现代工程机械电液控制技术教材
机电液控制系统课程设计
机电液控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机电液控制系统的基本原理和组成，理解各部分功能及其相互关系；2. 使学生了解机电液控制系统在工程实际中的应用，并能结合实例分析系统的工作过程；3. 帮助学生掌握机电液控制系统相关部件的选型、安装与调试方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识对机电液控制系统进行仿真、设计和优化能力；2. 培养学生动手实践能力，能独立完成小型机电液控制系统的搭建和调试；3. 提高学生团队协作能力，能在小组合作中发挥个人专长，共同完成项目任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机电液控制系统相关工程领域的兴趣，激发学生探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践操作规范，养成安全意识和环保意识；3. 培养学生面对工程实际问题，能主动分析、解决问题的能力，增强自信心和责任感。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在培养学生的机电液控制系统设计、搭建和调试能力。
学生特点：学生具备一定的机电基础知识和实践技能，具有较强的学习兴趣和探究欲望。
教学要求：结合课本内容，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力和工程素养。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续专业课程和未来职业发展打下坚实基础。
二、教学内容1. 机电液控制系统概述：介绍机电液控制系统的基本概念、发展历程、应用领域，使学生建立整体认识。
教材章节：第一章 绪论2. 机电液控制系统组成及原理：讲解各组成部分（电机、执行机构、传感器、控制器等）的工作原理及相互关系。
教材章节：第二章 机电液控制系统组成及原理3. 控制系统数学模型：分析机电液控制系统的数学模型，为学生进行系统分析和设计提供理论基础。
教材章节：第三章 控制系统数学模型4. 机电液控制系统设计与仿真：介绍系统设计方法、仿真软件应用，培养学生设计、仿真和优化能力。
教材章节：第四章 系统设计与仿真5. 机电液控制系统搭建与调试：讲解系统搭建、调试方法及注意事项，提高学生实践操作能力。
机电液一体化技术在工程机械的应用
机电液一体化技术在工程机械的应用提纲：1. 机电液一体化技术的概述2. 机电液一体化技术在工程机械中的应用3. 机电液一体化技术带来的优势及挑战4. 机电液一体化技术的发展趋势5. 机电液一体化技术在国内外的应用状况1. 机电液一体化技术的概述机电液一体化技术是指将机械、电气、传动、控制、液压、气动等多种技术融合在一起，形成一种集成化的工程技术体系。
机电液一体化技术主要包括以下几个方面：1.1 电控技术：电控技术是机电液一体化技术一个重要的组成部分，是实现自动化控制和信息化管理的关键技术之一。
1.2 传动技术：传动技术是机电液一体化技术的核心之一，主要包括机械传动、液压传动、电动机传动等多种方式。
1.3 液压技术：液压技术是机电液一体化技术的重要组成部分。
通过液压系统可以实现高效能、高精度、高负载、高刚性等特点。
1.4 气动技术：气动技术也是机电液一体化技术的一部分，与液压技术相似，不同之处在于液压系统是通过油液传动，而气动系统是通过气体传动。
1.5 智能控制：智能控制是机电液一体化技术的核心之一，通过智能控制系统可以实现自动化控制、动态优化、故障诊断等功能。
2. 机电液一体化技术在工程机械中的应用机电液一体化技术在工程机械领域应用较为广泛，主要应用在以下几个方面：2.1 挖掘机：机电液一体化技术被广泛应用在挖掘机中，通过液压系统、电控系统的结合，可以实现挖掘运动的自动化控制和精度控制；通过使用智能控制系统，可以实现挖掘机的自适应控制和故障诊断。
2.2 起重机：机电液一体化技术在起重机领域也有着广泛的应用，通过液压系统、电控系统的结合，可以实现起重运动的自动化控制和精度控制；通过使用智能控制系统，可以实现起重机的自适应控制和智能防撞。
2.3 压路机：机电液一体化技术在压路机中也被广泛应用，通过使用电控系统和液压系统的结合，可以实现压力的精确控制和自适应控制；通过智能控制系统，可以实现压路机的自适应控制和故障诊断。
挖掘机电控系统培训教材ppt课件
电气控制系统具有以下功能：
