氣動技術(shù)及其元件發(fā)展趨勢

1、中文摘要 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文氣動技術(shù)及其元件發(fā)展趨勢氣動技術(shù)及其元件發(fā)展趨勢作作 者：者：_ _ 學學 號：號： 專專 業(yè)：業(yè)： 電氣工程及其自動化電氣工程及其自動化_指導教師：指導教師： 中文摘要 氣動技術(shù)及元件的發(fā)展趨勢氣動技術(shù)及元件的發(fā)展趨勢摘 要氣動是“氣動技術(shù)”或“氣壓傳動與控制”的簡稱。氣動技術(shù)是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù)，是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。到 60 年代尤其是 70 年代初，隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展，氣動技術(shù)才廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動化的各個領(lǐng)域，形成現(xiàn)代氣動技術(shù)。它具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全

2、可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,隨著生產(chǎn)自動化程度的不斷提高,氣動技術(shù)應(yīng)用面迅速擴大,氣動產(chǎn)品品種規(guī)格持續(xù)增多,性能、質(zhì)量不斷提高,氣動技術(shù)應(yīng)用面的擴大是氣動工業(yè)發(fā)展的標志. 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 氣動技術(shù)；自動化；優(yōu)點；應(yīng)用哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文 目目 錄錄1 引言.11.1 氣動技術(shù)及其元件的發(fā)展歷程 .11.2 氣動技術(shù)及元件的現(xiàn)階段應(yīng)用 .22 氣動技術(shù)及現(xiàn)狀和趨勢.52.1 氣動技術(shù)的現(xiàn)狀 .52.1.1 基本概況.52.1.2 當前供需概況 .52.2 氣動技術(shù)的發(fā)展趨勢 .62.2.1 影響發(fā)展的主要因素 62.2.2 發(fā)展走勢 62.3 氣動元件 72.3.1 氣動元件的內(nèi)容及特

3、點 72.3.2 我國氣動元件的發(fā)展 13 發(fā)展氣動技術(shù)應(yīng)注意的問題.94 結(jié)論.10參考文獻.12致謝.13哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文 1 1 引言引言1.11.1 氣動技術(shù)及其元件的發(fā)展歷程氣動技術(shù)及其元件的發(fā)展歷程我國液壓（含液力，下同）、氣動和密封件工業(yè)發(fā)展歷程，大致可分為三個階段，即：20 世紀 50 年代初到 60 年代初為起步階段；6070 年代為專業(yè)化生產(chǎn)體系成長階段;8090 年代為快速發(fā)展階段。其中,液壓工業(yè)于 50 年代初從機床行業(yè)生產(chǎn)仿蘇的磨床、拉床、仿形車床等液壓傳動起步，液壓元件由機床廠的液壓車間生產(chǎn)，自產(chǎn)自用。進入 60 年代后，液壓技術(shù)的應(yīng)用從機床逐漸

4、推廣到農(nóng)業(yè)機械和工程機械等領(lǐng)域，原來附屬于主機廠的液壓車間有的獨立出來，成為液壓件專業(yè)生產(chǎn)廠。到了 60 年代末、70年代初，隨著生產(chǎn)機械化的發(fā)展，特別是在為第二汽車制造廠等提供高效、自動化設(shè)備的帶動下，液壓元件制造業(yè)出現(xiàn)了迅速發(fā)展的局面，一批中小企業(yè)也成為液壓件專業(yè)制造廠。1968 年中國液壓元件年產(chǎn)量已接近 20 萬件；1973 年在機床、農(nóng)機、工程機械等行業(yè)，生產(chǎn)液壓件的專業(yè)廠已發(fā)展到 100 余家，年產(chǎn)量超過 100 萬件，一個獨立的液壓件制造業(yè)已初步形成。這時，液壓件產(chǎn)品已從仿蘇產(chǎn)品發(fā)展為引進技術(shù)與自行設(shè)計相結(jié)合的產(chǎn)品，壓力向中、高壓發(fā)展，并開發(fā)了電液伺服閥及系統(tǒng)，液壓應(yīng)用領(lǐng)域進一步

5、擴大。氣動工業(yè)的起步比液壓稍晚幾年，到 1967 年開始建立氣動元件專業(yè)廠，氣動元件才作為商品生產(chǎn)和銷售。含橡塑密封、機械密封和柔性石墨密封的密封件工業(yè)，50 年代初從生產(chǎn)普通 O 型圈、油封等擠壓橡塑密封和石棉密封制品起步，到60 年代初，開始研制生產(chǎn)機械密封和柔性石墨密封等制品。70 年代，在原燃化部、一機部、農(nóng)機部所屬系統(tǒng)內(nèi)，一批專業(yè)生產(chǎn)廠相繼成立，并正式形成行業(yè)，為密封件工業(yè)的發(fā)展成長奠定了基礎(chǔ)。 進入 80 年代，在國家改革開放的方針指引下，隨著機械工業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)件滯后于主機的矛盾日益突出，并引起各有關(guān)部門的重視。為此，原一機部于 1982 年組建了通用基礎(chǔ)件工業(yè)局，將原有分散在機

