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1、毕 业 论 文论 文 题 目 ： 液 压 技 术 论 文在 液 压 传 动 中 如 何 提 高 效 率学 号 ： _作 者 ： _专 业 名 称 ： _2论 文 题 目 ： 作 者 ： _论 文 提 交 日 期 ： 2010 年 月 日指 导 教 师 ： 单 位 ： 液压技术论文在 液 压 传 动 中 如 何 提 高 效 率3摘 要 ：在 液 压 传 动 系 统 中 提 高 效 率 ， 主 要 有 三 种 途 径 ： 合 理 选 择 动 力 元 件 、合 理 布 置 管 路 、 合 理 选 择 液 压 回 路 。 还 有 液 压 设 备 传 统 改 造 技 术 研 究关 键 字 ： 液 压 系

2、 统 能 量 损 失 传 动 效 率 回 路液 压 成 形 ； 设 备4目 录第 一 章 简 述 在 液 压 传 动 中 如 何 提 高 效 率 .51 1 合 理 选 择 动 力 元 件 .51 2 布 置 管 路 .51 3 择 液 压 回 路 .5第 二 章 简 述 双 泵 供 油 回 路 采 用 蓄 能 的 快 速 运 动 回 路 .52 1 择 得 当 ， 可 明 显 地 提 高 效 率 ， 降 低 能 耗 .5图 1 双 泵 供 油 回 路 .52 2 蓄 能 器 的 回 路 用 蓄 能 器 和 小 流 量 泵 匹 配 .6第 三 章 简 述 容 积 调 速 回 路 与 调 压 回

3、 路 .63 1 变 量 泵 .63 2 调 压 回 路 .6第 四 章 卸 荷 回 路 和 单 向 顺 序 阀 （ 平 衡 阀 ） 平 衡 回 路 .74 1 卸 荷 阀 卸 荷 回 路 .74 2 单 向 顺 序 阀 平 衡 回 路 .8第 五 章 液 压 设 备 传 统 改 造 技 术 研 究 .8参 考 文 献 : .10致 谢 .115第 一 章 简 述 在 液 压 传 动 中 如 何 提 高 效 率液 压 传 动 具 有 很 多 优 点 ， 在 我 国 机 电 一 体 化 的 发 展 中 占 着 重 要 地 位 。 但 是 在 液压 传 动 中 ， 能 量 损 失 (泄 漏 损 失

4、 、 溢 流 功 率 损 失 、 节 流 功 率 损 失 、 摩 擦 损 失 等 )较 大 ，传 动 效 率 低 。 液 压 系 统 的 这 些 能 量 损 耗 都 将 变 成 热 量 ， 使 系 统 温 度 升 高 ， 而 高 温 又会 影 响 液 压 元 件 使 用 寿 命 和 系 统 工 作 的 可 靠 性 ， 所 以 在 液 压 传 动 设 计 中 必 须 考 虑 提高 效 率 问 题 。 该 文 主 要 从 三 方 面 讨 论 此 问 题 。 1 1 合 理 选 择 动 力 元 件 这 里 主 要 指 液 压 泵 和 电 机 的 选 择 ， 应 根 据 工 况 负 荷 图 选 择 匹

5、 配 电 机 和 液 压 泵 ， 尤 其是 定 量 泵 型 号 不 能 过 大 ， 这 样 可 降 低 能 耗 。 1 2 布 置 管 路 在 布 置 管 路 时 ， 尽 可 能 缩 短 管 路 长 度 ， 减 少 管 路 弯 曲 和 截 面 的 突 然 变 化 ，管 内 壁 力 求 光 滑 ， 选 择 合 理 管 径 ， 采 用 较 低 流 速 ， 可 以 减 少 系 统 压 力 损 失 ， 提 高 系统 效 率 。 1 3 择 液 压 回 路 第 二 章 简 述 双 泵 供 油 回 路 采 用 蓄 能 的 快 速 运 动 回 路2 1 择 得 当 ， 可 明 显 地 提 高 效 率 ， 降

6、 低 能 耗 双 泵 并 联 供 油 回 路 快 速 时 两 泵 同 时 供 油 ， 工 作 进 给 时 ， 高 压 小 流 量 泵 供 油 ，从 而 实 现 了 能 量 的 合 理 使 用 ， 见 图 1。图 1 双 泵 供 油 回 路62 2 蓄 能 器 的 回 路 用 蓄 能 器 和 小 流 量 泵 匹 配可 满 足 液 压 系 统 大 流 量 需 求 ， 液 压 缸 停 止 运 动 时 ， 泵 对 蓄 能 器 充 油 ； 当 液 压 缸工 作 时 ， 泵 和 蓄 能 器 同 时 供 油 ， 见 图 2。图 2 采 用 蓄 能 的 快 速 运 动 回 路第 三 章 简 述 容 积 调 速