• 1：控制功能：负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。 • 2：检测和保护功能：通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器
和显示屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测 和保护。 • 3：故障诊断功能：主要对发动机及液压系统进行故障诊断。
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品质改变世界
3)充电指示灯
• 当转动钥匙开关至接通位置时，该指示灯亮。钥匙开关至起动位置后， 发电机正常发电后，该指示灯会熄灭，如果该灯一直亮，则请检查发电 机是否出现故障。
4) 电源继电器：装于电瓶的正极控制总电源，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安 全性。
a)接通：把钥匙开关打到“接通”位置以启动电路系统，此时电源继电器接通，系 统得电。在启动发动机之时，钥匙开关必须是接通的。
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品质改变世界
二：动力部分组成及原理
• 挖掘机动力系统由电源部分、启动部分、发动机数据采集及转速控制、
节能控制及故障诊断报警系统等组成。
• 2.1 电源部分
• 系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式；采用２节12V １２０AH 蓄电池串联作发动机启动电源，由带内置硅整流和电压调节装置的交流 发电机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电 源继电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。
1) 蓄电池：采用12V 120AH免维护型蓄电池，2组串联。
2) 发电机：24V 50A交流发电机，由发动机自带，内置硅整流电路及 电压调节器，带有频率输出。I为中性点电压输出端子，BAT为电源输出 端子，GND为接地端子。I端子接充电报警灯，在启动初状态，当发电机 电压尚未建立时I端电压为0V，充电报警灯亮，蓄电池正电源通过报警灯 灯丝流向I端作为发电机的励磁电流，使发电机迅速建立起电压并进入发 电工作状态。发电机进入发电状态后，I端电压达24V，充电报警灯熄灭。
工程机械电液控制系统
工程机械电液控制系统简介工程机械电液控制系统是指通过电气与液压相结合的方式，对工程机械进行控制和调节的系统。
该系统使用了电气控制和液压驱动，通过电液转换器进行信号的传递和执行器的控制，从而实现对工程机械的运动、位置、力量等参数的调节和控制。
本文将详细介绍工程机械电液控制系统的结构、工作原理以及应用领域。
结构工程机械电液控制系统主要由以下几个部分组成：1.电控部分：包括控制器、传感器、执行器等电气元件。
控制器负责接收和处理输入信号，通过传感器获取机械的运动状态和环境参数，然后通过执行器输出相应的控制信号，实现对机械的控制和调节。
2.液压部分：包括液压传动系统、液压执行元件等。
液压传动系统负责将电气信号转换成液压信号，通过液压执行元件控制机械的运动、位置、力量等参数。
3.电液转换器：用于将电气信号转换成液压信号，实现电气与液压的相互转换。
常用的电液转换器包括电磁阀、电液换向阀等。
4.连接件：用于连接电气元件和液压元件，实现信号和能量的传递。
工作原理工程机械电液控制系统的工作原理如下：1.电控部分接收输入信号，并经过处理后输出控制信号。
2.控制器通过传感器获取工程机械的运动状态和环境参数。
传感器将这些参数转换成电信号，并传输给控制器。
3.控制器根据输入信号和传感器的反馈信号，进行逻辑运算和控制计算，并生成相应的控制信号。
4.控制信号通过连接件传递给电液转换器，将电信号转换成液压信号。
5.液压部分接收液压信号，并经过液压传动系统的传递和液压执行元件的作用，控制和调节工程机械的运动、位置、力量等参数。
6.工程机械根据液压部分的控制信号，进行相应的动作和运动。
应用领域工程机械电液控制系统广泛应用于各个领域的工程机械中，如挖掘机、装载机、推土机、起重机等。
它们通过电气和液压的相互协作，实现了对机械的高效控制和操作。
在工程机械的挖掘方面，电液控制系统能够精确控制挖斗的位置、速度和力量，提高挖掘效率和准确性。
在装载方面，可以根据物料的不同特性，调节装载斗的位置和倾斜角度，实现高效的装载和卸载操作。
电液控制技术(1)及应用
比例阀技术初步
• 比例阀介于常规开关阀和闭环伺服阀之间已成