6、床、農(nóng)業(yè)機械、工程機械等行業(yè)歸口的液壓、氣動和密封件專業(yè)廠，統(tǒng)一劃歸通用基礎(chǔ)件局管理，從而使該行業(yè)在規(guī)劃、投資、引進技術(shù)和科研開發(fā)等方面得到基礎(chǔ)件局的指導和支持。從此進入了快速發(fā)展期，先后引進了 60 余項國外先進技術(shù)，其中液壓 40 余項、氣動 7 項，經(jīng)消化吸收和技術(shù)改造，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)，并成為行業(yè)的主導產(chǎn)品。近年來，行業(yè)加大了技術(shù)改造力度，哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文219911998 年國家、地方和企業(yè)自籌資金總投入共約 20 多億元，其中液壓 16 億多元。經(jīng)過技術(shù)改造和技術(shù)攻關(guān)，一批主要企業(yè)技術(shù)水平進一步提高，工藝裝備得到很大改善，為形成高起點、專業(yè)化、批量生產(chǎn)打下了良好基

7、礎(chǔ)。近幾年，在國家多種所有制共同發(fā)展的方針指引下，不同所有制的中小企業(yè)迅猛崛起，呈現(xiàn)出勃勃生機。隨著國家進一步開放，三資企業(yè)迅速發(fā)展，對提高行業(yè)水平和擴大出口起著重要作用。目前我國已和美國、日本、德國等國著名廠商合資或由外國廠商獨資建立了柱塞泵/馬達、行星減速機、轉(zhuǎn)向器、液壓控制閥、液壓系統(tǒng)、靜液壓傳動裝置、液壓件鑄造、氣動控制閥、氣缸、氣源處理三聯(lián)件、機械密封、橡塑密封等類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè) 50 多家，引進外資 2 億多美元1。1.21.2 氣動技術(shù)及其元件的現(xiàn)階段應(yīng)用氣動技術(shù)及其元件的現(xiàn)階段應(yīng)用氣動技術(shù)是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動和控制機械的一門專業(yè)技術(shù)。由于它具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全

8、可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種機械和生產(chǎn)線上。過去汽車、拖拉機等生產(chǎn)線上的氣動系統(tǒng)及其元件，都由各廠自行設(shè)計、制造和維修。氣動技術(shù)應(yīng)用面的擴大是氣動工業(yè)發(fā)展的標志。氣動元件的應(yīng)用主要為兩個方面：維修和配套。過去國產(chǎn)氣動元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動元件的應(yīng)用，從價值數(shù)千萬元的冶金設(shè)備到只有 12 百元的椅子。鐵道扳岔、機車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設(shè)備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動元件。這說明氣動技術(shù)已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴大。我國的氣動工業(yè)雖然達到了一定規(guī)模與技術(shù)水平，但是與國際先進水平相比，差距甚大

9、。我國氣動產(chǎn)品產(chǎn)值只占世界總產(chǎn)值的 1.3%，僅為美國的 1/21，日本的 1/15，德國的 1/8。這與 10 多億人口的大國很不相稱。從品種上看，日本一家公司有 6500 個品種，我國只有它的 1/5。產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平的差距也很大。由于氣動技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設(shè)備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷提高，同時陸續(xù)開發(fā)出適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：體積更小，重量更輕，功耗更低.在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文3體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕

10、型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大姆指大小、有效截面積為 0.2mm2 的超小型電磁閥。能開發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元件更為理想。為此，相同外形尺寸的閥，流量已提高 23.3倍。有一種系列的小型電磁閥，其閥體寬僅 10mm，有效面積可達 5mm2;寬 15mm,有效面積達 10mm2 等。國外電磁閥的功耗已達 0.5W，還將進一步降低，以適應(yīng)與微電子相結(jié)合。氣源處理組合件，國內(nèi)外大多采用了積木式的砌塊結(jié)構(gòu)，不僅尺寸緊湊，而且結(jié)合、維修都很方便2。執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便.為了提高氣缸的定位精度，附帶制動機構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來越普遍。帶伺服

11、系統(tǒng)的氣缸，即使供氣壓力和所負的載荷變化，仍可獲得0.1mm 的定位精度。在國際展覽會上，各種異型截面缸筒和活塞桿的氣缸甚多，這類氣缸由于活塞桿不會回轉(zhuǎn)，應(yīng)用在主機上時，無須附加導向裝置即可保持一定精度。此外還開發(fā)了不少帶各種導向機構(gòu)的氣缸和氣缸滑動組件，例如具有兩根導向桿的氣缸、雙活塞桿雙缸筒氣缸等。氣缸筒外形已不限于圓形、而是方形、米字形或其它形狀，在型材上開了導向槽、傳感器和開關(guān)的安裝槽等，讓用戶安裝使用更方便。多功能化，復(fù)合化.為了方便用戶，適應(yīng)市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。如用于移動小件物品的組件，是將帶導向器的兩只氣缸分別按 X 軸和 Z 軸組

