第一篇、液压仿真技术的现在和未来_吴跃斌
液压站现实应用
2002年第11期液压与气动1
液压仿真技术的现在和未来
吴跃斌,谢英俊,徐 立
ThePresentandFutureoftheFluidPowerSimulationTechnology
WuYue-bin,XieYing-jun,XuLi
(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室327室,浙江杭州 310027 电话:(0571)87935530)
摘 要:简单回顾了液压仿真技术的发展,着重阐述了液压仿真技术的发展现状和特点,从不同的侧面介绍了一些软件,并讨论了未来的发展趋势。
关键词:液压系统;计算机仿真;软件
中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:1000-4858(2002)11-0001-03
1 前言
对液压元件和系统利用计算机进行仿真的研究和应用已有30年的历史。随着流体力学,现代控制理论,算法理论,可靠性理论等相关学科的发展,特别是
计算机技术的突飞猛进,液压仿真技术也日益成熟,越来越成为液压系统设计人员的有力工具。鉴于20世纪90年代末以前液压仿真技术在国内外发展的情况,前人已有较多的介绍,本文不再详述,而是着重于近期的发展以及未来的方向。2 现代液压仿真技术与软件
从20世纪70年代初开始,国外开始进行液压系统和元件的计算机数字仿真研究,我国也从20世纪70年代末80年代初开始进行液压系统与元件的仿真研究。经过几十年的研究开发,液压仿真软件包的性能实现了从原先的精度低,速度慢发展到精度高,速度快;从只能处理单输入、单输出的线性系统发展到能处理多输入、多输出的非线性系统;从复杂的编程和输入发展到交互友好的图形用户界面等都有极大的提升。特别是近几年,国外尤其在欧洲液压仿真技术得到了飞速发展,各款老牌的液压仿真软件纷纷推出了面目一新的版本。如英国的Bathfp,瑞典的Hopsan,德国的DSH+等。另外一些擅长液压仿真的综合系统仿真软件在商业上也获得了很大的成功,具代表性的有法国的AMESIM,波音公司的Eay5。
作为液压系统仿真软件包,无论是由商业软件公司还是大学研究机构开发的,都已经存在很长一段时间了,然而它们开始得到普遍的应用还是最近的事。从几个主流仿真软件的建模和仿真算法看,大致可以按图1所示分类。
收稿日期:2002-05-23
作者简介:吴跃斌(1977—),男,浙江省松阳人,硕士,主要从事液压仿真软件开发方面的研究工作。
图1 建模和仿真算法
图1所示的建模和仿真算法并没有绝对的优劣之分,各种软件可以说都发展到了成熟应用的阶段。信号流的方法比较适合于设计控制系统,通常表示为方块图的形式。能量端口的方法在能被描述成环路图的系统中得到了很好的应用,因为环路图就表示了系统的物理拓扑结构。在积分运算器的设计上,大部分软件采用了集中式运算器。随着计算机硬件技术和算法发展,集中式运算器的仿真速度也已不是瓶颈。而分布式运算器则对系统中的元件分别设定积分步长,提高了仿真速度,并对并行处理可以更好的支持
。
而纵观近几年液压仿真技术的发展,可以看出现代液压仿真软件具有以下特点:
(1)通用液压元件模型库和支持特定模型的创建 显然,通用的元件库是核心,没有通用的液压元件模型库,一个软件也就不能被称为液压仿真软件了。支持用户自定义元件模型的创建也是必不可少的,因为无论通用模型库多么完美,也不可能包含用户对元件模型的全部要求。如在Amesim里,自定义元件模型就
2
是由软件自带的零件模块组装;
液压与气动2002年第11期
件的模型,由计算机自动生成回路的仿真计算模型的描述文件或程序;
(5)支持实时仿真及提供与通用软件的接口 当前的液压仿真软件的积分运算器都包含了可变步长的功能,加上硬件速度的飞速提高,仿真速度大大提高,实现实时仿真已不是那么困难,而实时仿真使仿真人员在计算机屏幕上“实时”地看到系统的动作,使仿真计算更直观、更具说服力。在软件的接口方面,MATLAB/Simulink已经成为所有液压仿真软件的通用接口,一些有合作关系的公司和大学研究机构也相互提供了接口。3 发展方向
现代液压仿真软件虽然已经在工程实际中越来越得到广泛的应用,但并不代表液压仿真技术已经发展到尽善尽美了,在许多方面它们仍然存在不足。纵观液压仿真技术的最新进展,结合液压领域的发展,液压仿真技术主要有以下几个发展方向:
(1)液压系统模型和算法的进一步研究 液压系统的工作介质是流体,而流体的建模正确与否可以说决定了系统整体模型正确与否,因此流体的性质一直都是研究的热点。一方面,在液压系统研究中还有许多复杂的情况没有完全搞清楚,如流体在复杂阀道中的流动情况,阀口流量系数、液动力系数等软参数的正确确定等。另一方面,在实际的应用中,液压仿真软件的运算平台逐渐开始转向微机,被仿真的系统也更大规模,更复杂,随之带来的是运算
(2)支持多领域建模仿真 在实际的工程应用设计中,几乎很少有纯粹的液压系统存在。液压系统通常是作为整个系统的一部分,即使元件也可能包括机械和电子器件,这就要求仿真时可以加入其他领域的模型,最常见的如DSH中加入电子和机械方面的仿真模型,而Amesim带有液压、机械、控制、信号、热力学、气动等多种模型库;
(3)数据库技术应用和技术文档生成功能 一个仿真系统最主要的技术文档是系统的原理图,其他还包括元件的微分和代数方程的数学模型描述、参数、仿真结果、其他产品信息等。实现这一功能的手段开始采用复杂的数据库技术,而不是以传统的难以管理的文件系统形式。以瑞典某大学的液压仿真软件Hopsan为例,其使用数据库管理的仿真环境示意图如图2所示
。
图2 数据库管理的仿真环境示意图
时间几何级数的增加,这就对单机算法的改进和分布式算法提出了要求。随着新原理,新元件的出现以及对仿真精度的要求进一步提高,对模型和算法的研究将不断深入。
(2)最优化设计能力 仿真软件的最优化设计能力应包括结构设计的最优化,参数设定的最优化及经济最优化。在评价一个系统的动态特性时,不仅系统结构的数学模型起着决定性的作用,而且在模型中的结构参数和试验数据也是同样重要的,精确地设定这些参数往往要比确定系统的数学关系式困难的多。结构设计的最优化和参数设定的最优化是指已知被设计系统的性能指标(又称目标函数)和可使用的元件,应用现代控制理论和人工智能专家库的方法设计出最佳的系统结构和最佳的系统参数,从而大大缩短设计周期。如果设计出的系统在经济上没有可行性,那么无论它的性能多么完美也是不现实的。经济最优化设计就是要在可选的设计中选择出最经济实用的方案,这
图2中,Dynmoc用以生成元件模型和系统连接的Fortran程序,而数据库,仿真程序和数学运算软件Mathmatic之间采用了Java接口。Amos模型数据库对数据进行集中管理,实现数据共享,保证数据的一致性和安全性以及用户操作的独立性,迅速准确地实现数据查询和通信;
(4)图形操作界面 为了使众多并不具备熟练的计算机知识的普通液压技术人员能够在小型计算机上较为顺利地进行动力系统的仿真,从而使仿真技术能更广泛地用于工程实际,友好的交互界面是不可缺少的,这也是仿真软件大范围商品化的要求。目前,几乎所有知名的液压仿真软件都支持了图形化操作界面,元件模型在软件中一般以图标表示,系统则以原理图的形式直接在软件中画出,元件型号和元件参数通过操作液压原理图直接选取,而不需要单独编程输入,软件通过各自的识别技术根据回路的拓扑信息及组成元
2002年第11期液压与气动3
一点在实现上相对前两点容易一点。比如可以在元件模型数据库中添加一个价格指数,然后再针对系统的复杂程度,安装维护难度等成本因素和相对成本因素计算出系统的成本估计。
(3)仿真和测试的无缝集成 即液压仿真软件通过计算机接口与实际的物理系统连接,这样能更好地比较仿真和实验结果。这种方式特别适用于当某些系统的部件和现象尚无合适的模型或难以建模,或者系统本身有特殊要求时,以实际的物理部件作为仿真模型的一部分。软件实时仿真结合HWIL(HardwareInLoop)仿真和HIL(HumanInLoop)仿真,从而使仿真过程更加灵活,仿真结果更有可信度。在软件和实际系统集成的过程中,主要的困难在于接口。如果软件和硬件的接口状态变量只是电量则是比较容易处理的,如果包含机械变量特别是流体变量就比较困难了,因为加入一些额外的传感器不仅增加了费用,也引入了误差,使系统更加复杂。目前在国防工业中武器平台的系统仿真大量使用了半实物仿真系统,它们已经在新型武器平台的研制中发挥了极大的作用,而在液压领域,半实物仿真的工作才刚刚起步。
(4)多媒体技术,面向对象技术的应用 当前的液压仿真软件虽然已经实现了图形化界面,但对多媒体技术的支持还是很初步的。多媒体技术特别是多媒体动画技术在计算机领域已经比较成熟了,如果结合到仿真系统的实时动作和结果分析中,就可以动态直观地表示液压传动内容,大大克服其抽象复杂的缺点。例如在液压传动的教学中,完全可以用结合多媒体动画的液压软件进行仿真代替传统的液压实验。正在飞速发展的虚拟现实技术的应用也是液压仿真软件发展的一个方向,只是目前来讲这一技术在许多方面还不成熟,实现的成本很高。在面向对象技术的应用方面,面向对象的方法在液压仿真软件的设计中已经逐步取代了模块式的方法并不断发展。在面向对象的思想下,整个系统由对象组成,系统的运作通过对象之间的接口和消息传递实现。当被仿真的系统越大越复杂时,面向对象方法建立的模型越表现出它的优越性,对仿真模型的修改、扩充和重用以及分布式建模的支持更加完善。