7、 回 路 与 调 压 回 路3 1 变 量 泵速 回 路 没 有 节 流 调 速 回 路 的 节 流 功 率 损 失 和 溢 流 功 率 损 失 ， 效 率 较 高见 图 3。图 3 变 量 泵 一 定 量 执 行 元 件 调 速 回 路3 2 调 压 回 路路 液 压 系 统 的 压 力 必 须 与 外 负 载 相 适 应 ， 这 样 才 能 减 少 动 力 消 耗 ， 减 少 油 液 发热 ， 这 是 通 过 调 压 回 路 实 现 的 。 主 要 是 通 过 调 定 溢 流 阀 压 力 实 现 ， 见 图 4。7图 4 调 压 回 路第 四 章 卸 荷 回 路 和 单 向 顺 序 阀 （

8、 平 衡 阀 ） 平 衡 回 路4 1 卸 荷 阀 卸 荷 回 路路 就 是 使 油 泵 空 载 运 转 (输 出 功 率 很 小 )的 回 路 。 根 据 公 式 N=P Q 可 知 ， 如 泵 的输 出 流 量 Q。 为 零 ， 或 输 出 压 力 P 为 零 ， 都 可 使 泵 的 输 出 功 率 N 为 零 而 实 现 卸 荷 。当 系 统 中 各 个 执 行 元 件 暂 时 不 工 作 时 ， 若 液 压 泵 仍 以 溢 流 阀 调 定 的 压 力 值 排 流 回 油箱 ， 则 造 成 功 率 损 失 和 油 液 发 热 ， 所 以 使 泵 空 载 运 行 可 以 节 能 ， 某 些

9、 功 率 较 大 的 液压 泵 ， 为 保 护 电 机 也 应 卸 荷 情 况 下 轻 载 启 动 ， 见 图 5。图 5 卸 荷 阀 卸 荷 回 路84 2 单 向 顺 序 阀 平 衡 回 路衡 回 路 远 控 平 衡 阀 的 开 启 压 力 与 液 压 油 缸 的 背 压 无 关 ， 一 般 只 需 系 统 压 力 的30 40 。 活 塞 下 行 平 衡 阀 被 控 制 油 打 开 ， 背 压 消 失 ， 系 统 效 率 较 高 ， 见 图 6。图 6 单 向 顺 序 阀 （ 平 衡 阀 ） 平 衡 回 路第 五 章 液 压 设 备 传 统 改 造 技 术 研 究 液 压 成 形 的 实

10、 用 化 与 迅 速 发 展 ， 很 大 程 度 上 取 决 于 专 用 设 备 的 开 发 与 普 及 。 美 国 、日 本 及 一 些 欧 洲 国 家 都 已 开 发 出 了 专 业 的 液 压 成 形 设 备 。 国 际 上 能 够 提 供 成 套 技 术与 设 备 的 制 造 商 多 数 集 中 在 欧 洲 。 其 中 ， 以 德 国 舒 勒 公 司 、 SPS 公 司 和 瑞 典 AP T 公司 为 主 要 代 表 。 此 外 ， 还 有 日 本 的 川 崎 油 工 ， 美 国 的 ITC、 Hydro DynamicsTechnology， 德 国 的 Grabener Masch

11、inentechnik、 S.DUNKES， 加 拿 大 的ValiantMachine Tool 等 公 司 。 哈 尔 滨 工 业 大 学 是 国 内 最 早 开 展 液 压 成 形 技 术 研 究和 设 备 研 制 的 单 位 ， 燕 山 大 学 、 上 海 交 通 大 学 等 高 校 也 相 继 开 展 了 此 技 术 的 研 究 。本 文 所 改 造 的 液 压 机 为 合 肥 锻 压 机 床 总 厂 的 YH28-100/180-SM 双 动 薄 板 拉 伸 液 压 机 ，它 主 要 用 于 不 锈 钢 及 其 它 各 种 金 属 薄 板 的 拉 深 成 形 ， 具 有 结 构 紧

