制方式的灵活性和方便性，液压控制在工业界得到了广泛的重视。液压传动是研究以加压流体为能量介质实现各种机械和自动控制的学科。液压传动就是利用这个元件组成各种控制回路，再将几个回路有机地组合成一个传动系统，完成一定的控制功能来完成能量的传递、转换和控制。
从原理上讲，液压传动所依据的最基本的原理是帕斯卡原理，也就是说，液体的压力在任何地方都是一样的，这样在一个平衡的系统中，作用在较小的活塞上的压力相对较小，而作用在较大的活塞上的压力相对较大，可以使液体保持静止。因此，通过液体的传递，可以获得不同两端的不同压力，从而达到转换的目的。我们经常看到的液压千斤顶就是利用这个原理来实现传力的。
液压传动的基本原理
液压传动中需要的元件主要包括动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的元件，主要包括各种液压泵。液压泵的工作原理是容积变化，所以也俗称容积液压泵。齿轮泵是最常见的液压泵，它通过两个啮合齿轮的转动使液体运动。其他液压泵包括叶片泵和活塞泵。选择液压泵要注意的主要问题包括能耗、效率和降噪。
液压执行机构是将液压泵提供的液压能转化为机械能的装置，主要包括液压缸和液压马达。液压马达是一种与液压泵做相反功的装置，即液压的能量转换称为机械能，从而对外做功。
液压控制元件用于控制液体流动方向、压力水平和预期的流量控制，以满足特定的工作要求。正是由于液压控制元件的灵活性，液压控制系统才能完成不同的活动。液压控制元件按用途可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。按运行方式可分为手动控制阀、机械控制方式和电动控制阀。
除了上述元件外，液压控制系统还需要液压辅助元件。这些部件包括管道和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上装置，我们可以建立一个液压回路。所谓液压回路，就是由各种液压装置组成的相应的控制回路。根据不同的控制目标，可以设计不同的回路，如压力控制回路、速度控制回路和多缸工作控制回路。
根据液压传动的结构和特点，在液压系统的设计中，首先要对系统进行分析，然后绘制系统原理图，原理图用液压机械符号表示。然后通过计算选择液压元件，完成系统的设计和调试。在这个过程中，原理图的绘制最为关键。它决定了设计系统的质量。
液压传动的应用性很强，如装卸堆垛机的液压系统，作为仓储机械，实现现代化仓库中纺织袋、油桶、木桶的机械化装卸。也可用于万能外圆磨床液压系统的生产实践。这些系统的特点是功率大，生产效率高，稳定性好。
液压作为一项应用广泛的技术，有着广阔的发展前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以与智能控制技术、计算机控制技术等技术相结合，使其在更多的场合发挥作用，也可以更加熟练、灵活地完成预期的控制任务。
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递更多的动力，而且要求设备具有更高的效率和更长的寿命。还希望在变速调节、差速、改变输出轴旋转方向和反方向传递动力方面有良好的能力。因此，采用什么样的传动方式，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不得不面对的课题。特别是近年来，随着我国交通、能源等基础设施建设进程的快速发展，建筑建设和资源开发规模不断扩大。工程机械在市场需求大幅提升的同时，也面临着更加恶劣的工作环境和更加复杂的工作条件带来的挑战，这进一步推动了对其行走驱动系统的深入研究。
本文试图从技术组成和性能特点的角度，探讨液压传动技术在工程机械行走驱动系统中的发展和规律。
2.基于单一技术的传输模式
起初，工程机械的行走系统主要采用机械传动和液压机械传动(全液压挖掘机除外)。现在工程机械的行走驱动装置中也出现了液压和电力驱动的传动方式，充分说明了科技发展对该领域的巨大推动作用。
2.1机械传动
