现代液压技术应用[完整版]

本课程的性质、目的和任务
一、本课程的性质：
本课程是机械类专业的一门专业选修课程。
二、本课程的目的：
通过现代液压技术应用的典型工程实例的讨论与分析，培养分析 问题、解决问题的能力。并对液压技术在现代工业的多领域中的重要性、 特殊性有所认识与了解，以提高液压系统及设备的设计和使用水平，同 时对现代液压技术的发展趋势有一定的了解。
二、液压传动系统
通常是不带反馈的开环系统，系统以传递动力为主，以信息传递 为辅，追求传动特性的完善，系统的工作特性由各组成液压元件的特 性和它们的相互作用来确定，其工作质量受工作条件变化的影响较大。
动力元件 控制元件 液压传动系统的组成 执行元件 辅助元件 工作介质
三、液压控制系统
多采用伺服阀等电液控制阀组成带反馈的闭环系统，以 传递信Biblioteka Baidu为主，以传递动力为辅，追求控制特性的完善。由 于加入了检测反馈，故系统可用一般元件组成精确的控制系 统，其控制质量受工作条件变化的影响较小。
液压控制系统
―现代液压技术应用概论”在介绍现代液 压技术的组成、分类及展现该项技术的独特优 势及其广阔的应用领域的基础上，概要回顾液 压控制技术的历史进展，重点对现代液压技术 在众多应用领域的典型实例进行比较深入的分 析，以达到抛砖引玉的作用，使学生基本掌握 分析问题、解决问题的实践能力，并达到开阔 眼界、为学生毕业后的工作积累一定的经验。
副翼助 力器 舵机 收放执行器
[液压系统的工作原理]
蓄能器5——吸收脉动和液压冲击
平尾助 力器 舵机
优先阀——解决多执行器复合工作时的干扰！
原理：1）7工作时→6得电→起落架工作 2） p↓不能打开阀12→切断7的油路→保证其 它执行器的供油
3）其它执行器完成任务→p↑→打开阀12→接 通收放器的油路
多执行器共同工作时可能出现的问题：
1）q不足 2）p低 工作速度V↓ 工作时间t↑ 不能满足操纵系统的要求 对导管和附件的寿命、 助力器的输出力F↓
3）回油管路出现压力冲击、高频压力振荡 系统的正常工作构成威胁
产生上述问题的主要原因是起落架的收放部分。
解决问题的关键点
1）加装优先阀12保证了飞机的操纵优先权，抑制了起落架部分对 其它执行器的影响； 2）加装阀12的飞机液压系统的稳定性好、响应快、效率高、抗干 扰能力强、回油压力冲击小。
2）要求：
①稳定性、抗倾覆性； ②工作完毕能迅速撤离，以保证航班飞行； ③保证高可靠性工作，不得出现因支撑脚故障延误航班的事故。
飞机场地面设备支撑脚液压系统工作原理
1）支撑脚伸出 1YA（+）→卸载转为供油 2YA（+）→活塞杆伸出→ p↑ →压力继电器7的调定压力→ 1YA（-） 2YA（-） （泵卸载→液压锁锁定） 2）支撑脚缩回 1YA（+）→卸载转为供油 3YA（+）→阀8左位→缩回p↑ →压力继电器7的调定压力→ 1YA（-） 3YA（-） （泵卸载→液压锁锁定脚的位置） 3）限速切断阀11——防止管路破 裂导致支撑脚快速收回，从而引起整 车倾斜、 甚至颠覆的重大事故。
问题三
1.液压试验系统中采用了定量泵，将流量调 整到试验流量是如何实现的？ 2.试验压力是如何调整的？ 3.液压泵的卸载是如何实现的？ 4.阀20与阀21的调整压力存在什么关系？ 5.该试验系统有何特点？
第二章 金属工业液压系统实例分析
【实例1】液压辊压机
一、皮带轮辊压机简介
1）机器设备功能结构 一种用于三角皮带轮三角槽轧制的专用设备，可使三角槽的加工一次成 型！辊压成型的毛坯光洁度好、精度高，可替代粗车加工，是一种少切削或 无切削的加工工艺。 2）设备的主要构成 主传动——机械传动 液压传动——完成轧辊的进给、工件装拆及压紧等任务 可编程控制器（PLC）——完成系统的控制工作， 3）设备的工作方式 手动、点动和自动三种方式
2） 辅助液压系统供油： a.起落架收回：阀14： 3YA（+） b.起落架下放：阀14： 4YA（+） c.卸载：阀14： 3YA（-）； 4YA（-） 3）系统卸载：阀19（+） [ 注：]收回与下放位置的确定： 位移传感器或行程开关
