作業(yè)-液壓傳動技術發(fā)展概況

1、液壓傳動技術發(fā)展概況摘要：對液壓傳動技術的發(fā)展概況、優(yōu)缺點和各個領域應用情況進行描述；對其未來發(fā)展趨勢和產品的定位進行展望。液壓傳動技術的概念及地位液壓傳動是以流體(液壓油液)為工作介質進行能量傳遞和控制的一種傳動形式。它們通 過各種元件組成不同功能的基本回路， 再由若干基本回路有機地組合成具有一定控制功能的 傳動系統(tǒng)1。液壓傳動，是機械設備中發(fā)展速度最快的技術之一，特別是近年來，隨著機電一體化技 術的發(fā)展，與微電子、計算機技術相結合，液壓傳動進入了一個新的發(fā)展階段2。液壓傳動技術發(fā)展簡介液壓傳動技術是根據(jù)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，液壓傳動是以液體為工作介質，依靠

2、液體的壓力能來傳遞動力的一種傳動形式，與機械傳動相比，它是一門比較新興的技術。從1795年英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術已有二三百年的歷史，但由于沒有成熟的液壓傳動技術和液壓元件，且工藝水平低下，發(fā)展緩慢。1905 年將工作介質水改為油， 進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應用， 特別是 1920 年以后， 發(fā)展更為迅速。 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)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20 世紀初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實 際研究;1910 年對液力

3、傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發(fā)展3。第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國機床中有 30%應用了液壓傳動。20世紀60年代以后，工藝水平有了很大的提高，液壓技術隨著電氣控制技術，傳感器技術，計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自動化技術，在國民經(jīng)濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。液壓傳動技術的優(yōu)缺點液壓傳動與機械傳動、電氣傳動相比有以下主要優(yōu)點：: (1) 在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、重量輕、結構緊湊。例如同功率液壓馬達的重量約只有電動機的1/6左右。(2) 液壓傳動的各種元

4、件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置； (3) 液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向；4)操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調速(調速范圍達2000：1)，它還可以在運行的過程中進行調速； (5) 一般采用礦物油為工作介質，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長；(6) 容易實現(xiàn)直線運動；(7) 既易實現(xiàn)機器的自動化，又易于實現(xiàn)過載保護，當采用電液聯(lián)合控制甚至計算機控制后，可實現(xiàn)大負載、高精度、遠程自動控制。 (8) 液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和使用。 液壓傳動系統(tǒng)的主要缺點： (1) 液壓傳動不能保證嚴格的傳動比，這是由于

5、液壓油的可壓縮性泄漏造成的。 (2)工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 (3)由于流體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當，泄漏不僅污染場地，而且還可能引起火災和爆炸事故。(4)為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價高，且對油液的污染比較敏感?？偟恼f來，液壓傳動的優(yōu)點最突出的，它的一些缺點有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學技術的發(fā)展而進一步得到克服。4液壓傳動技術的應用概況由于液壓技術有許多突出的優(yōu)點，從民用到國防、由一般傳動到精確度很高的控制系統(tǒng)，都得到了廣泛地應用。在工程機械中，普遍采用了液壓傳動，如挖掘機、輪胎裝載機、汽車起

6、重機、履帶推工機、輪胎起重機、自行式鏟運機、平地機和振動式壓路機等。 在機床工業(yè)中，目前機床傳動系統(tǒng)有85%采用液壓傳動與控制，如磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、剪床和組合機床等。 在冶金工業(yè)中，電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機的控制系統(tǒng)、平爐裝料、轉爐控制、高爐控制、帶材跑偏和恒張力裝置等都采用了液壓技術。 在軍事工業(yè)中用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等5在汽車工業(yè)中，液壓越野車、液壓自卸式汽車、液壓高空作業(yè)車和消防車等均采用了液壓技木。 在農業(yè)機械中，采用液壓技術也很廣泛、如聯(lián)合收割機、拖拉機和犁等。礦山機械中的液壓鉆機、采煤機、提升機、 液壓支架等6在

7、輕紡工業(yè)中，采用溉壓技術的有塑料注塑機、橡膠硫化機、造紙機、印刷機和紡織機等。 在船舶工業(yè)中，應用液壓技術很普遍，如全液壓挖泥船、打撈船、打樁船、采油平臺、水翼船、氣墊船和船舶輔機等。 近幾年，又在太陽跟蹤系統(tǒng)、海浪模擬裝置、船舶駕駛模擬器、地震再現(xiàn)、火箭助飛發(fā)射裴置、宇航環(huán)境模擬和高層建筑防震系統(tǒng)及緊急剎車裝置等沒備中，也采用了液壓技術。液壓傳動與控制是現(xiàn)代機械工程的基礎技術，由于其在功率重量比、無級調速、自動 控制、過載保護等方面的獨特技術優(yōu)勢，使其成為國民經(jīng)濟中各行業(yè)、各類機械裝備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術手段7液壓傳動技術的發(fā)展趨勢如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國 家工業(yè)發(fā)展水平