纯机械传动发动机平均负载系数低，只能逐步改变，布局方式受限。但由于其在稳态传动效率和制造成本低方面的优势，在调速范围相对较小的一般客货两用车和对经济性要求严格、工作速度恒定的农用拖拉机等领域仍占据主导地位。
2.2液压传动
机械传动中的离合器被液力传动中的变矩器所取代，具有分段无级调速的能力。其突出优点是具有接近双曲线的输出扭矩-转速特性，与后动力换挡机械式变速器能自动匹配负载，防止动力传递过载。液力变矩器的高功率密度、低负载应力、低批量生产成本等特点，使其广泛应用于大中型土方机械、起重运输机械以及汽车、坦克等高速车辆。但其特性匹配和布局有限，转矩变化范围小，动态制动能力差，不适合要求速度稳定的场合。
2.3液压传动
与机械传动相比。液压传动更容易控制其运动参数(流量)和动力参数(压力)，液压传动比液压传动具有更好的低速负载特性。液压传动以其传动效率高、恒功率输出控制、功率利用充分、系统结构简单、输出速度无级调速、正反转操作、速度刚性高、易于实现动作等突出优点，在工程机械中得到了广泛应用。几乎所有的工程机械设备都能看到液压技术的痕迹，很多已经成为主要的传动和控制方式。极限负载调节闭环、发动机调速恒压恒功率联合调节变量系统的发展，为液压传动在工程机械行走系统中的应用提供了广阔的发展前景。
与纯机械和液压传动相比，液压传动的主要优点是调节方便，布置灵活。发动机、驱动轮、工作机构等部件可根据工程机械的需要布置在合理的位置。当发动机在任意调度转速下工作时，传动系统都能发挥更大的牵引力，传动系统在较宽的输出转速范围内仍能保持高效率，并能轻松获得各种优化的动力传动特性，以适应各种工况。高速移动机械中使用的闭式油路行走液压驱动装置可以无级调速，使车辆起步柔和，变速迅速，改变行走方向无冲击。这种性能对于运行中需要频繁起步换挡、频繁穿梭的车辆来说，是非常有价值的。但是，与开路相比，闭路的设计、安装、调试和维护具有更高的难度和技术要求。
电子技术与液压技术相结合，可以方便地实现液压系统的各种调节和控制。计算机控制的引入和各种传感元件的应用，大大扩展了液压元件的工作范围。通过传感器监测工程车辆的各种状态参数，通过计算机运算输出控制目标指令，实现车辆在整个工作范围内的自动控制，使机器的燃油经济性、动力性和作业生产率都达到最优值。因此，液压传动可以使工程机械容易实现智能化、节能环保，已经成为当前和未来工程机械的发展趋势。
2.4电力驱动
电驱动是内燃机驱动发电机，发电机产生电能使电机带动车辆的行驶部分运动，电机轴的转速和转向由电子调节系统调节，具有减速比范围大的优点，输入元件(发电机)、输出元件(电机)和控制装置可以分开安装。电传动最早用于柴电船和内燃机车领域，后来扩展到大吨位矿用卡车和一些大型工程机械。近年来，出现了柴油发动机驱动的叉车、拖拉机等中小型起重运输车辆。然而，由于一些技术和经济原因，适用于移动机械的动力部件远没有用于固定设备的部件普及，电驱动对于大多数移动机械来说只是“未来技术”。
3.发展复合传动技术。
从前面的分析可以看出，工程机械行走驱动系统采用的基于单一技术的传动方式，结构简单，传动可靠，适用于一些特定的场合和领域。在大多数实际应用中，这些传输技术往往不是孤立存在的，它们之间存在着相互渗透和结合。比如液压、液动、电传动装置都或多或少含有机械传动环节，新的机械、液动传动装置也都配有电气、液压控制系统。换句话说，有针对性的复合集成可以充分发挥各种传输方式各自的优势，扬长避短，从而获得最佳的综合效益。值得注意的是，具有调整布置灵活性和高功率密度的液压传动装置在其中发挥了重要作用。
3.1液压、机械和液压传动的组合
(1)串联模式
串联模式是最简单、最常见的复合模式，即在液压马达或液压传动装置的输出端与驱动桥之间设置一个机械传动，以扩大调速的高效区，实现分段无级变速。它已广泛应用于装载机、联合收割机和一些特种车辆。它的发展是将行驶时可以改变传动比的动力换挡行星变速器直接安装在驱动轮中，实现大传动比的轮边液压驱动，从而取消驱动桥，方便布置。
(2)并联方式