4 结束语
比较国外蓬勃发展的液压仿真软件,我国近十几年在这方面的研究是比较滞后的。但从最近几年看,国内液压界对仿真的需求越来越大,研究人员对仿真
研究的热情也开始升温。我国液压技术研究领域应大力加快自主知识产权的商品软件开发,积极参与液压仿真软件产业标准的制定,让液压仿真技术在我国展示出强大的生命力。
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第二篇、液阻在液压系统中的应用分析
液压站现实应用
2002年第2期2002年 4月
铸造设备研究
RESEARCHSTUDIESONFOUNDRYEQUIPMENT
Apr.2002 №2
・应用研究・
液阻在液压系统中的应用分析
张文杰1, 杨桂莲2
(1.太原重型机械学院,太原030024;2.山西省乡镇企业学校,太原)
摘 要:本文推导得出了液阻的计算公式,应用, 关键词:液阻; :A:1004-6178(2002)02-0021-02
AnalysisandApplicationofHydraulicDamperinHydraulicSystem
ZHANGWen2jie1, YANGGui2lian2
(1.Taiyuanheavymachineryinstitute,Taiyuan030024,China;
2.ThetownshipenterprisesschoolofShanxiprovince,Taiyuan030024,China)
Abstract:Thepaperinfersthecalculatingformula,analysesallkindsoffactorswhichcaninfluencetheamountofhydraulicdamperandthespecificapplicationofhydraulicdamperinhydraulicsystem.Thepaperpointsouttheimportanceofhydraulicdampertothedesignanalysisofhydraulicsystem.
KeyWords:hydraulicdamper;hydraulicsystem
液压系统中,液流流经小孔和阀口的现象是普
遍存在的,流体力学将阀口以及类似结构(如细长孔、短孔、缝隙等)称之为液阻。通过分析液压控制阀的工作原理不难看出:液压控制阀是通过阀口的开启与关闭实现液流压力、流量和方向控制的。这些阀口因局部改变液流的通液面积使液流产生压力损失或在压力差一定的情况下,分配调节流量。
液阻被定义为液体流动的压力降的变化与与通流量变化的比值,即:
R=
dq
(1)
=0.5;对细长孔或缝隙流动,m=1;其它介
于二者之间,0.5<m<1,
q———液阻的通流量,m/s;
3
Δp———液阻的压力降,Pa比较以上两式可知:
R=
mkAΔp
m-1
=
mq
(3)
公式(3)是在稳态流动的情况下液阻的计算式,等于压力降与通流量的比值乘以一个系数,该公式
类似于电工学中的欧姆定律。其中压力降Δp和流量q都较容易测量,通过这一公式可以测得某个液阻的大小。
由公式(3)知,通流截面的大小与液阻成反比,如阀口关闭时液阻为无穷大,阀口全开时液阻很小,阀口开启并稳定工作在某一位置时,阀口的压力差、通流量与通流面积满足压力流量方程,此时液阻为一定值。另外,液阻的大小还与流体的流动状态、液阻的结构形式有关。 由式(3)得:
各类液阻的通流量与压力差的关系通式(压力
流量方程)为:
q=kAΔp
m
(2)
式中:k———系数,与液体性质(层流,紊流)和液阻
的结构形式有关,一般视其为常数;
A———液阻的通流截面,m,不同型式的液阻
2
表达式不同;
m———指数,与液阻型式有关。对薄刃型m
收稿日期:2001-12-02
作者简介:张文杰(1969-),男,山西平遥人,讲师。
22
铸 造 设 备 研 究 2002年第2期
Δp=mqR
Δq=
mR
(4)(5)
开启主阀阀口,宜选用较大的液阻,故液阻一般为细长孔,若工作油液不干净,则易堵塞,导致溢流阀不能正常工作。1.2 定值减压阀
液阻在液压控制阀中的作用表现在两个方面,
即阻力特性和控制特性。阻力特性是指液阻(通流截面)与其压力差之间的函数关系,用于形成压力差和检测压力差反馈作用使阀心运动并稳定在某一位置。由式(4)知,液流流过液阻的压力降Δp与液阻R成正比,若要求液阻两端压力降较大,则选用较大的液阻。控制特性是指压力差一定,改变液阻调节流经液阻的流量。由式(5)知,液流流过液阻的流量q与液阻R成反比,,变通流面积A。1 1.1 溢流阀
图2所示的定值减压阀是一种先导型阀,用来
控制出口压力,保证出口压力低于进口压力且为定值。因为是控制出口压力,因此经固定液阻引到先导阀前腔和主阀上腔的压力为阀的出口压力p2。当出口压力p2p3时,先,,起阻尼减压作,
。
图1所示的溢流阀是一种先导型溢流阀,分主阀和先导阀两部分。被控的进口压力油除作用在主阀芯的下腔外,还经固定液阻2、4到先导阀的前腔,经固定液阻3到主阀心的上腔。当阀的进口压力升高,作用在先导阀阀芯上的液压力等于调压弹簧力时,先导阀阀芯将离开阀座,开启阀口,于是阀内的油液经先导阀阀口到主阀回油口,流回油箱,主阀进口的压力油经固定液阻2、4补充至先导阀阀口,因油液流经固定液阻时存在局部压力损失,因此先导阀的进口压力p1低于主阀进口压力p,即主阀芯上腔压力低于下腔压力,主阀芯在两腔压力差的作用下克服复位弹簧力向上位移,开启主阀口,主阀进口的压力油经主阀口溢流回油箱。经先导阀阀口流过的流量很小,先导阀流过的流量就是流经固定液阻的流量,由公式(4)知,
为使液阻产生的压力差足以
12主阀心;22阀套;32主阀体;42先导阀座;52先导阀心;62调压弹簧;72复位弹簧;82固定液阻
图2 定值减压阀(板式)
2 控制特性的应用2.1 节调阀
节流阀的典型结构如图3所示,通过螺纹调节
机构可使阀芯轴向位移、改变阀口通流面(开口),即改变式(5)中的液阻R,在节流阀的进出口压力差一定时,液经阀的流量与阀的开口面积成正比,调节阀的开口面积可以调节流量。2.2 调速阀
调速阀是一种节流阀与定差减压阀串联组成的流量控制阀。因为有定差减压阀的压力补偿作用,可以保证节流阀的进出口压力差不变,从而在节流阀的开口面积一定时,流经调速阀的流量不变。这是一种压差(或压力)反馈控制系统。3 结束语
12主阀心;2、3、42固定液阻;52先导阀座;62先导阀体;72先导阀心;82调压弹簧;92调节螺栓;102复位弹簧;112主阀体
本文推导得出了液阻的计算公式,分析了影响
(下转第33页)
图1 先导型溢流阀(板式)
2002年第2期 王海东:铝活塞余热淬火和自然时效的应用研究 33
表1 开型时间与试件表面温度测量
淬火温度/活塞顶面温度/℃
开型时间/50～55>55
其有关数据列于表2。
表2 自然实效时间(天)与机械性能的相关数据
10机械性能抗拉强度/MPa18mm×
试块硬度/HB
活塞裙部温度/℃
试棒温度/℃
活塞顶面硬度/HB
490492 482485 484486 479480
493489484486
491485
自然时效/0816243240
22021624525525226025326326025625721825025625825961659892991031021061031076395102104104
6460989499105105101103105106100
6296102103104103液压站现实应用
由表1所列数据可以看出,在开型时间为50
s
)～55s时,其试件表面温度(分别为492℃和491℃与510℃固溶处理后的出炉温度接近,能满足余热
淬火的工艺要求。开型时间大于55s时,其试件表
)面温度(分别为486℃和485℃
淬火的工艺要求。而型时间小于有完全凝固时,s,开,不再测量表面温度。1.3 余热淬火
把上述熔炼合格的铝合金溶液,按上述工艺规范分别浇入活塞金属型和拉力试棒金属型。并立即开型淬火。先分别各浇10型。由于活塞金属型每型只有1件,所以再浇10型活塞。完成余热淬火后,去除活塞和拉力试棒上的浇冒口。这样就为自然时效准备了20件活塞和20根试棒。从拉力试棒上切取<18mm×10mm硬度试块20个。1.4 自然时效
,在没有进行自然时效时,
其机械性能较低,离技术要求相差甚远。在经过8天的自然时效之后,其机械性能增长较快。在经过16天后,其机械性能基本上达到了技术要求。在经过24天后,机械性能完全达到并超过了技术要求。在32天至40天时,机械性能处于完全稳定状态,已没有什么大的变化。3 结束语
采用余热淬火和自然时效新工艺,可以节约设备投资,可减少能源消耗,可减少毛坯件的运输周围周转量。从而提高了经济效益,改善了劳动条件,有广泛的应用前景。
参考文献:
[1]大连工学院《金属学及热处理》编写组,金属学及热处理[M].北
从上述试件中各选取16件无缺陷试件,分成
16组进行自然时效试验。测量其抗拉强度和硬度。
京:科学出版社.