试验系统特点：
• 动力元件采用柱塞泵（压力高、寿命长） • 试验流量的调整范围大，可满足小流量测 试要求 • 采用变频控制方式，属绿色设计方案（节 能） • 系统采用PLC控制的电液比例技术，自动化 程度高，控制精度高。但抗污染性较差， 对油液的清洁度要求高。
现代液压技术的分类
一、利用液体作为工作介质的两种传动 1）液压传动与控制技术
利用液体的压力能工作。液压元件有各种类型的控制元件（如压力 阀、流量阀、方向阀、比例阀和伺服阀等）、动力元件（如齿轮泵、叶 片泵和和柱塞泵等）和执行元件（液压油缸和液压马达）等。
2）液力传动技术
应用液体的动能工作。液力元件有各种类型的液力偶合器、液力变 矩器等。
三、本课程的任务：
对现代液压技术在众多工业领域内的典型工程应用实例做出较深入 的分析，并对各种常用工程液压回路的工作原理、性能特点及其要求简 明扼要地给予介绍，以提高液压系统及设备的设计和使用水平，使学生 基本掌握工程液压系统的分析方法，并能对工程常见问题提出改进措施。
第一章 航空业液压系统实例分析
现代液压技术应用概论
绪
论
当代种类繁多的设备大都采用了自动或半自动 控制，这导致了液压传动及控制技术、计算机技术 一起成为工业中发展极快的两个学科分支。液压技 术是现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程 的基本技术要素，其应用几乎遍及国民经济的各个 领域，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工 业化水平高低的重要标志之一。正确分析与合理设 计液压系统，对于提高各类液压机械及装置的工业 品质和技术性能，具有重要的意义。
液压传动与控制技术的独特优势
作为现代机械工程的基础技术，其存在的优势有： 1）功率重量比大 2）无级调速 3）容易实现自动控制 4）过载保护容易等 上述优势使得液压技术成为国民经济中各行业、各类机 械设备实现传动与控制的重要技术手段。特别是20世纪90年 代以来，新兴产业不断涌现，并与现代电子和信息技术相结 合，进一步刺激和推动了液压技术的发展，使其在国民经济 各行业获得了广泛的应用。
液压系统工作原理
泵控系统 阀控系统 机—液控制系统 电—液控制系统 气—液控制系统 连续量控制系统
按液压控制元件分
按控制信号传递介质分
按控制变量信号形式分
离散量控制系统
时变系统
按系统参数是否随时间变化分
直线运动系统 回转运动系统
时不变（定常）系统
按执行器不同分
伺服控制系统
液压控制系统
比例控制系统
数字控制系统
液压传动系统与液压控制系统的比较
3.卸载:阀19（+），阀20（-）
正常:左:pA≮20Ma，pB≯1Ma 右:pB≮20Ma，pA≯1Ma
（二）起落架收放液压系统试验
1.调整试验压力：p=12.5MPa， 2.试验流量调整：q=（3~1.8 l/min， 阀17（+）、阀19（-） 3.试验（如图）： 阀17（-）、阀19（-） 1）飞机主液压系统供油：阀13：1YA（+）
液压伺服控制系统是二次世界大战期间及以后， 由于武器和飞行器等军事装备对高精度、反应快的 自动控制系统的需要而发展起来的，它与现代微电 子和计算机技术相结合发展的电液比例控制和电液 数字控制技术构成了现代液压技术的完整体系。它 与电动控制系统等其它控制系统相比，液压伺服控 制系统具有能容量大在、响应速度快、系统刚度大 和控制精度高等到突出优点，因此在各类机床、重 型机械、起重机械、建材建筑机械、汽车、大型试 验设备、航空航天、船舶和武器装备等领域获得了 广泛应用。
航空业是应用液压技术历史较长的重要领域之一。 在第二次世界大战末期，液压技术率先应用于航空业， 它与现代控制科学相结合，在航空器及其地面的附属设备 中发展迅速，应用广泛。 现代飞机的液压技术应用形式多样，例如： 1）主供压系统 2）起落架收放系统 3）供油量控制系统 4）刹车系统 5）风挡雨刷刮水系统等
