电液控制工程课程考查论文正文

机械工程学院School of Mechanical Engineering机械设计制造及其自动化专业学院：＿机械工程学院＿＿＿专业：＿＿机电一体化＿＿＿班级：＿＿机电114＿＿＿学号：＿1108030327＿＿学生姓名：＿＿郭双双＿＿＿＿日期：＿2013/11/21 ＿【摘要】随着微电子技术的发展，电液比例控制技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁，已经成为现代控制工程的基本技术构成之一。

电液比例技术覆盖很多工程机械，如起重运载重物的起重机、能钻600米深孔的全液压深孔钻机。

电液比例控制技术的广泛应用让工程简单化、高效化、信息化、安全化。

【关键词】控制工程机械电液比例深孔钻机液压0.前言电液控制技术有着广泛的应用。

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。

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.液压系统技术应用实例介绍1.1全液压深孔钻机的用途介绍及其所属电液控制工程控制系统的类别全液压深孔钻机主要用于深度达600m等级的矿产钻探，所有的钻杆接卸、钻进都由液压系统进行驱动和控制。

使得所钻的孔直线度高，作业效率高，工人工作强度降低。

全液压坑道钻机广泛用于矿井内不同角度的探水、注水、探放瓦斯孔及地质勘探、边坡锚固等钻孔施工；特别适用煤矿井下±300的近水平钻孔并允许±900全方位使用。

全液压深孔钻机是电液比例控制技术领域。

全液压深孔钻机在加压和减压钻机的时候是靠电液比例减压阀对液压缸上腔进行加压、减压，以达到对钻进力量的调整。

一种用油压驱动和控制所有运转部件的钻机。

这类钻机借高压变量油泵和变量油马达实现无级变速,可简化传动机构,去掉齿轮变速箱,既减轻了钻机重量,又能充分利用动力。

同时钻机转速较高,工作平稳,操作方便安全,易实现自动化和仪表化,对高速小口径钻进(如金刚石钻进)和大扭矩低转速的工程钻进都有很好的适应性。

但这种钻机的液压部件的加工制造较复杂,使用维修的要求比较高。

按其结构型式,可分为立轴式全液压钻机和动力头式全液压钻机两种。

这两种全液压钻机都是电液比例控制技术的典型应用。

1.2全液压深孔钻机系统的结构全液压深孔钻机系统的结构如下部件组成。

各部件描述如下01、02比例方向阀，03电液比例减压阀，04比例溢流阀，05液压马达，06液压缸，07变量泵，08直动型顺序阀，09直动型溢流阀，10三位六通电磁换向阀，11常开阀，12直动型卸荷阀，13常开阀，14减速阀，15方向阀，16液压压力计。

图4全液压深孔钻机液压系统1.3全液压深孔钻机的电液控制工程控制系统的工作过程卡盘固定于液压马达05上一起转动，液压马达连同其上的钻杆系，由液压缸驱动进行所需要的升降运动。

夹持器固定于机座，与卡盘之间的开启与闭合有严格的先后协调配合动作。

当钻杆系每钻进到一根钻杆规定深度时，都需要进行接杆操作。

接杆时先由夹持器将已钻进的钻杆系夹持，然后有机械手（另一液压系统，图中未表示）将一根新钻杆放进液压马达中心孔洞由卡盘抱紧，然后液压缸向上微动，使钻杆系头部与新钻杆接触，液压马达慢速反转进行上螺纹接杆。

接杆完成后，夹持器松开。

钻进时钻杆由液压马达驱动而转动，液压马达连同钻杆由液压缸06的活塞驱动进行钻进运动。

当岩心装满岩心管或进行事故处理时，需要进行与接管过程相反的卸管操作。

这里所涉及的所有液压马达的正反转速和液压缸的上下运动速度，都由电液比例方向阀01和02进行控制，要求有精细的低速特性(上、卸螺纹时)和快速特性（钻杆升降），还不允许零漂出现。

1.4全液压深孔钻机的电液控制工程控制系统的性能特点加压钻进与减压钻进的电液比例控制（1）加压钻进当钻进深度较浅时，由钻杆自重所产生的钻头正压力较小，不足于进行正常钻进时，必须依靠电液比例减压阀03对液压缸上腔进行加压。

随着钻孔深度加大，钻杆自重增大，减压阀出口压力将逐渐减小，直至为零的临界期。

（2）减压钻进过了临界期，钻杆自重产生的钻头正压力超过正常钻进所需压力时，就必须依靠比例溢流阀04对液压缸的下腔生成背压，以部分抵消钻杆自重，使钻进压力符合要求。

同样随着钻进深度的增加，比例溢流阀的输出压力要逐步增大。

与上卸螺纹时一样，不论是加压钻进还是减压钻进，钻进速度都比较低，要求比例方向阀有很好的低速特性。

同样，钻进对比例减压阀和比例溢流阀的调节特性和可靠性，提出了较高的要求。

2.液压系统应用实例与所学专业紧密结合的论述内容2.1钻机液压传动装置属于机电一体化技术应用实例钻机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；所有的钻杆接卸、钻进都由液压系统进行驱动和控制。

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。

钻机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钻机液压传动装置与机械电子工程是紧密结合的。

2.2钻机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钻机液压传动装置中所涉及的技术我还没有学到的有：计算机与信息技术、传感检测技术、伺服传动技术等技术还没学到。

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。

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。