12、 凑 、 速 度 快 、 效 率高 等 特 点 ， 有 较 先 进 的 液 压 和 控 制 系 统 ， 操 作 方 便 ， 功 能 齐 全 。 该 机 有 独 立 的 动 力机 构 和 电 气 系 统 ， 并 采 用 按 钮 集 中 控 制 ， 可 实 现 调 整 、 半 自 动 、 自 动 三 种 工 作 方 式 ，液 压 系 统 采 用 二 通 插 装 阀 ， 结 构 紧 凑 ， 安 装 维 修 方 便 ， 动 作 灵 敏 可 靠 ， 传 动 效 率 高 ，密 封 性 能 好 。 该 机 拉 伸 油 缸 采 用 快 速 缸 ， 速 度 可 达 280mm/s， 拉 伸 力 可 达 1000

13、KN， 压 边 力 可 达800KN， 速 度 和 压 力 都 可 在 规 定 范 围 内 调 节 ， 用 户 可 根 据 需 要 把 拉 伸 速 度 和 压 边 力 选9择 到 最 佳 工 作 状 态 ， 可 拉 深 出 质 量 较 高 的 不 锈 钢 等 各 种 制 品 ， 是 薄 板 拉 深 的 理 想 设备 。 液 压 室 供 油 系 统 要 求 满 足 液 压 成 形 的 工 艺 要 求 ， 同 时 系 统 不 会 过 于 复 杂 。 现 设计 其 液 压 原 理 如 图 1 所 示 。 其 动 作 说 明 如 下 ： 电 机 启 动 ， 泵 来 油 经 换 向 阀 中 位 流 回油

14、 箱 ， 泵 卸 荷 。 当 1DT 通 电 时 ， 油 经 过 换 向 阀 、 单 向 阀 进 入 注 油 板 将 板 料 压 入 凹 模而 成 形 。 在 成 形 的 末 期 ， 1DT 断 电 ， 2DT 通 电 ， 油 经 过 增 压 缸 进 入 注 油 板 ， 在 超 高 压的 作 用 下 ， 板 料 进 一 步 紧 贴 凹 模 而 成 形 其 小 圆 角 。 该 液 压 系 统 中 的 关 键 是 变 频 器 5与 增 压 缸 10.在 液 压 成 形 中 ， 根 据 工 艺 的 需 要 ， 液 压 系 统 提 供 给 液 压 室 的 工 作 流 量 和工 作 压 力 应 该 是

15、不 断 变 化 的 ， 因 此 液 压 系 统 所 消 耗 的 功 率 也 应 该 是 随 着 工 作 流 量 和工 作 压 力 的 变 化 而 不 断 变 化 的 。液 压 泵 是 液 压 系 统 的 动 力 源 ， 液 压 机 中 的 液 压 泵 大 多 是 定 量 泵 ， 拉 深 工 序 中 不 同 动作 所 需 的 液 压 油 工 作 流 量 和 压 力 是 通 过 一 系 列 阀 门 及 相 关 回 路 来 调 节 的 。 由 于 泵 的流 量 一 定 ， 也 就 意 味 着 在 工 作 周 期 的 各 个 阶 段 其 流 量 均 为 最 大 工 作 流 量 ， 在 不 需 最大 工

16、 作 流 量 的 工 序 上 ， 多 余 的 压 力 油 经 溢 流 阀 回 路 流 回 油 箱 ， 而 驱 动 液 压 泵 的 电 机始 终 保 持 着 维 持 最 大 工 作 流 量 时 的 转 速 ， 因 此 电 机 所 消 耗 的 功 率 也 始 终 维 持 在 工 作周 期 中 的 最 大 功 率 上 ， 造 成 了 大 量 的 电 能 浪 费 。在 液 压 回 路 上 加 装 变 频 器 回 路 ， 根 据 工 作 周 期 中 所 需 的 压 力 的 变 化 ， 利 用 变 频 器 的变 频 功 能 改 变 驱 动 电 机 的 电 源 频 率 ， 使 周 期 中 的 每 一 个 确

17、 定 的 液 压 工 作 流 量 都 对 应不 同 的 电 机 转 数 （ 频 率 ） ， 使 电 机 的 转 数 根 据 工 作 要 求 的 变 化 而 实 时 变 化 ， 从 而 可达 到 对 液 压 系 统 的 工 作 流 量 和 工 作 压 力 进 行 实 时 控 制 和 节 约 电 能 的 目 的 。 增 压 缸 是在 成 形 的 最 后 阶 段 为 成 形 工 件 的 小 圆 角 而 为 液 压 室 提 供 高 压 的 一 种 措 施 。 由 于 所 需压 强 较 高 ， 一 般 的 液 压 元 件 难 以 满 足 ， 若 整 个 系 统 采 用 超 高 压 泵 和 耐 高 压 液