a) 辊压调速回路： （阀8）总调速、分调速（阀12） b)顺序动作回路： 由压力继电器10、11和15控制 缸C4压紧→p4↑→继电器15控制→ 3YA(+) →缸C1、缸C2和缸C3伸出→ p↑→继电器11控制→ 2YA(-) →泵2卸载 →辊压缸压下到一定深度→p↑继电器10 控制→ 4YA(+) 、3YA(-) → 完成一个工 作循环 c)减压回路：阀19 d)快速动作回路： 阀17、阀16和差动缸C4 e)压力卸载回路： 阀5、阀6 f) 方向控制回路： g)保压回路：阀18
三、飞机起落架收放液压试验车系统
阀21——试验系统的安全阀(21MPa)； 阀20——电液比例压力阀，调整试验压力； 阀9——电液比例流量阀，调节试验流量； 流量计11——检测流量的大小； 阀14——被试阀（机载）
被试阀
（一）机载阀14的试验
P→接头12 T →接头16
P=20Ma
1.试验压力的调整 2.试验流量的调整
输入元件 检测反馈元件
液压控制系统的组成
比较元件及转换放大装置（含能源）
执行器 受控对象等
位置（或转角）控制系统
按被控物理量分 按工作特征分
速度（或转速）控制系统
加速度（或角加速度）控制系统 力（或力矩）控制系统 压力（或压差）控制系统 其它系统
按是否有反馈分 液 压 控 制 系 统 的 分 类
开环控制系统 闭环控制系统
问题一
• “现代液压技术应用概述”课程的性质是什么？ • 航空器的特殊性要求有哪些？ • 在加拿大产CRJ-200飞机多执行器液压系统中，是如何解 决多执行器复合工作时的干扰问题的？ • 多执行器共同工作时可能出现的问题有哪些？
二、飞机场地面设备支撑脚液压系统
1）支撑脚的用途：
飞机除冰车、登机客梯、食品车、高空作业车等。
一、飞机多执行器液压系统[加拿大产CRJ-200或700]
飞机多执行器液压系统
[主机功能结构]
飞机作为空中运输设备，有军用、民用之分，其 执行器很多。为提高承载量，要求液压系统元件少、 并使系统能量能充分利用。通常用1~2台液压泵作为 系统的油源，以实现各执行器的特定功能，同时保证 不会因液压系统的原因影响飞机的工作稳定性和飞行 安全！[系统pmax=20.685MPa, p12=15.169MPa]
二、辊压机主要技术参数
辊压机主要技术参数
三、液压系统工作原理
一）系统的组成
动力部分：双联齿轮泵（高压小
流量、低压大流量）
执行器
活塞缸（ C1~C3）——辊压缸 活塞缸（C4）——压紧缸
基本回路：
调速回路： 顺序动作回路： 减压回路： 快速动作回路： 压力卸载回路： 方向控制回路：
液压系统工作原理
三、飞机起落架收放液压试验车系统
功用
1)系统压力调节 2)系统流量调节 3)系统性能试验
系统性能指标：
试验压力：p=21MPa, 试验流量：q=0.3~3L/min
主要构成
电液比例压力、电液比例流量控制系统、 PLC计算机控制系统、 变频器5控制的 电机和机械附件等。
液压系统工作原理
阀9——流量调整； 阀20——压力调整； 流量计11——流量检测； 三位三通换向阀13——进入飞机液压系统的油流方向控制； 三位四通换向阀14——机载阀 油箱15——机载油箱
飞机场地面设备支撑脚液压系统的特点
1）双油源 双泵供油，增加了可靠性。（备用为手动泵，应急！） 2）液压锁 保证了良好的密封性，可靠性好！ 3）设置了限速切断阀11，解决集中液压锁的设置方案可能带来的管 路破裂问题！ 4）压力继电器自动控制，实现了系统的自动伸缩和停止。自动化程 度高。
问题二
• 飞机场地面设备支撑脚液压系统的特点有哪些？ • 限速切断阀在液压系统中的作用是什么？ • 飞机场地面支撑脚液压系统中，支撑脚的伸与缩是如何实 现的？请编制出电磁铁的动作顺序表？
航空器的特殊性要求：
液压系统必须具有高压大流量、高温、高精度、集成化、 小型化的结构性能特点，在满足工作性能的同时，安全可靠 性通常是第一位的。为此，航空业采用的液压系统都具有冗 余结构。除了具有静态指标的要求外，还必须满足动态特性 指标的要求。为此，现代航空业中的液压技术与微电子技术、 计算机技术都有着紧密的联系一。 下面介绍航空业液压技术应用例：