12、合而成。該組件可搬動 3kg 重物，配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占有空間小，行程可調(diào)整。又如一種上、下料模塊，有七種不同功能的模塊形式，能完成精密裝配線上的上、下料作業(yè)，可按作業(yè)內(nèi)容將不同模塊任意組合。還有一種機械手是由外形小并能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。與電子技術(shù)結(jié)合，大量使用傳感器，氣動元件智能化.帶開關(guān)的氣缸國內(nèi)已普遍使用，開關(guān)體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體；有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運行。氣動伺服定位系統(tǒng)已有產(chǎn)品進入市場。該系統(tǒng)采

13、用三位五通氣動伺服閥，將預(yù)定的定位目標與位置傳感器的檢測數(shù)據(jù)進行比較，實施負反饋控制。氣缸最大速度達 2m/s、行程 300mm 時，系統(tǒng)定位精度0.1mm。日本哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文4試制成功一種新型智能電磁閥，這種閥配帶有傳感器的邏輯回路，是氣動元件與光電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它能直接接受傳感器的信號，當信號滿足指定條件時，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達到控制目的。它已經(jīng)應(yīng)用在物體的傳送帶上，能識別搬運物體的大小，使大件直接下送，小件分流。更高的安全性和可靠性.從近幾年的氣動技術(shù)國際標準可知，標準不僅提出了互換性要求，并且強調(diào)了安全性。管接頭、氣源處理外殼等耐壓試驗的壓

14、力提高到使用壓力的 45 倍，耐壓時間增加到 515min，還要在高、低溫度下進行試驗。如果貫徹這些國際標準，國內(nèi)的缸筒、端蓋、氣源處理鑄件和管接頭等都難達到標準要求。除耐壓試驗處，結(jié)構(gòu)上也作了某些規(guī)定，如氣源處理的透明殼外部規(guī)定要加金屬防護罩。氣動元件的許多使用場合，如軋鋼機、紡織流水線等，在工作時間內(nèi)不能因為氣動元件的質(zhì)量問題而中斷，否則會造成巨大損失，因此氣動元件的工作可靠性顯得非常重要。在航海輪船上，使用的氣動元件不少，但能打進這個領(lǐng)域的氣動元件廠不多，原因是其對氣動元件的可靠性要求特別高，必須通過有關(guān)國際機械的認證3。向高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命方向發(fā)展.為了提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率，

15、提高執(zhí)行元件的工作速度勢在必行。現(xiàn)在我國的氣缸工作速度一般在 0.5m/s 以下。根據(jù)日本專家預(yù)測，五年以后大部分的氣缸工作速度將提高到 12m/s，有的要求達 5m/s。氣缸工作速度的提高，不僅要求氣缸的質(zhì)量提高，而且結(jié)構(gòu)上也要相應(yīng)改進，例如要配置油壓吸震器以增加緩沖效果等。電磁閥的響應(yīng)時間將小于 10ms，壽命提高到 5000 萬次以上。美國有一種間隙密封的閥，由于閥芯懸浮在閥體內(nèi)，相互不接觸，在無需潤滑下，壽命高達 2 億次。普遍使用無油潤滑技術(shù)，滿足某些特殊要求.由于環(huán)境污染以及電子、醫(yī)療、食品等行業(yè)的要求，環(huán)境中不允許有油，因此無油潤滑是氣動元件的發(fā)展趨向，同時無油潤滑可使系統(tǒng)簡化。

16、歐洲市場上油霧器已屬淘汰的產(chǎn)品，普遍做到了無油潤滑。此外，為了滿足某些特殊要求，除臭、除菌和精密過濾器正在不斷開發(fā)，過濾精度已達 0.10.3m，過濾效率已達 99.9999%。針對某些特殊要求，改進和開發(fā)氣動產(chǎn)品，即可占領(lǐng)一塊市場，獲得不小的經(jīng)濟效益，這已被大家共識。濟南華能氣動元器件公司為鐵路編組和輪軌潤滑的特殊要求開發(fā)了氣缸和閥，受到了鐵道部門的關(guān)注。使用新材料，與新技術(shù)相結(jié)合.國外開發(fā)了膜式干燥器，該干燥器利用高科技的反哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文5滲析薄膜濾去壓縮空氣中的水分，有節(jié)能、壽命長、可靠性高、體積小、重量輕等特點、適用于流量不大的場合。以聚四氟乙稀為主體的復(fù)合材料制

17、造的氣動密封件能耐熱（260），耐寒（-55）和耐磨，其使用場合越來越多。 為了提高質(zhì)量，真空壓鑄、氫氧爆炸去毛刺等新技術(shù)正在氣動元件制造中逐步推廣。便于保養(yǎng)、維修和使用.國外正在研究使用傳感器實現(xiàn)氣動元件及系統(tǒng)具有故障預(yù)報和自診斷功能。2 2 氣動技術(shù)及其元件的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢氣動技術(shù)及其元件的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2.12.1 氣動技術(shù)及其元件的現(xiàn)狀氣動技術(shù)及其元件的現(xiàn)狀2.1.12.1.1 基本概況基本概況 經(jīng)過 40 多年的努力,我國液壓,氣動和密封件行業(yè)已形成了一個門類比較齊全,有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的工業(yè)體系。據(jù) 1995 年全國第三次工業(yè)普查統(tǒng)計，我國液壓、氣動和密封件工業(yè)鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上年銷