(上接第22页)
液阻大小的各种因素及液阻在液压系统中的具体应用,液阻的实际应用远不止以上这些实例,在液压系统中还有着更广泛的应用,对液阻类型、大小的选择十分重要,把握好液阻的应用对液压系统的设计分析具有重要的现实意义。
参考文献
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机械工业出版社,1999,5.
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12螺纹调节机构;22阀体;32阀心
图3 节流阀(板式)
第三篇、液压技术现状及发展趋势
液压站现实应用
液压技术现状及发展趋势
摘 要:目前我国的制造业高速发展，正经历从制造大国向制造强国的转变 文章在分析液压技术在装备制造业中的重要地位基础之上，详细论述了液压技术在国内外机械制造业中的应用情况，指出液压技术在机械制造业中有着重要的应用价值和发展潜力，对液压技术需要不断的加以研究和不断的提高才能满足机械制造业需要
关键词:机械制造;液压技术; 现状及发展趋势;应用
液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。相对于电力拖动和机械传动而言，液压传动具有输出力大，结构紧凑，体积小，调速方便以及易于控制等优点，因而广泛应用于工程机械，建筑机械和机床等设备上。目前，我国制造业的发展是比较迅速的，我国在迈向制造强国的道路上奋勇前进虽然对于我国目前的制造业来说，还存在着一定的困难，但是困难和机遇并存的状态，是我国制造业发展的良好契机。未来的几年中，我国的制造业对于国民经济的增长和人们生活质量的提高，都有着不可忽视的作用。本文对我国机械制造业中的液压技术的应用进行分析，并分析其发展的前景和潜力，具有非常重要的现实的意义。
1 液压技术在装备制造业中的重要性
液压技术对于我国的机械制造业而言，有着非常重要的作用，是一个十分重要的基础领域。流体传动与控制技术的主要代表液压技术自上世纪初面世以来，即融合到装备制造业中，成为其十分重要的基础领域之一。液压技术推动我国的装备制造业的发展，在装备制造业的诸多领域中，都起着非常重要的不可忽视的作用。所以，在装备制造业中的液压技术，其应用的现状和前景都是值得关注的。在机械制造业中的液压技术的应用和定位，都需要去分析和了解，并制定出一定的策略和目标，来促进液压技术的发展和不断的完善，只有这样，才能促进我国机械制造业的发展，才能实现我国的制造强国的目标的实现，才能促进我国机械制造行业的快速发展，并提高人们的物质生活水平和生活质量。
2 液压传动技术发展现状
近代液压传动技术是由19 世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是舰船上的炮塔转位器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用车床到20 世纪30年代末才用上了液压传动。第二次世界大战期间，由于军事上的需要，出现了以电液伺服系统为代表的响应快、精度高的液压元件和控制系统，从而使液压技术得到了迅猛发展。20世纪50年代，随着世界各国经济的恢复和发展，生产过程自动化的不断增长，使液压技术很快转入民用工业，在机械制造、起重运输机械及各类施工机械、船舶、航空等领域得到了广泛的发展和应用。20世纪60年代以来，随着原子能、航空航天技术、微电子技术的发展，液压技术在更深、更广阔的领域得到了发展，在工程机械，数控加工中心，冶金自动线等国民经济的各个方面也都得到了应用。
2.1 液压传动技术的应用领域
目前液压技术应用的主要领域是工程机械和冶金机械等，具体来说，液压系统在以下领域中 有着广泛的应用[1～3]。
(1) 工程机械
工程机械是液压产品的最大用户，占行业销售的42.3%，今后比例还会扩大。每年为国产和合资生产的挖掘机、道路机械、建设机械、桩工机械、水泥搅拌车等配套所进口的液压件，约达1.5亿美元以上。2010年我国工程机械市场需求量如表1所示。
(2) 机床
机床产品需要大量高压、大流量柱塞泵，插装阀、叠加阀、电磁阀、比例阀、伺服阀、
低噪声叶片泵和轻型柱塞泵等液气密元件产品。而液压系统更是广泛地应用与机床工件的夹紧、工作台的移动等场合。随着制造业技术的进步，国内对高精、高效、自动化机床，特别是数控机床的需求量越来越大。据有关预计，到2010年末我国数控机床年需求量超过5万台；机床总拥有量将由2007年的300多万台，增加到接近400万台，增长率达33%。此外，锻压机械的发展也对液压原件及成套系统提出新的要求。因此，为机床和锻压机械配套、维修用液压、气动和密封件的市场需求量也将有很大的增长。
(3) 汽车制造业
汽车、摩托车产品需要大量转向助力泵，自动变速箱用的液压控制元件，各种类型的密封件和气动元件；汽车制造设备则需要各种泵，液压电磁阀，气阀，气源处理装置，各种气缸比例阀，载重汽车用齿轮泵、油缸和控制阀等。
(4) 冶金机械
据了解冶金设备中液压气动技术的使用率达
6.1%～8.1%，约占设备总费用的10%左右。因此，冶金工业的改造和发展为液压气动密封件产品提供了很大的市场空间。从行业统计分析，液压、气动产品为冶金行业直接提供配套分别占销售额的14.5%和9%。另外，冶金、矿山设备产品需要大量各类柱塞泵，插装阀、电磁阀、比例阀，伺服阀、油缸，液压系统总成及气动元件。
(5) 液压试验台
液压技术需要不断地发展、创新，每年需要一批的液压试验台来进行试验，这也是液压技术的一个应用领域。
(6) 游乐设施
随着人们生活水平的条，对生活质量的要求也越来越高。游乐设施也已成为人们生活的一部分。而由于液压技术本身的优点，液压技术在游乐设备上也是不遑多让。
(7) 武器装备
现代武器装备，特别是现代化大型装备，离不开液压传动。现代武器装备液压系统的维修和防护已成为我军重要研究课题之一，它既是对我军装备维修人员的重要考验，也是提高我军战斗力和兵器的寿命的重要保障。特别是电流变、磁流变技术的兴起及应用，更是使液压技术在武器装备上如虎添翼。
3 液压技术创新及发展趋势
基于液压技术有如上的的优点及问题，未来液压技术的定位是：继续在工程机械和冶金机械
这两大领域站稳脚跟，积极向新兴的产业拓进，液压技术与液压产品的发展趋势如下：
(1) 工作介质的发展新方向
水液压，采用水为工作介质，具有无污染、安全、清洁卫生等优点，符合环保这一要求。而以水为截止的水压传动技术具有结构简单、效率高、经济等优点，在众多领域有着广泛的应用前景。除此之外，新兴的电流变液、磁流变液研究与发展，将会是液压技术的一大创新与改革。磁流变液是一种机敏材料,在外加磁场的作用,液体的粘度发生很大的变化,具有很大的抗剪切,易于控制并且连续可控。
(2) 工作效率
泄露问题一直是影响液压系统工作效率的重要因素之一。可提高加工精度，减少内泄漏或采用螺纹插装阀较少外泄漏。当然，密封件产品的质量及密封系统设计和应用水平提高也是一个重要的研究领域。
(3) 材料方面
液压元件材质的提高将极大推动其质量与品种的新发展，而材料的表面处理，将成为液压领域新的研究方向。
(4) 传动方面
由于在小功率的场合采用伺服电机、变频电机等对液压构成威胁并排挤出局。液压将在大功率、高压力及电力不可获得之处有发展空，目前在强电方面采用变频电机与液压定量泵结合将是一个可取的方向。
(5) 控制方面
随着电子、计算机、网络的发展，液压与其结合发挥二者的优势是必然趋势。而目前具有总线功能的液压产品已经形成系列化。相信CAN BUS+I CAN NET将是下一代液压产品的制高点。
(6) 故障自动检测系统
