水箱液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

11、緒論水是生命之源，在當(dāng)代社會(huì)，節(jié)約用水是很重要的，廁所用水是我們生活用水重要的一部分，在現(xiàn)在我們一般的衛(wèi)生間用水很不合理，只是機(jī)械的沖洗，不能控制其水量的大小。而且其水的壓力往往不足，會(huì)造成沖洗不干凈，給生活帶來(lái)許多不便，在普通的沖洗系統(tǒng)中，用的都是自來(lái)水，生活上的其它水資源沒(méi)有得到合理的利用。本設(shè)計(jì)針對(duì)上述生活中所遇到的問(wèn)題，對(duì)原有的普通沖洗系統(tǒng)做了改進(jìn)，使生活上其它已用過(guò)的廢水得到充分的再利用，同時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，還設(shè)計(jì)了大小兩檔，便于實(shí)際情況的使用，既增大了壓力，使得沖洗更干凈，又節(jié)約了水資源，是符合我們?nèi)粘Ｉ钚枨蟮?，具有巨大的市?chǎng)前景，是把科學(xué)應(yīng)用與生活的一典型。本設(shè)計(jì)利用了液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使用差動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)工進(jìn)和快速進(jìn)給，以達(dá)到調(diào)節(jié)水量，壓力的大小。使液壓技術(shù)從工業(yè)延伸到了生活，是人們更清楚的了解液壓，了解科學(xué)。22、液壓控制技術(shù)概述2.1液壓技術(shù)的發(fā)展史液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)，1795年英國(guó)約瑟夫布拉曼(JosephBraman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進(jìn)一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀(jì)末20世紀(jì)初的20年間,才開(kāi)始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究；1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國(guó)機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。應(yīng)該指出,日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國(guó)家晚了近20多年。在1955年前后,日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng),1956年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。近20-30年間，日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。32.2液壓技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來(lái)的要求。綜合國(guó)內(nèi)外專家的意見(jiàn)，其主要的發(fā)展趨勢(shì)將集中在以下幾個(gè)方面：1.減少能耗，充分利用能量液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進(jìn)展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個(gè)問(wèn)題：減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，以減少功率損失。主要表現(xiàn)在改進(jìn)元件內(nèi)部流道的壓力損失,采用集成化回路和鑄造流道,可減少管道損失,同時(shí)還可減少漏油損失。減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量，避免采用節(jié)流系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)流量和壓力。采用靜壓技術(shù)，新型密封材料，減少磨擦損失。發(fā)展小型化、輕量化、復(fù)合化、廣泛發(fā)展3通徑、4通徑電磁閥以及低功率電磁閥。改善液壓系統(tǒng)性能，采用負(fù)荷傳感系統(tǒng)，二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。為及時(shí)維護(hù)液壓系統(tǒng)，防止污染對(duì)系統(tǒng)壽命和可靠性造成影響，必須發(fā)展新的污染檢測(cè)方法，對(duì)污染進(jìn)行在線測(cè)量，要及時(shí)調(diào)整，不允許滯后，以免由于處理不及時(shí)而造成損失。2.主動(dòng)維護(hù)液壓系統(tǒng)維護(hù)已從過(guò)去簡(jiǎn)單的故障拆修，發(fā)展到故障預(yù)測(cè)，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時(shí)，預(yù)先進(jìn)行維修，清除故障隱患，避免設(shè)備惡性事故的發(fā)展。4要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)必須要加強(qiáng)液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當(dāng)前，憑有經(jīng)驗(yàn)的維修技術(shù)人員的感宮和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)看、聽(tīng)、觸、測(cè)等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專家的知識(shí),建立完整的、具有學(xué)習(xí)功能的專家知識(shí)庫(kù)，并利用計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識(shí)庫(kù)中知識(shí)，用推理機(jī)中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預(yù)防措施。要進(jìn)一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對(duì)于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。另外，還應(yīng)開(kāi)發(fā)液壓系統(tǒng)自補(bǔ)償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤(rùn)滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進(jìn)市補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向。3.機(jī)電一體化電子技術(shù)和液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化可以提高工作可靠性，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點(diǎn)，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)出力大、貫性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),其主要發(fā)展動(dòng)向如下：(1)電液伺服比例技術(shù)的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大。液壓系統(tǒng)將由過(guò)去的電氣液壓系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng),為適應(yīng)上述發(fā)展,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應(yīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。