18、 压 元 件 ，势 必 会 增 加 制 造 成 本 ， 所 以 采 用 了 增 压 缸 来 满 足 成 形 后 期 所 需 的 高 压 。 由 于 在 加 工 前 后 注 油 板 需 要 升 降 ， 所 以 我 们 的 成 形 力 液 压 系 统 采 用 了 软 管 与 注 油 板相 连 接 。在 液 压 成 形 过 程 中 ， 由 于 需 要 很 高 的 液 压 ， 因 此 ， 本 文 采 用 组 合 密 封 的 形 式 。 组 合密 封 通 常 由 一 个 聚 四 氟 乙 烯 制 造 的 主 密 封 环 和 一 个 辅 助 弹 性 密 封 元 件 组 成 ， 属 接 触型 自 紧 式 密

19、封 。 弹 性 密 封 元 件 一 般 采 用 O 形 圈 ， 安 装 时 ， 主 密 封 环 和 弹 性 体 密 封 环10放 置 于 同 一 沟 槽 中 ， 并 给 弹 性 密 封 环 一 定 的 压 缩 量 。 由 于 弹 性 密 封 环 受 压 缩 产 生 的初 始 应 力 作 用 在 聚 四 氟 乙 烯 环 上 ， 既 阻 止 了 低 压 流 体 可 能 通 过 ， 同 时 通 过 主 密 封 环把 接 触 力 传 递 到 主 密 封 环 与 金 属 接 触 表 面 之 间 的 通 道 ， 起 到 初 始 密 封 的 作 用 。 当 密封 压 力 增 加 时 ， 流 体 压 力 把

20、O 形 密 封 环 推 向 低 压 侧 ， 与 槽 壁 紧 密 接 触 。 在 高 压 流 体作 用 下 ， O 形 圈 发 生 变 形 ， 并 挤 压 四 氟 乙 烯 主 密 封 环 ， 使 主 密 封 环 与 金 属 表 面 的 接 触应 力 增 加 。 流 体 的 压 力 越 高 ， 挤 压 应 力 也 就 越 大 ， 以 此 达 到 自 紧 式 密 封 的 作 用 。 密封 组 合 大 多 用 于 液 压 缸 密 封 。 但 液 压 成 形 所 需 密 封 形 式 不 同 于 液 压 缸 密 封 ， 因 此 在用 于 液 压 成 形 的 密 封 时 ， 其 安 装 形 式 需 要 改

21、变 ， 但 其 密 封 原 理 仍 然 不 变 。 本 文 采 用聚 四 氟 乙 烯 环 与 O 形 圈 组 合 ， 此 种 密 封 结 构 又 称 斯 特 封 ， 耐 压 程 度 达 60MPa.至 此 ，对 传 统 液 压 成 形 设 备 改 造 完 毕 。 在 液 压 成 型 过 程 中 ， 液 压 系 统 的 压 力 设 定 、 控 制 和密 封 对 于 板 料 成 形 的 影 响 较 大 ， 而 且 各 参 数 之 间 有 很 多 组 合 ， 加 上 液 压 系 统 在 成 形瞬 间 对 模 具 的 冲 击 ， 振 动 等 对 板 料 的 成 形 也 有 很 大 的 影 响 ， 因

22、此 对 一 种 零 件 的 板 料成 形 ， 其 各 参 数 的 确 定 都 比 较 困 难 。 目 前 为 得 到 一 种 具 体 零 件 的 液 压 成 形 过 程 中 液压 系 统 各 参 数 的 设 定 都 采 用 反 复 试 验 的 办 法 ， 既 繁 琐 又 不 经 济 。 利 用 该 系 统 的 动 态特 性 进 行 动 态 仿 真 ， 分 析 一 些 主 要 的 参 数 对 板 料 成 形 性 能 的 影 响 ， 可 以 在 模 拟 之 中得 到 液 压 系 统 各 参 数 变 化 对 成 形 工 艺 的 影 响 ， 并 获 得 所 需 参 数 。 对 液 压 系 统 的 仿 真可 以 使 设 计 人 员 在 设 计 阶 段 预 测 机 器 的 性 能 ， 避 免 因 重 复 试 验 及 加 工 所 带 来 的 昂 贵费 用 ， 可 以 优 化 系 统 的 设 计 ， 提 高 机 器 的 整 体 性 能 。 为 解 决 传 统 液 压 系 统 中 液 压 油对 液 压 系 统 的 冲 击 和 振 动 问 题 提 供 依 据 。