随着液压技术的发展,各种工程机械、矿山机械等广泛地采用先进的液压系统进行传动与控制。而液压系统内部故障检测较为困难，因此,研究一种基于传感器、计算机技术对液压系统进行实时在线状态监测与故障诊断尤为重要。
4 结语
目前液压技术已渗透到很多领域，在民用工业、在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展成为包括传动、控制
和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。虽然液压技术有如上的优势，但是存在的问题与面临的严峻挑战却也不容忽视。液压技术要想进一步的发展，就必须有自己的定位与发展趋势。本文所分析的这些技术是当前及以后工程机械液压系统领域发展的方向,其要点是把先进的计算机技术、机械电子技术、控技术、通讯技术、软件工程等应用于工程机械的液系统中，从而实现智能化、自动化。
参考文献
[1] 陈小梅.我国液压技术的发展动态[J].机电技术.2011(03)
[2] 陈忠强.国外液压技术现状及发展趋势[J].现代零部件.2004(05)
[3] 黄兴.液压技术创新及发展趋势[J].机床与液压.2005(12)
[4] 王甫茂.机械制造业中液压技术的应用及前景分析[J].液压与气动.2012(04)
[5] 史维祥.流体控制发展的一些动向[J].液压气动与密封.2001(01)
[6] 杨尔庄.二十一世纪液压技术现状及发展趋势[J].液压与气动.2001(03)
第四篇、液压系统开题报告
液压站现实应用
篇一：液压系统设计开题报告
毕业设计（论文）材料之二（2）
本科毕业设计(论文)开题报告
题目： 风机外罩清洗装置液压系统设计
课 题 类 型： 设计■ 实验研究□ 论文□
学 生 姓 名：
学 号：
专 业 班 级：
学 院： 机电学院
指 导 教 师： 王幼民（教授）
开 题 时 间： 2014年3月7日
2014 年 6月 16日开题报告内容与要求
一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值）
1、研究内容： 本课题设计的是风机外罩清洗装置液压系统设计。主要内容有编制液压系统的方案，设计步骤是： l)明确设计要求。进行工况分析(2)初定液压系统的主要参数。(3)拟定液压系统原理图。(4)计算和选择液压元件。(5)的估算液压系统性能。(6)绘制工作图和编写技术文件。并对液压系统进行装配仿真。 2、研究意义：
社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键，近年来，液压机技术发展迅猛，对作为其核心的液压系统的技术要求也愈来愈高。阀控液压系统由于其结构简单，响应速度高，造价低的特点广泛应用于中小功率伺服系统。但是阀控液压系统效率比较低，研究电液比例插装阀在阀控液压系统中的应用具有很大现实意义。同时我们可以把大学里所学的知识融会贯通，为以后学习和工作打下坚实的基础。
二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述）
1、研究现状：
液压传动系统在整个机械传动行业中有着很重要的作用，并且因为它优越的使用性能，使它的使用范围更广泛，这也就要求我们要更大程度的提升液压传动系统的新能，然而我国在液压传动系统设计方面缺少与外国同行业的技术交流，并且我国的制造工艺要落后于发达国家，这就要求我们更努力的为发展我国的技术事业奋发图强
2、发展趋势：
目前，不论是国内还是国外，液压传动系统的发展趋势都是趋向于两个大方面：节能，机电一体化
1．减少能耗,充分利用能量
液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题： ①减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。 ②减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。 ③采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。 ④发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。 ⑤改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。 ⑥为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失
2机电一体化
. 电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：
(1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oe系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。 (2)发展和计算机直接接口的功耗为5ma以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3ms)等。
(3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。 (4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 (5)由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。
三、毕业设计（论文）研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径）
1、研究方案：
液压传动系统设计主要有两个部件：动力元件和执行元件。.液压站现实应用
制定设计步骤
1)确定液压执行元件的形式; 2)进行工况分析，确定系统的主要参数; 3)制定基本方案，拟定液压系统原理图; 4)选择液压元件; 5)液压系统的性能验算; 6)绘制工作图，编制技术文件。.
四、主要参考文献（不少于10篇，期刊类文献不少于7篇，应有一定数量的外文文献，至少附一篇引用的外文文献（3个页面以上及其译文）
[1] 陈大先.机械设计手册[m].北京：化学工业出版社，1993
[2]张人杰.液压缸的设计制造和维修[m].北京：机械工业出版社，1993
[3]冀宏，唐铃凤.液压气压传动与控制[m].北京：华中科技大学出版社.
[4]苏尔皇.液压流体力学[m].北京：国防工业出版社，1979.
[5]范存德.液压技术手册[m].沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.
[6]张利平.液压传动与控制[m].西安：西北工业大学出版社，2004
[7]林建亚，何存兴.液压元件[m].北京：机械工业出版社，1988
[8]雷天觉.液压工程手册[m].北京：机械工业出版社，1990
[9]李壮云.液压元件与系统[m].北京机械工业出版社，2005
[10]孟延军，陈敏. 液压传动[m]. 冶金工业出版社, 2008.09
[12]张永茂.autocad机械绘图基础与实例[m].北京：海洋出版社，2006
[13]付永领，齐海涛.lms imagine.lab amesim系统建模与仿真[m].北京：北京航空航天大学出版社，2011
[14]王宇亮.基于amesim的工程机械液压系统故障仿真研究[j].2011
[15]tian junying.research on extension element model in hydraulic system.mechatronics and automation, 2009. [j].icma 2009.