为现今液压系统的常用组件,液压工业从比例阀 技术的发展而获益匪浅。
• 看一个例子：
比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么
比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么
上图说明了信号流程： 输入电信号为电压多数为0至9V由信号放大器成比例地转化为
电流即输出变量如1mV相当于1mA； 比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移输出； 液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号就可成比例地输 出流量或压力； 这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机构或机器动 作单元而言意味着不仅可进行方向控制而且可进行速度和压力 的无级调控； 同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可调如流量在某 一时间段内的连续性变化等。
如果对于不带位移传感器的直动式比例方向阀，其滞环一 般为5-6%，重复精度2-3%。
比例方向阀-直动式
控制阀芯的结构：
图示，比例阀控制阀芯与普通方向阀 阀芯不同，它的薄刃型节流断面呈三 角形。用这种阀芯形式，可得到一条 渐增式流量特性曲线。
阀芯的三角控制棱边和阀套的控制棱
边，在阀芯移动过程中的任何位置上，
比例泵的恒压、恒流、压力流量复合控制等多种功能控制块 ，可采用组合叠加方式；
控制放大器、电磁铁、和比例阀组成电液一体化结构。
电液比例控制的技术特征
带比例电磁铁的比例阀和比例泵为电气控制提供了良好的接 口无论对于顺序控制的生产机械还是其它可编程的控制/驱动 系统都提供了极大的灵便性。 比例控制设备的技术优势主要在于阀位转换过程是受控的设 定值可无级调节且实现特定控制所需的液压元件较少从而减 少了液压回路的投资费用。 使用比例阀可更快捷更简便和更精确地实现工作循环控制并 满足切换过程的性能要求由于切换过渡过程是受控的避免产 生过高的峰值压力因而延长了机械和液压元器件的使用寿命 。
现代工程机械机电液一体化应用技术
大 的 液压 信号 传 输 管 路 ，用 电信 号 传 递 液 压 参 数 ，不 但 能 加快 系统 响应 ，而 且 使 整个 挖 掘 机 动力 系统 控 制 更 方便 、灵活 。随着计 算 机 技 术 的发 展 ，电液 比例 控 制 将进 一 步智 能化 ，这 种智 能化 主要 体 现 在 计 算 机 能
先进 的计算 机 技术 、控 制技 术 、网络技术 、通讯 技术 、 微 电子 技术 、电力 电子 技 术 、光 缆 技 术 等 应 用 到 工 程 机械 上 ，实 现智 能人 机 接 口，如 Ｇ Ｓ全 球 定 位 系 统 及 Ｐ 设备 远 程控 制 系统 等 ，这 些 都 已在 工 程 机 械 上得 到 了 推广 应用 。 下 面 以 卡 特 Ｅ ４ Ｂ型 液 压 挖 掘 机 为 例 （ 图 １ ， ２０ 见 ）
图 １ Ｅ ４ Ｂ电控 工 作原 理 示 意 ２０
卡特 Ｅ ４ Ｂ型液 压 挖 掘 机 ， 控 制 系 统 的动 力 装 ２０ 其
的应 用 ，它 可 以使 喷油 泵 的循 环 供 油 量 和 喷 油 提 前 角 不再 受转 速 的影 响 ，使 机 械 一直 工 作 在 最 佳 状 态 ，且
（ 东省 水利 水 电 第三 工程局 ， 东 东莞 ５ ３ １ ） 广 广 ２ ７ ０
摘 要 ： 对 美 国卡 特 Ｅ ４ Ｂ型 液 压 挖 掘 机 机 电液 一 体 化 功 能 系统 研 究 的 基 础 上 ， 面 分析 了其 机 电液 一 体 化 系统 特 点 、 在 ２０ 全
工作原理及 系统故 障 自诊 和检 测方 法， 并就现 代 工程机械 机 电液一 体化 应 用技 术做 了详 细 阐述 ， 实践 中具有 一定推 广 在
转 速 自控 系统 和运行 监控 系统 进 行分 析 。
第10讲 挖掘机电液控制系统 PPT
机电液一体化技术是液压挖掘机的主要发展方向， 其目的是实现液压挖掘机的全自动化，即人们对 液压挖掘机的研究，逐步向机电液控制系统方向 转移，使挖掘机由传统的杠杆操纵逐步发展到液 压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、 无线电操纵、电液比例操纵和计算机直接操纵。
【知识准备】挖掘机的结构与工作原理
（1）预热系统电路分析
