液压技术的现状和发展趋势

液压传动具有易于实现直线运动、功率质量之比大、动态响应快等优点,在工程机械、冶金、农林、试验设备、航空航天、仿真运动平台和武器装备等领域得到了广泛应用。液压传动作为动力传动与控制技术的重要组成部分,对工业和国防领域的技术进步和发展起到了很大的推动作用,是现代机械工程的基本要素和工程控制的关键技术之一。但是,液压传动效率低、噪声大、成本高、泄漏污染环境等缺点降低了它的竞争力,这些缺点明显地不适应环保、节能、可持续发展的社会和工程需要。
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。
液压技术的发展趋势
由于液压技术广泛应用了高科技成果,如:自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等,使传统技术有了新的发展,也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管如此,21 世纪的液压技术不可能有惊人的液压技术的发展趋势由于液压技术广泛应用了高科技成果,如:自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等,使传统技术有了新的发展,也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管如此,21 世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破,应当主要靠现有技术的改进和扩展,不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面。
1减少损耗,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过程中,总存在能量损耗。为减少能量的损失,必须解决下面几个问题:减少元件和系统的内部压力损失,以减少功率损失;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;采用静压技
术和新型密封材料,减少摩擦损失;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。
2 泄漏控制,泄漏控制包括:防止液体泄漏到外部造成环境污染和外部环境对系统的侵害两个方面。今后,将发展无泄漏元件和系统,如发展集成化和复合化的元件和系统,实现无管连接,研制新型密封和无泄漏管接头,电机油泵组合装置等。无泄漏将是世界液压界今后努力的重要方向之一。
3 污染控制,过去液压界主要致力于控制固体颗粒的污染,而对水、空气等的污染控制往往不够重视。今后应重视解决:严格控制产品生产过程中的污染,发展封闭式系统,防止外部污染物侵入系统;应改进元件和系统设计,使之具有更大的耐污染能力。同时开发耐污染能力强的高效滤材和过滤器。研究对污染的在线测量;开发油水分离净化装置和排湿元件,以及开发能清除油中的气体、水分、化学物质和微生物的过滤元件及检测装置。
4 主动维护,液压系统维护是一个机械运转是否正常的关键,在过去故障发生时才会进行简单的维修,而到现在故障的提前预测,在刚刚发现异常时,就对系统进行检测,出故障根源,提前进行维修,使操作系统稳步进行下去,避免许多不必要的麻烦。开展液压系
统的故障预测,实现主动维护技术。必须使液压系统故障诊断现代化,加强专家系统的开发研究,建立完整的、具有学习功能的专家知识库,并利用计算机和知识库中的知识,推算出引起故障的原因,提出维修方案和预防措施。要进一步开发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件,开发液压系统自补偿系统,包括自调整、自校正,在故障发生之前进行补偿,这是液压行业努力的方向。
5 机电一体化,现代高科技电子化和液压传动技术相结合,使液压技术不在拘泥一处,向着更高领域,更广泛的应用。用电子化信息控制机械的操作程序,大大提高了液压技术的准确性,而且,用电子监控能改善液压系统效率,降低油体泄漏,溢出等缺点。充分发挥液压技术的各项优点。液压技术在向智能化,一步步迈进。液压技术已经能够实现普通运用控制器的伺服驱动和变频器驱动定位控制外还可以实现液压系统,气动系统的定位,压力,压强控制,以及实现位置,压力,压强控制之间的完美切换。电控,液压,气动多种驱动形式混合,多轴协调同步控制采用电磁和超声波双振动机构,震实效果好,工作噪音低,机械损耗小,同时采用双曲柄增压装置,不仅压实效果好,而且能耗功率小,砌块强度高,手动油泵体积小,重量轻,结构紧凑,操作简单,超高压,小排量,配有低压泵以提高工作效率。
机电一体化可实现液压系统柔性化、智能化,充分发挥液压传动出力大、惯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下:液压系统将由过去的电液开发系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,同时对压力、流量、位置、温度、速度等传感器实现标准化;提高液压元件性能,在性能、可靠性、智能化等方面更适应机电一体化需求,发展与计算机直接接口的高频,低功耗的电磁电控元件;液压系统的流量、压力、温度、油污染度等数值将实现自动测量和诊断;电子直接控制元件将得到广泛采用,如电控液压泵,可实现液压泵的各种调节方式,实现软启动、合理分配功率、自动保护等;借助现场总线,实现高水平信息系统,简化液压系统的调节、争端和维护。
6 液压 CAD 技术,充分利用现有的液压 CAD 设计软件,进行二次开发,建立知识库信息系统,它将构成设计-制造-销售实心锥形喷嘴-使用-设计的闭环系统。将计算机仿真及适时控制结合起来,在试制样机前,便可用软件修改其特性参数,以达到最佳设计效果。下一个目标是,利用 CAD 技术支持液压产品到零部见设计的全过程,并把 CAD/CAM/CAPP/CAT 以及现代管理系统集成在一起,建立集成计算机制造系统(CIMS),使液压设计与制造技术有一个突破性的发展。
7新材料、新技术、新工艺的发展与应用,特别是新工艺和工程陶瓷、工程塑料、聚合物等复合材料的应用,不仅提高了产品质量,而且降低了生产成本,增强了产品的竞争力。比如:铸造工艺的发展,在阀体和集成块中实现了铸造流道,这不仅减少了液体流动的压力损失、降低噪声,还可实现元件小型化。工程陶瓷具有优异的耐磨性、抗腐蚀性、低摩擦系数等优点,在液压元件中用工程陶瓷代替部分金属材料将会大大改善液压元件的性能。国外大公司所生产的柱塞泵,采用成熟的复合耐磨材料以提高产品质量,采用高速冲压工艺生产零部件以提高生产效率,从而增强产品的核心竞争力。
总结
工作帽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。
近十余年来,由于液压技术借助微电子技术,大力发展电液传动与控制,使液压技术产生新的活力。液压技术的主要竞争者是机械传动和电气传动,只要沿着机电一体化方向走下去,并不断跟踪和移植信息技术,计算机技术、摩擦磨损技术、润滑技术、自动控制技术以及新材料新工艺等的成果,充分发挥液压技术功率密度大等优点,克服漏油和噪声大等缺点,液压技术作为现代传动与控制的重要组成部分,将不断扩大应用领域,保持强大的竞争力、不断向前发展。
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