[16]shu-han wang, xiang-yang xu, yan-fang liu, zhen-kun dai, p. tenberge, wei qu .design and dynamic simulation of hydraulic system ofa new automatic transmission
[j].journal of central south university of technology, 2009, vol.16 (4), pp.697-701
[16]王隆太.机械cad/cam技术[m].北京：机械工业出版社，2010.2
篇二：液压传动系统设计开题报告
毕业设计(论文)开题报告
（适用于工科类、理科类专业）
课题名称 板料折弯机液压系统设计
副 标 题
学院（系） --
专 业 --
学生姓名 - 学 号 **
2011 年 3 月 4 日
一、毕业设计（论文）课题背景（含文献综述）
液压传动是用液体作为工作介质，利用液体的压力能来实现运动和力的传递的一种的传动方式。液压传动能传递能量和对系统进行控制。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 1795年英国约瑟夫·布拉曼(joseph braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，即当代液压传动系统的雏形。
第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯(f.vikers)发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁·尼斯克(g·constantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战(1941-1945)期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近二十多年。但是在1955年前后，日本迅速发展液压传动，1956年成立了“液压工业会”。近二三十年间，日本液压传动发展之快，已居世界领先地位。
虽然液压传动相对于机械传动是一门新技术，但是经过多年的改进发展，随着液压油液压元件的改进升级，使液压系统变得更简单、更方便、更加安全可靠，成本也更加低廉。液压传动的应用领域已经非常广泛：一般工业用的塑料加工机械、压力机械；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械，汽车、钢铁工业用的冶金机械，提升装置、轧辊调整装置；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
折弯机分为手动折弯机、液压折弯机和数控折弯机。液压折弯机包括支架、工作台和夹紧板，工作台置于支架上，工作台由底座和压板构成，底座通过皮带与夹紧板相连，底座由座壳、线圈和盖板组成，线圈置于座壳的凹陷内，凹陷顶部覆有盖板。使用时由导线对线圈通电，通电后对压板产生引力，从而实现对压板和底座之间薄板的夹持。利用电能转换成液压能，通过液压油推动液压杆，使杆端的压模压向工件，工件发生塑性变形得到所需形状。由于采用了电磁力夹持，使得压板可以做成多种工件要求，而且可对有侧壁的工件进行加工，操作上也十分简便。
液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声以及液压元件和系统的经久耐用、高度集成化等方面取得了重大的进展；在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有许多成就。将液压传动应用于板料折弯机中，将优化机器性能，改善能源利用方式，减少成本，降低噪声，控制方便，安全可靠，操作简单。将液压传动应用到板料折弯机中，对减少能耗、
提高工作效率和安全性，改善工作环境都有重大意义。
二、毕业设计（论文）方案介绍（主要内容）
1.进行图书资料和网络资料的收集。首先进行图书资料收集，收集有关液压传动资料。了解液压传动的发展史及其当前的应用情况。通过资料的收集，进一步拓宽对液压系统的认识。从加快国家发展、提高人们生活水平、提高工作舒适度的角度来思考液压系统的问题，并推广液压系统在机械设备中的应用。
收集有关液压系统和板料折弯机的中外文献以及其他有利资料，更进一步了解液压系统，关注国内外折弯机中液压系统的应用情况，认真探索液压系统应用于板料折弯机的必要性。
2.对板料折弯机的液压传动系统具体设计：
(1)明确工作循环并做工况分析。
(2)明确主机的具体性能要求，进行负载分析和运动分析。作出功率循环图，协调各个元件的动作时间和速度。
(3)确定液压系统的主要参数：压力和流量，参照经验选取。
(4)拟定液压系统原理图。确定系统的回路方式、液压油类型、执行元件及液压泵类型、调速、调压及换向方式、“开”或“闭”式确定。
(5)液压元件选择。
(6)液压系统验算。压力计算、系统容积效率计算和发热估算。
(7)液压系统主要元件的设计。
3.图纸绘制以及进行整个液压系统设计的审查，编写设计计算说明书。
三、毕业设计（论文）的主要参考文献
[1] 廖林清.机械设计方法学[m].重庆:重庆大学出版社,2008.
[2] 周士昌.液压系统设计图集[m].北京:机械工业出版社,2003.
[3] 张平格.液压传动与控制[m].北京:冶金工业出版社,2009.
[4] 黄安贻.液压传动[m].成都:西南交大出版社,2005.
[5] 许贤良.液压传动系统[m].北京:国防工业出版社,2008.
[6] 张利平.液压传动系统及设计[m].北京:化学工业出版社,2005.
[7] 张利平.液压传动设计指南[m].北京:化学工业出版社,2009.
[8] 邵俊鹏.液压系统设计禁忌[m].北京:机械工业出版社,2008.
[9] 王益群.液压工程师技术手册[m].北京:化学工业出版社,2009.
[10] 王守城.液压元件及选用[m].北京:化学工业出版社,2007.
[11] 张利平.液压站[m].北京:化学工业出版社,2008.
[12] 张利平.液压站设计与使用[m].北京:海洋出版社,2004.
[13] johnson j.introduction to fluid power[m].ny:delmar thomson learning,2002.
[14] yeaple f.fluid power design handbook[m].ny:m.dekker,1990.
[15] mwc albert beasley jr.fluid power[m].dc:u.s. government printing office,1992.
四、审核意见
篇三：液压开题报告
专科毕业设计（论文）
开题报告
课 题 名 称
系别机电与自动化
专业 班 机械制造与自动化
姓名 孙世元
评 分
导 师（签名） 刘华英
2015 年 3 月 25 日
华中科技大学武昌分校
毕业设计（论文）开题报告撰写要求：
1．开题报告的主要内容
1）课题研究的目的和意义；
2）课题设计的主要内容；
3）设计方案；
4）实施计划；
5）主要参考文献，不少于3篇。
2．开题报告的字数不少于1500字，格式按《华中科技大学武昌分校 专科毕业设计（论文）撰写规范》的要求撰写。
3．开题报告单独装订，本附件为封面。
华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告
第五篇、液压伺服系统的发展和应用
液压站现实应用
液压控制系统
液压技术主要是由于武器装备对高质量控制装置的需要而发展起来的。随着控制理论的出现和控制系统的发展，液压技术与待腻子技术的结合日趋完善，从而产生了广泛应用于武器装备的高质量电液控制系统。同时，液压技术也广泛地应用于许多工业部门。在这个发展过程中，控制装置的需要反过来迫使液压元器件、液压控制系统不断更新，不断发展提高。本文结合课堂所学，简要讲述液压技术的发展和应用。
1.液压传动
将源动力的能量按一定方式和规律传递给工作机构的作用叫传动。在机器中起传动作用的机构叫传动机构。目前传动有五种型式：机械传动、电气传动、气体传动、流体传动和复合传动。在液体传动中，有一种以液体为传动介质，主要靠受压液体的压力能来实现运动和能量传递的叫液压才传动。图1为一个简单的连通器，可以用来传递能量。
图1.连通器简图
当右边小活塞在外力Fo作用下，向下推压右边腔室的液体时，该处的液体通过两腔室间连通的通道被挤压到左边大腔室中，使重物G运动，这样就起到了传动能量的作用。但这种简单的连通器不能连续工作，下面以一个简单的例子来分析液压传动系统。如图2所示，小活塞及其活塞缸为主动缸，在单向阀配合下不断从邮箱吸油，排左边大缸腔，被称为液压泵。左边大活塞及其缸腔为工作缸，不断得到压力油，不断推举重物做功，被称为液压缸。从图中知道，液压泵、液动机（液压缸和液压马达）和控制阀为组成液压系统的三个主要部分，加上辅助装置和液压油，这五个部分是实际液压机构所必须的。
图2.千斤顶的原理图
2.液压元件
根据各个元件在液压系统中的作用，主要分为动力元件(液压能源)—液压泵，执行元件(液动机)—液压马达(输出旋转运动)和液压缸(输出直线运动)，以及各种控制阀。