18、售收入在 100 萬元以上的國營、村辦、私營、合作經(jīng)營、個體、“三資”等企業(yè)共有 1300 余家，其中液壓約 700 家，氣動和密封件各約300 余家。按 1996 年國際同行業(yè)統(tǒng)計，我國液壓行業(yè)總產(chǎn)值 23.48 億元，占世界第 6位；氣動行業(yè)總產(chǎn)值 4.19 億元，占世界第 10 位。 2.1.22.1.2 當前供需概況當前供需概況 通過技術(shù)引進，自主開發(fā)和技術(shù)改造，高壓柱塞泵、齒輪泵、葉片泵、通用液壓閥門、油缸、無油潤滑氣動件和各類密封件第一大批產(chǎn)品的技術(shù)水平有了明顯的提高，并可穩(wěn)定的批量生產(chǎn)，為各類主機提高產(chǎn)品水平提供了保證。另外，在液壓氣動元件和系統(tǒng)的 CAD、污染控制、比例伺服技術(shù)

19、等方面也取得一定成果，并已用于生產(chǎn)。目前，液壓、氣動和密封件產(chǎn)品總計約有 3000 個品種、23000 多個規(guī)格。其中，液壓有 1200個品種、10000 多個規(guī)格（含液力產(chǎn)品 60 個品種、500 個規(guī)格）；氣動有 1350 個品種、8000 多個規(guī)格；橡塑密封有 350 個品種、5000 多個規(guī)格，已基本能適應(yīng)各類主機產(chǎn)品的一般需要,為重大成套裝備的品種配套率也可達 60%以上,并開始有少量出口。 1998 年國產(chǎn)液壓件產(chǎn)量 480 萬件，銷售額約 28 億元（其中機械系統(tǒng)約占 70%）；氣動件產(chǎn)量 360 萬件，銷售額約 5.5 億元（其中機械系統(tǒng)約占 60%）；密封件產(chǎn)量約 8億件，銷

20、售額約 10 億元（其中機械系統(tǒng)約占 50%）。據(jù)中國液壓氣動密封件工業(yè)協(xié)會哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文61998 年年報統(tǒng)計，液壓產(chǎn)品產(chǎn)銷率為 97 .5%（液力為 101%），氣動為 95.9%，密封為98.7%。這充分反映了產(chǎn)銷基本銜接。 我國液壓、氣動和密封工業(yè)雖取得了很大的進步，但與主機發(fā)展需求，以及和世界先進水平相比,還存在不少差距,主要反映在產(chǎn)品品種、性能和可靠性等方面。以液壓產(chǎn)品為例,產(chǎn)品品種只有國外的 1/3,壽命為國外的 1/2。為了滿足重點主機、進口主機以及重大技術(shù)裝備的需要，每年都有大量的液壓、氣動和密封產(chǎn)品進口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計及有關(guān)資料分析,1998 年液壓、氣動

21、和密封件產(chǎn)品的進口額約 2 億美元,其中液壓約1.4 億美元,氣動近 0.3 億美元，密封約 0.3 億美元,比 1997 年稍有下降。按金額計，目前進口產(chǎn)品的國內(nèi)市場占有率約為 30%。1998 年國內(nèi)市場液壓件需求總量約 600 萬件，銷售總額近 40 億元；氣動件需求總量約 500 萬件，銷售總額 7 億多元；密封件需求總量約 11 億件，銷售總額約 13 億元4。 2.22.2 氣動技術(shù)及其元件的發(fā)展趨勢氣動技術(shù)及其元件的發(fā)展趨勢2.2.12.2.1 影響發(fā)展的主要因素影響發(fā)展的主要因素 （1）企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)能力不強，技術(shù)開發(fā)的水平和速度不能完全滿足先進主機產(chǎn)品、重大技術(shù)裝備和進口設(shè)備的

22、配套和維修需要； （2）不少企業(yè)的制造工藝、裝備水平和管理水平都較落后,加上質(zhì)量意識不強,導致產(chǎn)品性能水平低、質(zhì)量不穩(wěn)定、可靠性差，服務(wù)不及時，缺乏使用戶滿意加信賴的名牌產(chǎn)品； （3）行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)專業(yè)化程度低，力量分散，低水平重復(fù)嚴重，地區(qū)和企業(yè)之間產(chǎn)品趨同，盲目競爭，相互壓價，使企業(yè)效益下降，資金缺乏、周轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)改造投入不足，嚴重地制約了行業(yè)整體水平的提高以及競爭實力的增強； （4）國內(nèi)市場國際化程度日益提高，國外公司紛紛進入中國市場參與競爭，加上國內(nèi)私營、合作經(jīng)營、個體、三資等企業(yè)的崛起，給國有企業(yè)造成愈來愈大的沖擊。 2.2.22.2.2 發(fā)展走勢發(fā)展走勢 隨著社會主義市場經(jīng)