計(jì)算機(jī)接口也應(yīng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。(2)發(fā)展和計(jì)算機(jī)直接接口的功耗為5mA以下電磁閥，以及用于脈寬調(diào)制系統(tǒng)的高頻電磁閥(小于3mS)等。(3)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和診斷,由于計(jì)算機(jī)的價(jià)格降低,監(jiān)控系統(tǒng),包括集中監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。(4)計(jì)算機(jī)仿真標(biāo)準(zhǔn)化，特別對(duì)高精度、“高級(jí)”系統(tǒng)更有此要求。(5)由電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機(jī)構(gòu)也是今后需要探討的問(wèn)題，液壓產(chǎn)品機(jī)電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展。液壓行業(yè)：液壓元件將向高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、振動(dòng)、無(wú)泄漏以及污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)環(huán)保要求方向發(fā)展；5開(kāi)發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機(jī)電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術(shù)。液力偶合器向高速大功率和集成化的液力傳動(dòng)裝置發(fā)展，開(kāi)發(fā)水介質(zhì)調(diào)速型液力偶合器和向汽車應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，開(kāi)發(fā)液力減速器，提高產(chǎn)品可靠性和平均無(wú)故障工作時(shí)間；液力變矩器要開(kāi)發(fā)大功率的產(chǎn)品，提高零部件的制造工藝技術(shù)，提高可靠性，推廣計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，開(kāi)發(fā)液力變矩器與動(dòng)力換檔變速箱配套使用技術(shù)；液粘調(diào)速離合器應(yīng)提高產(chǎn)品質(zhì)量，形成批量，向大功率和高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。氣動(dòng)行業(yè)：產(chǎn)品向體積小、重量輕、功耗低、組合集成化方向發(fā)展，執(zhí)行元件向種類多、結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高方向發(fā)展；氣動(dòng)元件與電子技術(shù)相結(jié)合，向智能化方向發(fā)展；元件性能向高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命、耐高溫、耐高壓方向發(fā)展，普遍采用無(wú)油潤(rùn)滑，應(yīng)用新工藝、新技術(shù)、新材料。具體情況介紹如下：（1）采用的液壓元件高壓化，連續(xù)工作壓力達(dá)到40Mpa，瞬間最高壓力達(dá)到48Mpa；（2）調(diào)節(jié)和控制方式多樣化；（3）進(jìn)一步改善調(diào)節(jié)性能，提高動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的效率；（4）發(fā)展與機(jī)械、液力、電力傳動(dòng)組合的復(fù)合式調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置；（5）發(fā)展具有節(jié)能、儲(chǔ)能功能的高效系統(tǒng)；（6）進(jìn)一步降低噪聲；（7）應(yīng)用液壓螺紋插裝閥技術(shù)，緊湊結(jié)構(gòu)、減少漏油。液壓與氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是由兩個(gè)大小不同的液缸組成的，在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機(jī)”；充油的稱“油壓機(jī)”。兩個(gè)液缸里各有一個(gè)可以滑動(dòng)的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據(jù)帕斯卡定律，小活塞將這一壓力通過(guò)液體的壓強(qiáng)傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。設(shè)小活塞的橫截面積是S1，加在小活塞上的向下的壓力是F1。于是，小活塞對(duì)液體的壓強(qiáng)為P=F1/SI,即作用在小活塞的壓力增大。6在液壓傳動(dòng)中壓力能夠大小不變地被液體向各個(gè)方向傳遞。大活塞所受到的壓強(qiáng)必然也等于P。若大活塞的橫截面積是S2，壓強(qiáng)P在大活塞上所產(chǎn)生的向上的壓力F2=PxS2，截面積是小活塞橫截面積的倍數(shù)。從上式知，在小活塞上加一較小的力，則在大活塞上會(huì)得到很大的力，為此用液壓機(jī)來(lái)壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。雖然液壓技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)榧夹g(shù)還不夠完善，所以在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有許多注意的事項(xiàng)，以下是應(yīng)用中需注意的幾個(gè)方面：（1）污染問(wèn)題液壓元件失靈和失效的主要原因是液壓油中有污染物。油液中的污染物有各種形態(tài)，并來(lái)自不同的根源。因此液壓系統(tǒng)的污染控制要針對(duì)污染物的根源，對(duì)癥下藥地采取有力的措施。（2）泄漏控制液壓系統(tǒng)中的油液，理應(yīng)在液壓元件的容腔或管路內(nèi)流動(dòng)或停留，而且不同的容腔往往有不同的壓力。如果油液由于某中原因越過(guò)了邊界，流到了它不該去的其它容腔或系統(tǒng)外部，這就是泄漏。從高壓腔到低壓腔的泄漏就是內(nèi)泄漏，從元件或管路中到外部的泄漏是外泄漏。（3）噪音控制噪音是一種公害。工業(yè)企業(yè)或作業(yè)場(chǎng)所的噪音有一定的限制。液壓系統(tǒng)的主要噪聲源是液壓泵，降低液壓泵的噪聲經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)多年的努力，已經(jīng)取得了顯著的改善。近年來(lái)液壓技術(shù)又在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)、海浪模擬裝置、船舶駕駛模擬地震再現(xiàn)、火箭助飛發(fā)射裝置、宇宙環(huán)境模擬和高層建筑防震系統(tǒng)及緊急剎車裝置等設(shè)施中使用?？傊?，幾乎所有工程領(lǐng)域，凡是有機(jī)械設(shè)備的場(chǎng)合，均可利用液壓技術(shù)。因此可見(jiàn)其發(fā)展前景是非常光明的。73、水箱液壓控制技術(shù)研究應(yīng)用3.1液壓元件及其作用分類一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計(jì)等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。液壓動(dòng)力元件：液壓動(dòng)力元件(或稱液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu))是由液壓放大元件(液壓控制元件)和液壓執(zhí)行元件組成的。液壓放大元件可以是液壓控制