2.1.液压控制元件
液压阀是液压系统的控制元件，通过它改变系统中流体的运动方向、压力和流量。在节流式伺服系统中，它直接控制执行元件动作；在容积式伺服系统中，它直接控制着泵的变量机构，改变其输出流量，从而间接的对执行元件的动作进行控制。按其功能可分为方向阀、压力阀、流量阀三大类。在液压伺服系统中它是一个机械—液压转换装置，如图3所示。
图3(a).一级阀 图3(b).二级阀
在节流式液压控制系统中，液压控制阀的输出功率要直接操纵执行元件动作，往往是较大的值，而输入阀的功率则通常是很小的，故液压控制阀也是一种功率放大装置。如果放大系数太大，单级阀难以实现，可以用二级阀或者多级阀，二级阀的机构如图3(b)所示。
液压阀随着技术的发展而不断的发展更新。现代液压控制元件不指上面提到的液压传动中的三类阀：压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀，而是指用于闭环伺服控制系统的各类阀，主要指各类伺服阀（DDV直动阀）、电液比例阀、高速开关阀、数字阀等。其中，电液比例阀是一种可以根据输入电气信号，按比例对工作油液的压力、流量和方向进行控制的液压控制阀。且电液比例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。
比例阀根据作用不同可分为比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀等。电液比例阀与电液伺服阀相比，比例阀有下述优点：
1）除存在中位死区外，性能与伺服阀相当；
2）系统频宽能够满足大部分工业控制要求；液压站现实应用
3）介质过滤精度要求低；
4）价格低，与开关阀相当
正是由于上述优点，比例阀在液压系统中广泛应用。
2.2 液压动力元件
液压动力元件包括液压缸和液压马达，如图4所示：
图4(a).常用液压缸符号
图4(b).叶片式液压马达工作原理图
四通阀控制液压缸的的原理图如图5所示，是由正开口四边滑阀和对称液压缸组成的。它是最常用的一种液压动力元件。下面简要分析一下阀控液压缸的动态特性。
图5.四通阀控制液压缸原理图
阀控液压缸的动态特性不但取决于阀和液压缸，也和负载有关。对系统进行线性化可得系统的基本方程如下：
1）滑阀的流量方程：qL=Kqxv−KcpL (1)
2）液压缸流量连续性方程：流入液压缸进油腔的流量q1为
dxpVdpq1=Ap+Cip p1+p2 +Cepp1+11e从液压缸回油腔流出的流量q2为
dxpV2dp2 q2=Ap+Cipp1+p2−Cepp2−e根据qL=q+q2，线性化简以后可得
qL=Apdxpdt+CtppL+4βtVdpLdte (2)
3）液压缸和负载的力平衡方程为：
AppL=mtd2xp
dt+Bpdxpdt+Kxp+FL (3)
根据上述三个基本方程可以推导系统的传递函数，分析系统的动态性能。 由于伺服阀的非线性、液压缸容积的时变性以及阀口加工误差等的影响，很多系统不能保证阀控对称缸的性能，研究阀控非对称缸很有必要而且有现实意义。
3.液压伺服控制
众所周知，液压伺服控制是一门新兴的技术，起源于上世纪50年代。远在第一次世界大战前，液压伺服控制曾用于海军舰艇中作为操舵设备。近几十年来，由于整个工业技术的发展，尤其是在军事上和航空与宇航技术上所应用的伺服控制系统逐步向快速、大功率、高精度的方向发展，液压伺服控制所具有的反应快、重量轻、尺寸小及抗负载刚性大等优点，特别受到了重视，因此，液压伺服控制作为一种新兴的技术学科迅速地发展起来。现在，液压伺服控制已在自动化领域占有重要位置，凡是需要大功率、快速、精确反应的控制系统，都已经采用了液压伺服控制。液压站现实应用
现代飞机上的操纵系统，如舵机、助力器、变臂器、人感系统，发动机与电源系统的恒速与恒频调节，火力系统中的雷达与炮塔的跟踪控制等大都采用了液压伺服控制。导弹的作动舵面，摆动发动机燃烧室，发射台的操纵以及人造卫星与宇宙飞船的飞行控制也用到了液压伺服控制系统。飞行器的地面模拟设备，包括飞行模拟台、负载模拟器、大功率模拟振动台、疲劳强度试验的协调加载、大功率材料试验加载等大多采用了液压控制。因此液压伺服控制的发展关系到航空与宇航事业的发展。
液压伺服控制也存在着诸如液压油易污染，液体流动复杂，理论上的描述不如电气成熟，以及管路传输也不如电气方便等缺点。但液压系统特有的大功率、高输出等特点使其在航空宇航、军事、工业等领域有长期生存和有力的竞争地位。
第六篇、AMESim软件及其在液压系统中的应用
液压站现实应用
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AMESim软件及其在液压系统中的应用 作者：贺启强等
来源：《中国科技纵横》2014年第08期
【摘 要】 AMESim软件是一款多学科领域复杂系统仿真平台，是液压系统设计中的主流软件之一。本文通过介绍AMESim软件及其应用特点，并结合具体实例的建模和仿真过程，分析了其在液压系统分析设计的优势并预测了其在行业应用的发展趋势。
【关键词】 液压系统 仿真软件 AMESim
0 引言
传统液压系统往往基于机械功能结构进行设计，在样机试制成功后往往通过型式试验、投入生产实践、进行优化改进并反复循环的过程，造成大量的人类、物力耗散在样机的试制和改进阶段。伴随计算机技术的进步，借助计算机仿真技术可以通过设计计算、虚拟现实等手段，在成品成型之前进行必要的优化和修正，加快了设备改进步伐。当前，借助计算机仿真技术，也是进行机械设计的必然要求[1]。
典型的实例是，基于传统机械结构设计的液压系统，往往只能设计产品的额定排量、转速、额定扭矩等静态参数，而无法反映液压系统的压力、流量、温度等动态特性，因此，对于液压系统优化更是缺少必需的分析手段，而AMESim软件为用户提供了一个对液压系统实现优化分析的综合平台。
1 MESim软件及建模特征[2-8]
AMESim（Advanced Modeling Environment for Simulations of engineering systems），是一款多学科领域、复杂系统的仿真平台，尤其是应用在液压/机械系统的建模、仿真及动力学分析的专业软件。软件集合流体、机械、热流体和控制系统等模块，为用户提供一个完善、专业、友好的仿真优化平台，并可与其他主流软件进行联合仿真。
AMESim软件采用的建模方法类似于功率键合图法，通过图形方式来描述系统中各元件的相互关系，能够直观反映各元件间的负载效应及系统中功率流动情形，与功率键合图不同的是，AMESim软件能更直观反应系统工作原理，其对元件间数据传递个数没有限制，方便用户进行多参数优化。
区别于其他仿真软件，AMESim的最大优势在于可以在仿真过程实现方程特性的监测并自动获取最佳结果。
此外，AEMSim软件还可以与其他软件进行联合实现混合仿真，其过程只需在各自子系统完成建模，而后进行联合仿真，最后用各软件完成各领域结果分析。
第七篇、选煤厂液压知识实际应用
液压站现实应用
选煤厂液压知识实际应用
前言
液压：以液体为介质，用其产生的压力传递能量的方式。
液压传动的优缺点
液压杠杆
在下图所示的活塞模型中，你可以看到通过液压杠杆互相平衡重量的例子。帕斯卡类似这一例子的发现是，只要活塞面积与重量成比例，小活塞上的小重量就可以平衡大活塞上的大重量。他的这一发现可以利用密闭液体证实。其原因是，液体在相同的面积上作用着相同的力。 机械杠杆
可以利用以下插图中的机械杠杆例子说明相同的情况。1 公斤的猫坐在距杠杆支点5 米的位置，它与坐在距杠杆支点一米位置的 5 公斤的猫可以使杠杆平衡，就像液压杠杆中的平衡重量一样。在插图中，你看到的是2 公斤重量和100 公斤重量。2公斤重量的作用面积是1 平方厘米，因此其压力为2公斤/平方厘米；另一重量是100 公斤，其作用面积是50 平方厘米，因此它的压力也是2 公斤/平方厘米；结果是两个重量平衡。这就是一种类型的液体杠杆。
液压杠杆中的能量传递
务必牢记，流体在相同的作用面积上的作用力相同。在工作状态中，这一规律对我们大有帮助。如果我们有两只尺寸完全相同的油缸，因为每只活塞的面积相等，所以当我们以10 公斤的力向下按动一只活塞时，它使另一只活塞产生10 公斤的上推力。如果面积不相等，则力也不相等。这种能量传递过程中十分重要的一点是力和距离之间的关系。记住，在机械杠杆中，施加相等的力时，较轻的重量需要更长的杠杆。要使5 公斤的猫提高10 厘米，1 公斤的猫必须向杠杆下方移动50 厘米。例如，假定系统另一端大活塞的表面面积为 50 平方 厘米，小活塞的面积为1 平方厘米，当我们将10 公斤的力作用于较小的活塞时，根据帕斯卡定律，它将产生10 公斤/平方厘米的压力作用于大活塞的每一个部分，因此，大活塞接受总共为500 公斤的力。我们以这种方式利用压力传递能量，并使之为我们工作。让我们再看一下液压杠杆插图，并考虑较小活塞移动的距离。需要较小的油缸产生50 厘米的行程传递足够的液体使大油缸移动1 厘米。
1、液压传动的优点
（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；