23、濟的不斷深化，液壓、氣動和密封產(chǎn)品的市場供求關(guān)系發(fā)生較大變化，長期來以“短缺”為特征的賣方市場已基本成為以“結(jié)構(gòu)性過?！睘樘卣鞯馁I方市場所取代。從總體能力看，已處于供大于求的態(tài)勢，特別是一般低檔次液壓、氣動和密封件，普遍供過于求；而主機急需的技術(shù)含量高的高參數(shù)、高附加值的高檔哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文7產(chǎn)品，又不能滿足市場需要，只能依賴于進口。在我國加入 WTO 后，其沖擊有可能更大。因此，“十五”期間行業(yè)產(chǎn)值的增長，決不能依賴于量的增長，而應(yīng)針對行業(yè)自身的結(jié)構(gòu)性矛盾，加大力度，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，也就是應(yīng)依靠質(zhì)的提高，促進產(chǎn)品技術(shù)升級，以適應(yīng)和拉動市場需求，求得更大的發(fā)展。隨著

24、生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，氣動技術(shù)應(yīng)用面迅速擴大，氣動產(chǎn)品品種規(guī)格持續(xù)增多，性能、質(zhì)量不斷提高，市場銷售產(chǎn)值穩(wěn)步增長。以日本為例， 20 世紀 90 年代初，氣動產(chǎn)品銷售值與液壓相比是 2：3，20 世紀 90 年代后期，兩者持平，現(xiàn)在兩者之比已超過液壓。氣動工業(yè)的高速增長，進一步刺激了氣動技術(shù)的發(fā)展。氣動產(chǎn)品的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下方面： 一、小型化、集成化。氣動元件有些使用場合，如在制鞋、電阻、電容制造和線路板檢測等裝置，有限的空間要求氣動元件的外形尺寸盡量小，小型化是主要發(fā)展趨勢。據(jù)調(diào)查，小型化元件的需求量，大約每 5 年增加一倍。 氣閥的集成化不僅僅將幾只閥合裝，還包含了傳感器、可編程

25、序控制器等功能。集成化的目的不單是節(jié)省空間，還有利于安裝、維修和提高可靠性。 二、組合化、智能化。最簡單的元件組合是帶閥、帶開關(guān)氣缸。在物料搬運中，已使用了氣缸、擺動氣缸、氣動夾頭和真空吸盤的組合體，還有一種移動小件物品的組合體，是將帶導向器的兩只氣缸分別按 x 和 y 軸組合而成，還配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，行程可調(diào)。 三、精密化。為了減小普通氣缸活塞桿的擺動，目前有些企業(yè)已開發(fā)了橢圓活塞氣缸、并列雙缸氣缸、帶導桿氣缸等；為了使氣缸精確定位開發(fā)了制動氣缸等。為了使氣缸的定位更精確，使用了傳感器、比例閥等實現(xiàn)反饋控制，定位精度達 001mm。在氣缸精密方面還開發(fā)了 03mms

26、低速氣缸和 0 01n 微小載荷氣缸。目前，在氣源處理中，過濾精度 001mm，過濾效率為 999999的過濾器和靈敏度 0001mpa的減壓閥國內(nèi)有些企業(yè)已開發(fā)出來。 四、高速化。為了提高生產(chǎn)率，自動化的節(jié)拍正在加快，高速化是必然趨勢。目前，氣缸的活塞速度范圍為 50750mms。在目前市場需求下，要求氣缸的活塞速度提高到 5ms，最高達 10ms。據(jù)調(diào)查，五年后，速度 25 ms 的氣缸需求量將增加 25 倍，5ms 以上的氣缸需求量將增加 3 倍。與此相應(yīng)，閥的響應(yīng)速度將加快，要求由現(xiàn)在的 1100 秒級提高到 11000 秒級。哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文8 五、無油、無味、無

27、菌化。由于氣動元件的廢氣直接排放到空氣中，但人類對環(huán)境的要求越來越高，不希望帶油霧的空氣來污染環(huán)境，因此無油潤滑的氣動元件將會普及。還有些特殊行業(yè)，如食品、飲料、制藥、電子等，對空氣的要求更為嚴格，除無油外，還要求無味、無菌等，這類特殊要求的過濾器將被不斷開發(fā)出來。 六、高壽命、高可靠性和自診斷功能。氣動元件大多用于自動生產(chǎn)線上，元件的故障往往會影響全線的運行，生產(chǎn)線的突然停止，造成的損失嚴重，為此，對氣動元件的工程可靠性提出了更高的要求。目前，氣動系統(tǒng)的自診斷功能提到了議事日程上，附加預(yù)測壽命等自診斷功能的元件和系統(tǒng)正在開發(fā)之中。隨著機械裝置的多功能化，接線數(shù)量越來越多，不僅增加了安裝、維修