就是所谓的“液压-机械功率分流传动”，可以理解为液压和机械装置并联分别传递功率流的传动系统，即利用多自由度的行星差速器将发动机输出的功率分成液压和机械两个“功率流”，依靠液压功率流的可控性使两个功率流重新汇合时可以无级调节总输出速度。该方法结合了液压传动无级调速性能好和机械传动稳态效率高的优点，获得了一种无级调速性能好、效率高、高效区宽的传动装置。
这种复合传动装置按其结构可分为两种:第一种是采用行星齿轮差动的外分流式，常见的分流传动机构可分为输入分流式和输出分流式两种基本形式；第二种是内分流式，利用液压泵或马达的转子与壳体之间的差动来分流。
日本小松公司开发的这种复合液压传动装置已应用于装载机、推土机等工程机械。到2003年，德国Fendt拖拉机生产的搭载Vario CVT的农用拖拉机总销量超过3万辆。
可以看出，这种新型传动装置日益成为中大功率液压传动和动力换挡传动的有力竞争者。
(3)分时模式
对于非工作状态下工作速度和怠速不同的特种车辆，采用传统的机械传动进行高速行驶，附加液压传动进行低速行驶，可以很好地满足这两种工况的矛盾要求。机械-液压分时驱动在这类车辆中得到了广泛的应用，这种技术也被应用到飞机除冰车、野战移植机等需要“爬行速度”的车辆和机器上。
(4)定位模式
液压马达直接安装在车轮中的“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，但不能采用全轮驱动方式，难以布置传统机械传动装置的问题。液压传动的无级调速性能，使不同传动方式的驱动轮协调同步，某种意义上也可以看作是一种动力分流传动:动力机的动力分配给几组驱动轮，经过地面耦合后，产生推动车辆运动的牵引力。目前，许多工程机械制造商将该技术应用于具有部分自走式驾驶能力的工程机械，如自走式平地机和铲运机。
3.2液压和电力驱动的结合
由于现代技术的发展，电子技术在信号处理的能力和速度上有很大的优势，而液压和电气传动在各自动力元件的特性上各有优势。因此，除了“电子神经+液压肌肉”这种无处不在的模式外，在功率流的复合传输方面也有很多两者成功的例子，如:由变频或DC调速电机和高效低脉动定量液压泵组成的变流量液压油源，由集成式电动泵-液压缸或低速大扭矩液压马达组成的电液执行单元，混合动力工业车辆的驱动系统等。
3.3二次调节静液压传动系统
二次调节静液传动技术通过调节液压元件实现液压能和机械能的相互转换。一般来说，它的实现是基于压力耦合系统。一次元件(泵)和二次元件(马达)之间采用恒压耦合方式，通过实时调节马达排量来平衡负载扭矩。目前，研究二次调节静液传动技术的出发点是回收和再利用传动过程中的能量，从宏观角度合理配置静液传动的整体结构，改善其静液传动系统的控制特性。
为了使不具备双向无级变速能力的液压马达和往复式液压缸也运行在二次调节系统的恒压网络中，出现了一种采用二次调节技术的“液压变压器”，它类似于一种功率变压器来匹配用户对系统压力和流量的不同需求，从而实现液压系统的功率匹配。
与传统静液传动系统相比，二次调节静液传动系统具有控制更方便、可四象限工作、不改变能量形式即可回收和储存能量、利用液压蓄能器加速可大大提高加速功率、系统无压力峰值等优点。由于一级部件和二级部件分开安装，油源可以通过一个泵站提供给多个液压动力部件，降低了冷却成本、设备制造成本和系统效率。
二次调节静液传动与电传动相比，具有动态响应快、功率密度高、重量轻、安装空间小等优点。
二次调节静液压传动系统具有许多优点，在许多领域得到了广泛的应用。在国外已成功应用于造船工业、钢铁工业、大型试验台、车辆传动等领域。奔驰已经将二次调节技术应用于无人驾驶交通系统的驾驶。
4.结束语
20世纪90年代以来，工程机械进入了一个新的发展时期。随着新技术的广泛应用，新结构和新产品不断涌现。随着微电子技术向工程机械的渗透，工程机械日益向智能化和机电一体化方向发展，对工程机械行走驱动装置的要求也越来越高。近年来，随着液压技术的快速发展和液压元件的改进，液压传动在工程机械传动系统中的应用突飞猛进，液压传动的优势日益凸显。相信随着液压技术、微电子技术、计算机控制技术和传感技术的紧密结合，液压传动技术将在工程机械行走驱动系统的发展中发挥越来越重要的作用。