（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速；
（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；
（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；
（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；
（6）操纵控制简便，自动化程度高；
（7）容易实现过载保护。
2、液压传动的缺点
（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；
（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；
（3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；
（4）用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患；
（5）传动效率低。
一、液压基础知识
1.1 液压结构
一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。
动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。
执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。液压马达或油缸
控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。
辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。
液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。
1.2液压回路
回路由有关液压元件组成，用来完成特定功能的典型油路。任何一个液压传动系统都是由几个基本回路组成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。几个基本回路组合在一起，可按一定要求对执行元件的运动方向、工作压力和运动速度进行控制。根据控制功能不同，基本回路分为压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。
1.2.1压力控制回路
用压力控制阀(见液压控制阀)来控制整个系统或局部范围压力的回路。根据功能不同，压力控制回路又可分为调压、变压、卸压和稳压 4种回路。
(1)调压回路：这种回路用溢流阀来调定液压源的最高恒定压力，溢流阀就起这一作用。当压力大於溢流阀的设定压力时，溢流阀开口就加大，以降低液压泵的输出压力，维持系统压力基本恒定。(2)变压回路：用以改变系统局部范围的压力，如在回路上接一个减压阀则可使减压阀以后的压力降低；接一个升压器，则可使升压器以后的压力高於液压源压力。(3)卸压回路：在系统不要压力或只要低压时，通过卸压回路使系统压力降为零压或低压。(4)稳压回路：用以减小或吸收系统中局部范围内产生的压力波动，保持系统压力稳定，例如在回路中采用蓄能器。
1.2.2速度控制回路
通过控制介质的流量来控制执行元件运动速度的回路。按功能不同分为调速回路和同步回路。
(1)调速回路：用来控制单个执行元件的运动速度，可以用节流阀或调速阀来控制流量，中的节流阀就起这一作用。节流阀控制液压泵进入液压缸的流量(多余流量通
过溢流阀流回油箱)，从而控制液压缸的运动速度，这种形式称为节流调速。也可用改变液压泵输出流量来调速，称为容积调速。
(2)同步回路：控制两个或两个以上执行元件同步运行的回路，例如采用把两个执行元件刚性连接的方法，以保证同步；用节流阀或调速阀分别调节两个执行元件的流量使之相等，以保证同步；把液压缸的管路串联，以保证进入两液压缸的流量相同，从而使两液压缸同步。
1.2.3方向控制回路
控制液压介质流动方向的回路。用方向控制阀控制单个执行元件的运动方向，使之能正反方向运动或停止的回路，称为换向回路，图 简单磨床的液压传动系统原理图 中的换向阀即起这一作用。在执行元件停止时，防止因载荷等外因引起泄漏导致执行元件移动的回路，称为锁紧回路。
1.3 液压符号
1.4 电磁阀类别
液压阀是用来控制液压系统中油液的压力、流量和液体流动方向。
液压阀的分类
按功能分：方向控制阀（单向阀、换向阀）
压力控制阀（溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器）
流量控制阀（节流阀、调速阀）
共同点 ：
（1）在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（转阀或滑阀）和驱使阀芯动作的部件（如弹簧、电磁铁）组成。
对液压阀的基本要求
（1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。
（2）油液流过的压力损失小。
（3）密封性能好。
第八篇、液压控制技术的应用及发展
液压站现实应用
液压控制技术的发展及应用
XXX
（机电学院09测控2班 20090310110230）
摘要：介绍了液压控制技术的发展历程、我国液压控制领域中出现的问题，并分析了问题产生的原因及其解决策略。同时将国内与国外的液压控制技术进行对比，以找出国内液压技术发展中的不足之处，最后举例说明了液压控制技术在科学领域中的广泛应用，并对液压控制技术的发展寄予了希望。
关键词：液压控制；发展；问题；解决策略；应用
0 序言
众所周知，液压控制系统在我们生活中的应用很常见，比如液压挖掘机、液压起重机、液压泵等，液压控制技术也应用得很广泛，而现在很多的科研工作者也往液压控制领域这块搞科研。其实，自二十世纪七十年代以来，随着以微电子技术为主导的信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术、海洋开发技术等高技术群的蓬勃发展，在世界上逐步出现了机械电子工业、光电子工业、办公自动化设备、信息处理系统、电子医疗设备、现代生物制品、新材料、新能源等高技术产业，而流体传动与控制技术就是其中的机械电子技术产业中起重要作用的关键技术领域。流体传动及控制包括液压传动及控制与气体传动与控制两个方面。液压传动及控制技术应用于生产，开始于十七世纪，经历了二百多年的徘徊，直到二十世纪四十年代，才进入了高速发展时期。
二十世纪四十年代控制论的诞生，极大地促进了液压技术的快速发展，使其应用范围逐渐扩大，不仅在国防领域具有不可替代的地位，而且已经渗透到国民经济的各个行业，液压技术发展与应用的程度已成为衡量一个国家工业发展水平的重要标志。近年来，液压技术与微电子技术、计算机技术、传感器技术等的结合，使其又产生了飞跃性进步。【1】毋庸置疑，能量转换、动力传动以及运动控制依然是21世纪全球经济的重要组成部分，液压传动及控制技术也依然是其中极为重要和积极的角色。
1 液压控制技术的发展历程
1.1 液压传动的产生
作为流体传动与控制理论基础的流体力学、流体传动理论是人类在生产实践中逐步发展起来的。对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是古希腊人阿基米德(Archimedes)，他建
立了物理浮力定律和液体平衡理论。1648年法国人帕斯卡(B．Pascal)提出静止液体中压力传递的基本定律，奠定了液体静力学基础。，1795年英国约瑟夫·布拉曼(Joseph Braman，1749—1814)，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，进一步得到改善。至此，液压传动便开始发展了。【2】
1.2 液压控制技术的发展
第一次世界大战后液压传动得到广泛应用,特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间,才开始 进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯发明了压力平衡式叶片泵。 为近代液压元件工业和液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁.尼斯克对能量波动传递所进行的理论及实际研究 ;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等) 方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战期间，在美国机床中有30％应用了液压传动。
进入80年代以来，逐步完善和普及的计算机控制技术和集成传感技术为电子技术和液压技术的结合创造了条件。计算机控制在液压控制系统中的应用大大提高了控制精度和工作的可靠性 ，使得以往难以解决的控制难题有了突破的希望。近年来电技术的进步( 如无槽电机等的产生) 出现了一些很紧凑的高响应电控系统 ，在某些场合( 如数控机床及一些机器人) 已取代传统的电液伺服阁。然而，在功率重量比方面．液压执行器比电磁执行器要高几乎一个数量级 ； 在负载刚性方面 ， 液压马达的开环速度刚性大约为电动机的5倍。这些使目前液压控制系统仍具有一些电控系统本身无法比拟和取代的优势。