28、的工作量，也容易出現(xiàn)故障，影響工作可靠性，因此配線系統(tǒng)的改進也為氣動元件和系統(tǒng)設(shè)計人員所重視。 七、節(jié)能、低功耗。氣動元件的低功耗不僅僅為了節(jié)能，更主要的是能與微電子技術(shù)相結(jié)合。功耗 05w 的電磁閥早已商品化，04w、0 3w 的氣閥也已開發(fā)，可由pc 直接控制。 八、機電一體化。為了精確達到預(yù)先設(shè)定的控制目標（如開關(guān)、速度、輸出力、位置等），應(yīng)采用閉路反饋控制方式。為了實現(xiàn)這種控制方式要解決計算機的電信號（數(shù)字信號），傳感器反饋信號（模擬信號）和氣動控制信號（氣壓或氣流量）三者之間的相互轉(zhuǎn)換。一般的傳感器解決了模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，為此氣與電信號之間轉(zhuǎn)換，成了實現(xiàn)閉路控制的關(guān)鍵，比例控制

29、閥可成為這種轉(zhuǎn)換的接口。在今后相當長的時期內(nèi)開發(fā)各種形式的比例控制閥和電與氣比例伺服系統(tǒng)，并且使其性能好、工作可靠、價格便宜是氣動技術(shù)發(fā)展的一個重大課題。 九、應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料。在產(chǎn)品開發(fā)和制造中，能否善于應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料是體現(xiàn)企業(yè)技術(shù)素質(zhì)的一個重要方面。型材擠壓、鑄件浸滲和模塊拼裝等技術(shù)十多年前在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用；壓鑄新技術(shù)（液壓抽芯、真空壓鑄等）、去毛刺新工藝（爆炸法、電解法等）目前已在國內(nèi)逐步推廣；壓電技術(shù)、總線技術(shù)，新型軟磁材料、透析濾膜等正在被應(yīng)用；超精加工、納米技術(shù)也將被移植。 十、標準化。氣動行業(yè)貫徹國際標準是企業(yè)必須遵守的原則。它有兩個方面工作要做：第一是氣動

30、產(chǎn)品應(yīng)貫徹與氣功有關(guān)的現(xiàn)行標準，如術(shù)語、技術(shù)參數(shù)、試驗方法、安裝尺寸和安全指標等。第二是企業(yè)要建立標準規(guī)定的保證體系5。哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文92.32.3 氣動元件氣動元件2.3.12.3.1 氣動元件的內(nèi)容及特點氣動元件的內(nèi)容及特點（1 1）氣動元件的內(nèi)容）氣動元件的內(nèi)容通過氣體的壓強或膨脹產(chǎn)生的力來做功的元件，即將壓縮空氣的彈性能量轉(zhuǎn)換為動能的機件。如 氣缸、氣動馬達、蒸汽機等。它是一種動力傳動形式，亦為能量轉(zhuǎn)換裝置，利用氣體壓力來傳遞能量（2 2）氣動元件的特點）氣動元件的特點a a 優(yōu)點優(yōu)點1、氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單、輕便、安裝維護簡單。介質(zhì)為空氣，較之液壓介質(zhì)來說不易燃燒，

31、故使用安全。2、工作介質(zhì)是取之不盡的空氣、空氣本身不花錢。排氣處理簡單，不污染環(huán)境，成本低。3、輸出力以及工作速度的調(diào)節(jié)非常容易。氣缸的動作速度一般小于1M/S，比液壓和電氣方式的動作速度快。4、可靠性高，使用壽命長。電器元件的有效動作次數(shù)約為百萬次，而且電磁閥的壽命大于 3000 萬次，某些質(zhì)量好的閥超過 2 億次。5、利用空氣的壓縮性，可貯存能量，實現(xiàn)集中供氣?？啥虝r間釋放能量，以獲得間歇運動中的高速響應(yīng)?？蓪崿F(xiàn)緩沖。對沖擊負載和過負載有較強的適應(yīng)能力。在一定條件下，可使氣動裝置有自保持能力。6、全氣動控制具有防火、防爆、防潮的能力。與液壓方式相比，氣動方式可在高溫場合使用。7、由于空氣流

32、動損失小，壓縮空氣可集中供應(yīng)，遠距離輸送。b b 缺點缺點1、由于空氣有壓縮性，氣缸的動作速度易受負載的變化而變化。采用氣液聯(lián)動方式可以克服這一缺陷。2、氣缸在低速運動時候，由于摩擦力占推力的比例較大，氣缸的低速穩(wěn)定性不如液壓缸。3、雖然在許多應(yīng)用場合，氣缸的輸出力能滿足工作要求，但其輸出力比液壓缸小。哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文102.3.22.3.2 我國氣動元件的發(fā)展我國氣動元件的發(fā)展氣動技術(shù)是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動和控制機械的一門專業(yè)技術(shù)。由于它具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種機械和生產(chǎn)線上。過去汽車、拖拉機等生產(chǎn)線上的氣動系統(tǒng)及其元件，

33、都由各廠自行設(shè)計、制造和維修。 氣動技術(shù)應(yīng)用面的擴大是氣動工業(yè)發(fā)展的標志。氣動元件的應(yīng)用主要為兩個方面：維修和配套。過去國產(chǎn)氣動元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動元件的應(yīng)用，從價值數(shù)千萬元的冶金設(shè)備到只有12 百元的椅子。鐵道扳岔、機車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設(shè)備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動元件。這說明氣動技術(shù)已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴大。 我國的氣動工業(yè)雖然達到了一定規(guī)模與技術(shù)水平，但是與國際先進水平相比，差距甚大。我國氣動產(chǎn)品產(chǎn)值只占世界總產(chǎn)值的1.3%，僅為美國的 1/21，日本的1/15，德國的 1/8