卡特 BH235DE 型液压挖掘机电子预热控制器电 气原理如图 6.8所示。该机采用封闭式电热塞，6 只并联，柴油机每缸 1只，每只电热塞的电阻为 4 Ω，其总工作电流为36 A，采用预热定时器控制， 其工作状态由点火开关、预热继电器、电子预热 控制器、温度传感器等控制。
设定值吗？电源电压是否正常？所有的保险都处于 止常状态吗？
（5）用直接观察的方法查出一些较为明显的故障， 如插头插件是否松动，电缆导线是否损坏，焊点有 无漏焊和焊锡短路，电阻有无烧焦变色，电容有无 漏液，器件有无过烫，等等。
（6）有时采用部件代换这一传统也是最直接最确 切的方法，对故障确认、元件性能鉴别能起到事 半功倍的效果，但采用此方法的前提条件是不会 对代换元件造成损伤。
任务描述
挖掘机作为土方工程施工中的主力机种之一，可 以用作挖掘、装载、起重、打桩、捣固、钻孔及 平整等作业，具有用途广、性能优、挖掘力大、 操控方便等特点。由于挖掘机系统复杂，涉及技 术领域广、机型多种多样，本项目要求掌握挖掘 机的结构特点、电液控制技术的基本原理以及挖 掘机综合故障诊断与检修方法。
3）工作装置
（1）反铲工作装置 铰接式反铲是单斗液压挖掘机最常用的结构型式， 动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接如图 6.2 所示，在液压缸的作用下各部件绕铰接点摆动， 完成挖掘、提升和卸土等动作。
工程机械电液控制系统
工程机械电液控制系统工程机械电液控制系统是工业自动化中非常重要的一个分支，主要用于各种工程机械设备中对电液传动系统进行控制和调整。
本文将从以下几个方面介绍工程机械电液控制系统的原理、组成、应用以及发展方向，以期帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、原理电液控制系统的基本原理是通过传感器或者人为输入信号将所需的动作等信息转化为电信号，经过信号放大处理后控制液压系统中的各种液压动作。
通俗地讲，它是通过将电能转化为液压能实现各种液压元件的动作，进而控制机器的运动、作业和负载变换等。
其中，电液比例控制调整是控制系统精度和灵敏度的关键，一般用于传动机构中，可以实现电信号和机械运动的比例，使机器动作更加稳定、准确。
二、组成工程机械电液控制系统的组成大致可以分为以下几个部分。
1. 信号输入部分它是系统的输入端，负责将人工或者传感器采集的信号转化成电信号，为后续的处理和控制提供数据。
常见的信号传感器包括接近开关、光电开关、压力传感器、温度传感器、位移传感器等，通过这些传感器获得相关信息，为控制系统提供数据。
2. 信号处理部分完成信号放大、滤波、限幅等处理，保证信号的准确性和稳定性。
此外还需要对机器运动进行模型分析和反馈控制等算法设计。
3. 电液转换部分将处理好的电信号转变成液压信号，驱动液压元件实现运动。
包括电液放大器、比例伺服控制阀等部件，可分为单向阀、双向阀、堵阀等类型。
4. 液压元件部分负责将液压信号转换成液压能，实现机器的运动和作业。
常用的液压元件有液压缸、油泵、电动机、液压阀、切换阀等。
5. 控制器部分负责管理各子系统之间的协调、数据处理和通信等要求，可结合现代控制理论和计算机技术，实现全面自动化和灵活性的控制。
三、应用工程机械电液控制系统广泛应用于各个领域，特别是在建筑、采矿、冶金、港口、航天等重型机械行业得到了广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 特种机械比如工程车、挖掘机、钻井平台、铲车、推土机、打桩机等。
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▪ (3)称量与搅拌控制功能。
12、沥青混凝土拌和设备电控系统
12.1 三相异步电机的基本控制电路 12.2 冷集料给料装置电控系统 12.3 集料烘干、加热控制系统 12.4 计量控制系统
相电源作惯性转动。同时， 时间继电器KT1通电，经 一定延时后，其延时闭合 常开触点闭合，时间继电 器KT2和KM2接触器同时 通电，电动机开始作反接 制动转迅速下降。当电动 机转速接近零时，KT2的 延时断开常闭触点打开， KM2线圈断电解放，切断 了电动机的反相序电源， 反控制动结束
12.2 冷集料给料装置电控系统
12.2 冷集料给料装置电控系统
2）计量装置结构 ▪ 冷矿料的供给控制的
关键是供料量的控制， 图为给料集料计量装 置示意图。它的计量 是在皮带输送机的中 部装有一个称重机构， 称重支架上有一个惰 轮，支架的一端装的 在枢轴上。
12.2 冷集料给料装置电控系统
2）计量装置结构 ▪ 另一端支撑在称重传感器
1) 三相异步电动机的调速 ▪ 沥青拌和设备广泛采用皮带式冷集料供给装置，