目前，液压控制技术不仅用于传统的机械操纵、助力装置，也用于工程机械的模拟加载、 转速控制、发动机燃料进给控制 ，以及车辆主动悬挂装置和制动系统， 同时扩展到航空航天和海底作业方面。面对如此广泛的应用场合， 仅采用液压控制技术已不能完全满足要求 ， 于是发展机电一体化技术已成为一种必然的趋势。【3】
1.3 国内与国外液压控制领域发展的对比
众所周知，美国、日本和德国作为世界上最发达的国家和制造强国的背后都有着液压强国的深刻背景。美国作为液压技术进步的最早原创国仍是当今液压技术和产品的第一号强国，目前以Parker、Eaton为代表仍在液压行业中处于领导者的地位，在是液压技术产业的主要输出国。德国作为继美国之后液压技术新的竞争者欧洲的代表，对美国液压技术持续进行推进、重组和创新。日本在发展液压技术的进程中是后来者，由于整个行业充分吸收消化和创新进而成为当前先行者的典范。
从总体水平来讲,我国的液压控制技术较国外先进国家相比，还存在着一定的差距、尤其在高、新 、尖技术装备中，我国还处于引进时期，还没有能够做到完全消化吸收。真正成熟的国产伺服系统很少。国内许多生产厂家生产的加工中心的伺服系统 都是从国外引进的。并且在整机精度上还落后于国外同类产品。而国内一些生产伺服系统的厂家，如扬州曙光 仪器厂引进德国西门子公司的技术生产的伺服系统，其成本基本等于进口伺服系统的价格，这 也是制约我国工业发展的一大障碍。
1.4 当前液压控制技术的发展方向
当前液压技术的发展主要集中在发展集成、交合、小型化和轻量化液压元件，发展高性能的液压控制元件，以环境保护、安全和满足可持续发展为目标的绿色开发研究，提高元件和系统的可靠性，以提高效率、降低能耗为目标的系统匹配设计理论、方法和计算机对液压系统进行自动适应控制手段研究等方面。
2 液压控制技术的研究意义
历史和当前的实例都充分说明，液压控制技术对装备制造的技术进步有重要影响和贡献。液压控制技术源于传统机械技术、又融合了控制理论、精密制造、新材料、自动化和智能化的检测、传感器以及信息技术等，液压产品和装置经常本身就是一种技术的融合和系统集成，是机一电一液一体化技术的核心和关键之一。
对于我国来说，液压控制技术在我国装备工业和重大工程项目的发展及技术进步都起着关键的作用。我国正经历着从“制造大国”到“制造强国”的历史性转折，面临着千载难逢的时代机遇和严峻挑战。因为有液压控制技术的发展，我国在一系列的现代装备制造业以及具有世界级规模和水平的重大工程及装备的复杂机电系统的自主研发和技术进步中，取得了重大的进展和突破。然而，在液压产品和关键技术层面上如何尽快摆脱落后、被动，真正形成具有21世纪竞争优势的自主技术及产品，仍然是我国液压界面临的空前的挑战和历史性的机遇，也是我国能否建设成真正液压强国的关键和重点之一。【4】
因此，探讨液压控制技术的发展及应用对我国的经济发展具有积极的现实意义。
3 我国液压控制领域的现状
3.1当前我国液压控制方面的基本情况
经过几十年的努力，我国已拥有液压件厂家数百家，能生产605个品种近3000个规格，同时对引进技术消化吸收，部分引进产品已开始批量生产，供应市场，为工程起重机械 、冶金设备的改造与维修，提供了部分高性能元件，在替代进口、为主机配套方面发挥了一定作用 - 为我国液压元件产品更新换代打下了良好的基础 ，同时在液压控制技术方面的研究和推广应用也进入了实质性阶段，但总体水平与先进国家相比，尚存在一段距离 ，面对这种现状，国家制定了发展液压工业的“ 八五”纲要及基础产品司组织编制的《 泰山计划》 ，为推 动我国的液压工业发展注进 了新的活力 ，各大研究所、生产厂家及高等院校正迎头赶上，为我国的液压控制技术走向世界进行艰苦的研究工作 ，井取得了一些可喜的成绩。
3.2 我国液压控制领域发展中面临的问题
3.2.1 液压行业在发展中面临的问题
虽然我国液压行业的总体技术水平得到大幅度的提升，但是与先进国家的差距仍然有15一20年，特别是在产品开发、产品质量、技术创新和企业自我发展能力等方面还存在较大的差距。主要体现在:
（1）产品品种规格少；
（2）技术水平低，产品质量不稳定；
（3）科研和新产品开发能力差；
（4）企业组织结构不合理，规模普遍较小。我国液压件企业多而分散，分布不尽合理，产品重复现象极为严重，价格竞争过度，发展潜
3.2.2 液压控制系统中的污染问题
液压传动技术有其不可比拟的优点，这是它得以迅猛发展的主要原因，与此同时，液压传动设备又有其脆弱的一面 ，其中抗污染能力低是突出的弱点。据有关资料记载 ，液压故障有70％一80％是由液压油污染导致的。污染物混入系统届会加速液压元件的磨损 、研损 、烧伤甚至破坏或者引起阀的动作失灵而引起工作效率下降。污染物会堵塞液压元件 的节流孔或节流缝隙 ，改变液压系统的工作性能引起动作失调甚至完全失灵，产生误动作造成事故。灰尘颗粒在液压缸内会加速密封件的损坏 ，缸筒内表面的拉伤 、活塞杆拉痕 ，使泄漏增大 ，推力不足或者动作不稳定、爬行速度下降 ，产生异常 的声响与振动。 还可能引起滤网堵塞 ，液压泵吸油困难 ，回油不畅而产生气蚀 、振动和噪声 ，堵塞严重时会 因阻力过大而将滤网击穿 ，完全丧失过滤作用 ，造成液压系统的恶性循环 ，甚至导致液压泵损坏、控制阀芯卡住。【5】
4 液压控制问题的形成原因分析
4.1 液压行业各方面问题的原因分析
（1）液压元件属于机械基础零部件，而我国的机械基础零部件行业缺乏对材料、热处理工艺等技术的系统研究与应用，对于基础共性技术研发和实验等投人少且分散，基础技术薄弱，导致液压产品故障率高、使用寿命短、可靠性差，跟国外先进水平相比存在较大的差距。
（2）我国液压行业内的企业大多是中小企业，规模小，抗风险能力差，与大企业相比，有更多的技术创新风险。
（3）液压行业的特点是小元件，大作用;小产品，高技术;小行业，大市场。由于受到重主机轻配套的思想影响，液压行业不像机床、铸造、锻造、模具等行业那样，享有国家的优惠政策，液压行业从来就没有得到过国家任何的优惠政策，连地方政府也从来没有专为液压企业制订过特殊优惠政策。
（4）我国液压企业由于观念、技术、资金等原因，企业尚未成为创新主体，在观念上普 遍存在企业就是生产，创新是科研院所的事情;在技术上受到长期“遗传”的影响，宁愿选择保守稳妥的技术追随战略，不思进取。【6】
4.2 液压控制系统中污染问题的形成原因分析
4.2.1 液压系统的维护观念落后
在国内，由于受认识观念、设备管理制度和一些市场导向的影响，许多场合常常把污染
控制等同于过滤，使污染控制技术的发展和应用发生了偏差。现在生产过滤设备的厂家竞争日趋激烈，但是与污染控制相关的许多理论和技术发展却停滞不前。
4.2.2 污染控制的自动化与智能化技术发展滞后
过滤技术是目前污染控制的主要手段之一，但是现在国内使用的过滤设备自动化水平较低，其维护几乎完全要靠人工来实现，大多时候需要人工定时巡查或定时抽样。不仅劳动强度大，还会产生漏查漏报及取样误差的问题。
5 解决液压控制问题的对策及建议
5.1 对于液压行业中产生问题的对策及建议
（1）进一步制定和完善各种液压产品的动态性能指标。
（2）加快发展集成传感器。研究高性能集成传感器将是推动我国技术装备向更高层次发屉的重要途径，组织必要的人力、物力打攻坚战就成为必然趋势。只有这样我国的技术装备才有可能赶上或超过国外先进水平。
（3）改善加工方法和手段。就目前而言，我国的液压系统设计及产品结构设计并不落后于国外先进国家的水平，其主要是加工手段和装配工艺的落后。
（4）加速知识更新，培养专门科技人才。【7】
5.2 对于污染问题的解决策略及建议
（1）改变液压系统维护的落后观念。要想改变落后观念，首先须认识到虽然采取有效措施去除油液中的固体污物是液压系统污染控制的一个重要方面，但是想要通过过滤器使系统油液绝对无颗粒是不可能的。其次，应改变液压设备的维护策略．大力发展系统主动维护策略。
（2）利用机电一体化技术和计算机技术。实现污染控制的自动化和智能化研究，其中在线污染度传感器、能自动切换的电控双联过滤器以及智能污染控制软件是关键技术。【5】 6 液压控制技术的应用举例
（1）近年出现的筑路机械液压控制技术，这说明了先进的液压控制技术的采用对筑路机械性能的提高起了十分重要的作用。
（2）液压传动技术在自动化生产中的应用。为了给用户提供更全面、更可靠、更物美价廉的自动化，保证产品质量的均一性，减轻单调或繁重的体力劳动，提高生产效率，降低成本就需要对液压传动技术的不断创新，因此客户对于机器的性能、质量、可靠性及售后服务的要求不断提高，那么无人自动流水线设备也就有了广泛前景。
7 结语
液压控制技术作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够在更多的场合中发挥作用，也可以更加灵活地完成预期的控制任务。液压控制技术的进步，是以时代的科学与技术进步为基础，并以国民经济发展的需要为动力，经过一个长期的发展历程逐步取得的。它的继续发展已成为历史的必然，但同样面临着巨大的困难和挑战，因此，液压控制领域的从业者仍需加倍努力，为科学与技术的进步贡献更多的力量！
参考文献