34、。這與 10 多億人口的大國很不相稱。從品種上看，日本一家公司有 6500 個品種，我國只有它的 1/5。產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平的差距也很大。 由于氣動技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設(shè)備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷提高，同時陸續(xù)開發(fā)出適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面： 體積更小，重量更輕，功耗更低 .在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大拇指大小、有效截面積為0.2mm2 的超小型電磁閥。能開發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元

35、件更為理想。為此，相同外形尺寸的閥，流量已提高 23.3 倍。有一種系列的小型電磁閥，其閥體寬僅10mm，有效面積可達5mm2;寬 15mm,有效面積達 10mm2 等。 國外電磁閥的功耗已達 0.5W，還將進一步降低，以適應(yīng)與微電子相結(jié)合。 氣源處理組合件，國內(nèi)外大多采用了積木式的砌塊結(jié)構(gòu)，不僅尺寸緊湊，而且結(jié)合、維修都很方便。 執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便.為了提高氣缸的定位精度，附帶制動機構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來越普遍。帶伺服系統(tǒng)哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文11的氣缸，即使供氣壓力和所負的載荷變 化，仍可獲得 0.1mm 的定位精度。 在國際展覽會

36、上，各種異型截面缸筒和活塞桿的氣缸甚多，這類氣缸由于活塞桿不會回轉(zhuǎn)，應(yīng)用在主機上時，無須附加導向裝置即可保持一定精度。此外還開發(fā)了不少帶各種導向機構(gòu)的氣缸和氣缸滑動組件，例如具有兩根導向桿的氣缸、雙活塞桿雙缸筒氣缸等。 氣缸筒外形已不限于圓形、而是方形、米字形或其它形狀，在型材上開了導向槽、傳感器和開關(guān)的安裝槽等，讓用戶安裝使用更方便。 多功能化，復(fù)合化 .為了方便用戶，適應(yīng)市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。如用于移動小件物品的組件，是將帶導向器的兩只氣缸分別按 X 軸和 Z 軸組合而成。該組件可搬動 3kg 重物，配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占有空間小，行

37、程可調(diào)整。又如一種上、下料模塊，有七種不同功能的模塊形式，能完成精密裝配線上的上、下料作業(yè)，可按作業(yè)內(nèi)容將不同模塊任意組合。還有一種機械手是由外形小并能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。 與電子技術(shù)結(jié)合，大量使用傳感器，氣動元件智能化.帶開關(guān)的氣缸國內(nèi)已普遍使用，開關(guān)體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體；有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運行。氣動伺服定位系統(tǒng)已有產(chǎn)品進入市場。該系統(tǒng)采用三位五通氣動伺服閥，將預(yù)定的定位目標與位置傳感器的檢測數(shù)據(jù)進行比較，實施負反

38、饋控制。氣缸最大速度達2m/s、行程 300mm 時，系統(tǒng)定位精度0.1mm。日本試制成功一種新型智能電磁閥，這種閥配帶有傳感器的邏輯回路，是氣動元件與光電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它能直接接受傳感器的信號，當信號滿足指定條件時，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達到控制目的。它已經(jīng)應(yīng)用在物體的傳送帶上，能識別搬運物體的大小，使大件直接下送，小件分流。 更高的安全性和可靠性 .從近幾年的氣動技術(shù)國際標準可知，標準不僅提出了互換性要求，并且強調(diào)了安全性。管接頭、氣源處理外殼等耐壓試驗的壓力提高到使用壓力的 45 倍，耐壓時間增加到 515min，還要在高、低溫度下進行試 驗。如果貫徹這些國際標準，國

39、內(nèi)的缸筒、 端蓋、氣源處理鑄件和管接頭等都難達到標哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文12準要求。除耐壓試驗處，結(jié)構(gòu)上也作 了某些規(guī)定，如氣源處理的透明殼外部 規(guī)定要加金屬防護罩。 氣動元件的許多使用場合，如軋鋼機、紡織流水線等，在工作時間內(nèi)不能因為氣動元件的質(zhì)量問題而中斷，否則會造成巨大損失，因此氣動元件的工作可靠性顯得非常重要。在航海輪船上，使用的氣動元件不少，但能打進這個領(lǐng)域的氣動元件廠不多，原因是其對氣動元件的可靠性要求特別高，必須通過有關(guān)國際機械的認證。 向高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命方向發(fā)展 .為了提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高執(zhí)行元件的工作速度勢在必行?，F(xiàn)在我國的氣缸工作速度一般在0