通过改变皮带的速度来调整某种集料的供给量。 皮带又有电动机驱动那么要想改变供给量就必须 改变电动机的转速。电动机的调速方法常用的有 变频调速和电磁调速两种形式。下面以变频调速 为例介绍一下电动机的调速。
12.2 冷集料给料装置电控系统
3)制动控制电路
▪ 反按制动：图所示电 动机常用的反接制动 控制线路。电动机运 转时，继电器K1和K2 一直通电，时间继电 器KT1、KT2和反转接 触器KM2断电。停车 时，按下按钮SB1， KM1和KM2断电释放。
12.1 三相异步电机的基本控制电路
3)制动控制电路 ▪ 反按制动：电动机脱离三
12.1 三相异步电机的基本控制电路
3)制动控制电路
▪ 反按制动： 三相异步电动 机当改变通入定子绕组的 三相电源相序，使定子绕 组产生反向旋转磁场，使 转子受到与其转向相反的 制动转矩而制动停转。但 要注意路电动机转速接近 于零时应即切断电源，以 免电动机反向起动。
12.1 三相异步电机的基本控制电路
12.1 三相异步电机的基本控制电路
12.1 三相异步电机的基本控制电路
12.1 三相异步电机的基本控制电路
2)正反转控制电路 3)制动控制电路 ▪ 沥青拌和设备中的某些电动机，例如振动筛驱动
电动机和成品料提升小车驱动电动机，要求在电 源切断后将电动机迅速制动，使其完全停止转动。 制动方法一般分为机械制动和电气制动两大类。 下面主要介绍电气制动的原理线路。常见的电气 制动方法有：反接制动、能耗制动等。
料温度一般为160-180度。具体值根据这个温度 范围及周围环境温度变化，通过自动调温系统可 以方便地使出料温度控制在160-180度范围内的 某一值。温度控制装置选择热电阻或红外测温仪 进行温度检测，以电流形式输出。
12.3 集料烘干、加热控制系统
2) 燃烧器温度控制的原理 ▪ 将标准电源的电压作为温度目标，它可以在较小的范围内连续可调地
进行工作。通过温度检测装置所测得的信号反馈给输入端，与温度目 标进行比较，所得的差值电压经比例积分调节器(PI)调节，在经A/D 转换器转变为数字量，这个数字量再经脉冲插补器得到一连串数目与 A/D输出数码相等的脉冲串信号去驱动步进电机的绕组，使其步进旋 转。
12.3 集料烘干、加热控制系统
2) 燃烧器温度控制的原理 ▪ 当料温低于目标值时，差信值倍号大于零，极性判别将使步进电机正
现代工程机械电液控制技术
12、沥青混凝土拌和设备电控系统
▪ 沥青混凝土搅拌设备的电控系统控制搅拌设备生 产全过程，是保证生产出高质量的沥青混凝土的 关键。沥青混凝土搅拌设备的控制系统一般具有 以下3个功能：
▪ (1)各运动部件起动和停机功能，即能根据要求和 预先的设定顺序依次起动或停机。
12、沥青混凝土拌和设备电控系统
向旋转，推动风门和油阀增大，使燃烧火焰增强，料温升高；当料温 高于温度目标时极性判别将使步进电机反向旋转，风门和油阀减小， 火焰减弱，温度降低。反复调节直至与目标温度相等时，差值信号为 零，温度保持恒定。
12.2 冷集料给料装置电控系统
▪ 该计量装置将质量与速度 信号综合在一起，通过信 号变送器以标准毫安信号 送到微处理机的接口电路， 微处理机在得到此信号后， 根据预先测定和输入的冷 矿料含水量，进行计算。 同时在控制室的冷矿料瞬 时流量计和吨位计数据上， 显示出去除水分后的矿石 料的瞬时流量和累计流量。
上，当输送皮带载着冷矿 料通过称重传感器时，在 物料质量的作用下产生一 个应变力。应变力的增加 或减少使得称重传感器输 出的电压成正比例变化， 称重传感器发出比例电压 信号并送至累加装置。
12.2 冷集料给料装置电控系统
▪ 另外，在冷矿料皮带输送 机上同时装有一个速度测 量器。它是一个速度脉冲 发生器，每一个脉冲代表 一定的皮带移动距离，称 为距离脉冲当量。用脉冲 计数器记录下每秒钟脉冲 的个数，就可以折算出皮 带运动助速度，此信号也 被送入累加计算装置。
12.3 集料烘干、加热控制系统
1)干燥滚筒燃烧系统 ▪ 沥青混凝土搅拌设备的干燥滚筒燃烧系统一般由燃烧供给系统、点火
系统、空气雾化及净吹系统、温度控制系统和系统保护控制装置等5 大部分组成。
12.3 集料烘干、加热控制系统
2) 燃烧器温度控制的原理 ▪ 根据沥青混凝土拌和料的质量要求，烘干筒的出
12.1 三相异步电机的基本控制电路
1)三相异步电机的起动
▪ 直接起动时电动机绕组承受的是额定电压，起动 电流大(一般为额定电流的4-7倍)是这种起动方式 的最大缺点。对于经常起动的电动机，过大的起 动电流所产生的热量的积累，将使电动机过热， 从而影响使用寿命。同时，过大的起动电流将造 成电网电压的显著下降，影响其他电动机的正常 工作，严重时可使这些电动机停转或无法带负载 起动，在这种情况下应采用降压起动以降低起动 电流。