40、.5m/s 以下。根據(jù)日本專家預(yù)測，五年以后大部分的氣缸工作速度將提高到12m/s，有的要求達 5m/s。氣缸工作速度的提高，不僅要求氣缸的質(zhì)量提高，而且結(jié)構(gòu)上也要相應(yīng)改進，例如要配置油壓吸震器以增加緩沖效果等。電磁閥的響應(yīng)時間將小于10ms，壽命提高到 5000 萬次以上。美國有一種間隙密封的閥，由于閥芯懸浮在閥體內(nèi)，相互不接觸，在無需潤滑下，壽命高達2 億次。 普遍使用無油潤滑技術(shù)，滿足某些特殊要求 .由于環(huán)境污染以及電子、醫(yī)療、食品等行業(yè)的要求，環(huán)境中不允許有油，因此無油潤滑是氣動元件的發(fā)展趨向，同時無油潤滑可使系統(tǒng)簡化。歐洲市場上油霧器已屬淘汰的產(chǎn)品，普遍做到了無油潤滑。此外，為了滿足

41、某些 特殊要求，除臭、除菌和精密過濾器正在不斷開發(fā)，過濾精度已達0.10.3m，過濾效率已達 99.9999%。 針對某些特殊要求，改進和開發(fā)氣動產(chǎn)品，即可占領(lǐng)一塊市場，獲得不小的經(jīng)濟效益，這已被大家共識。濟南華能氣動元器件公司為鐵路編組和輪軌潤滑的特殊要求開發(fā)了氣缸和閥，受到了鐵道部門的關(guān)注。 使用新材料，與新技術(shù)相結(jié)合 .國外開發(fā)了膜式干燥器，該干燥器利用高科技的反滲析薄膜濾去壓縮空氣中的水分，有節(jié)能、壽命長、可靠性高、體積小、重量輕等特點、適用于流量不大的場合。 以聚四氟乙烯為主體的復(fù)合材料制造的氣動密封件能耐熱（260），耐寒（-55）和耐磨，其使用場合越來越多。 哈爾濱工業(yè)大學 20

42、12 屆畢業(yè)論文13為了提高質(zhì)量，真空壓鑄、氫氧爆炸去毛刺等新技術(shù)正在氣動元件制造中逐步推廣6。 便于保養(yǎng)、維修和使用 .國外正在研究使用傳感器實現(xiàn)氣動元件及系統(tǒng)具有故障預(yù)報和自診斷功能。 從上述的氣動技術(shù)發(fā)展方向可知，在氣動產(chǎn)品的開發(fā)上我們有許多工作可做。任何一個氣動元件廠，即使其規(guī)模不大，只要突破一個方面，并保持技術(shù)領(lǐng)先，就可以在市場上占一席之地，在激烈的競爭中獲得生存和發(fā)展。3 3 發(fā)展氣動技術(shù)應(yīng)注意的問題發(fā)展氣動技術(shù)應(yīng)注意的問題3.13.1 減少能耗減少能耗, ,充分利用能量充分利用能量-氣動技術(shù)在將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容

43、積損失和機械損失上。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，必須解決下面幾個問題：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。改善氣動系統(tǒng)性能，采用負荷傳感系統(tǒng)，二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。為及時維護氣動系統(tǒng)，防止污染對系統(tǒng)壽命和可靠

44、性造成影響，必須發(fā)展新的污染檢測方法，對污染進行在線測量，要及時調(diào)整，不允許滯后，以免由于處理不及時而造成損失。3.23.2 主動維護主動維護-氣動系統(tǒng)維護已從過去簡單的故障拆修，發(fā)展到故障預(yù)測，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時，預(yù)先進行維修，清除故障隱患，避免設(shè)備惡性事故的發(fā)展。-要實現(xiàn)主動維護技術(shù)必須要加強氣動系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當前，憑有經(jīng)驗的維修技術(shù)人員的感宮和經(jīng)驗，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文14向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使氣動系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強專家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專家的知識,建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計

45、算機根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識庫中知識，用推理機中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預(yù)防措施。要進一步引發(fā)氣動系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對于不同的氣動系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。-另外，還應(yīng)開發(fā)氣動系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進市補償，這是氣動行業(yè)努力的方向。3.33.3 機電一體化機電一體化-電子技術(shù)和氣動傳動技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的氣動傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴大了應(yīng)用領(lǐng)域。實現(xiàn)機電一體化可以提高工作可靠性，實現(xiàn)氣動系統(tǒng)柔性化、智能化，改變氣動系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點，充分發(fā)揮氣動傳動出力大、貫性小、響應(yīng)快等優(yōu)點,其主要發(fā)展動向如

46、下：(1)電氣伺服比例技術(shù)的應(yīng)用將不斷擴大。氣動系統(tǒng)將由過去的電氣氣動系統(tǒng)和開環(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)實現(xiàn)標準化。計算機接口也應(yīng)實現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。(2)發(fā)展和計算機直接接口的功耗為 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)氣動系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷,由于計算機的價格降低,監(jiān)控系統(tǒng),包括集中監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。(4)計算機仿真標準化，特別對高精度、“高級”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

47、控制機構(gòu)也是今后需要探討的問題，氣動產(chǎn)品機電一體化現(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、無泄漏以及污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型氣動元件；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裝置發(fā)展，開發(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，開發(fā)液力減速器，提高產(chǎn)品可靠性和平均無故障工作哈爾濱工業(yè)大學 2012 屆畢業(yè)論文15時間；液力變矩器要開發(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，推廣計算機輔助技術(shù)，開發(fā)液力變矩器與動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7