8、的重要標志。歷史的經(jīng)驗證明，流控學科技術的發(fā)展，僅有 20是靠本學 科的科研成果推動，來源于其他領域發(fā)明的占 50，移植其他技術成果占 30 ，即大部分 來源于其他相關學科進步的推動8。 隨著應用了電子技術、計算及技術、信息技術、自動控制技術及新工藝、新材料的發(fā)展 和應用，液壓傳動技術也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動技術已成為工業(yè)機械、工程建筑機械及國防 尖端產品不可缺少的重要技術。而其向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、 輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關鍵9。而未來液壓產品的發(fā)展方向有： (1) 節(jié)省能耗，提高效率 (2) 用AC電機或變頻電機驅動定量泵。 (3

9、) 發(fā)展機電一體化元件和系統(tǒng)。 (4) 發(fā)展具有比例閥的耐污染和伺服閥高精度、高頻響的直動型電液控制閥。 (5) 發(fā)展內置電子系統(tǒng)的電液伺服比例元件、電磁閥、液壓定位油缸等。 (6) 重視環(huán)保。環(huán)保型產品將具競爭優(yōu)勢，隨著人們環(huán)境意識的加強，開發(fā)保護型液壓產品，將成為今后國內液壓技術的主流。 (7) 適應主機機電一體化的需要。 (8) 應用現(xiàn)代控制技術，提高電液壓自動控制系統(tǒng)的性能未來液壓技術的發(fā)展方向有如下幾個方面：（1） 工作介質水液壓，采用水為工作介質，具有無污染、安全、清潔衛(wèi)生等優(yōu)點，符合環(huán)保這一要求。而以水為介質的水壓傳動技術具有結構簡單、效率高、經(jīng)濟等優(yōu)點，在眾多領域有著廣泛的應用

10、前景。除此之外，新興的電流變液、磁流變液研究與發(fā)展，將會是液壓技術的一大創(chuàng)新與改革。磁流變液是一種磁敏材料，在外加磁場的作用，液體的粘度發(fā)生很大的變化，具有很大的抗剪切，易與控制并且連續(xù)可控。為了減少污染，可降解動植物油作為介質也是未來的一個發(fā)展方向。（2） 工作效率泄露問題一直是影響液壓系統(tǒng)工作效率的重要因素之一?？商岣呒庸ぞ龋瑴p少內泄漏或采用螺紋插裝閥較少外泄漏。當然，密封件產品的質量及密封系統(tǒng)設計和應用水平提高也是一個重要的研究領域。（3） 新型材料液壓元件材質的提高將極大推動其質量與品種的新發(fā)展，而材料的表面處理，將成為液壓領域新的研究方向。（4） 傳動方面由于在小功率的場合采用伺服

11、電機、變頻電機等對液壓構成威脅并將其排擠出局。液壓將在大功率、高壓力及電力不可獲得之處有發(fā)展空間， 目前在強電方面采用變頻電機與液壓定量泵結合將是一個可取的方向。（5） 控制方面隨著電子、計算機、網(wǎng)絡的發(fā)展，液壓與其結合發(fā)揮二者的優(yōu)勢是必然趨勢。而目前具有總線功能的液壓產品已經(jīng)形成系列化。相信CAN BUS+ICAN NET將是下一代液壓產品的制高點。（6） 故障自動檢測隨著液壓技術的發(fā)展，各種工程機械、礦山機械等廣泛地采用先進的液壓系統(tǒng)進行傳動與控制。而液壓系統(tǒng)內部故障檢測較為困難，因此，研究一種基于傳感器、計算機技術對液壓系統(tǒng)進行實時在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷尤為重要。由此可見現(xiàn)階段急需發(fā)展的

12、關鍵技術包括：(1) 液壓傳動與控制系統(tǒng)的節(jié)能技術，如負荷傳感技術、新型節(jié)能系統(tǒng)和元件。(2) 機電一體化技術及IT技術的應用高精度、高頻響電液、電氣伺服比例系統(tǒng)和元件，液粘調速器速度控制技術。數(shù)字液壓、氣動系統(tǒng)和元件，直動型電液控制元件。(3) 液壓系統(tǒng)及污染控制技術。(4) 無泄漏液壓系統(tǒng)和元件。(5) 水壓傳動與控制技術。(6) 高速重載齒輪傳動設計與制造技術。(7) 高速鐵路軸承設計制造技術。(8) 高速、高精度機床主軸軸承設計與制造技術。(9) 各種傳動系統(tǒng)降噪和增壽技術。(10) 特種傳動技術(諧波傳動、機械無級變速等)。(11) 大型傳動系統(tǒng)的故障診斷技術。(12)現(xiàn)代制造技術的

13、應用研究，如表面處理技術，計算機輔助制造技術、潤滑技術。10總結：所有技術都存在著自己獨一無二的優(yōu)點，卻也同時存在著很缺陷，這些缺陷需要其他科學的發(fā)展來改善，液壓技術也是一樣，液壓技術的發(fā)展也同樣離不開其他的科學技術的進步。參考文獻：1許福玲，陳堯明液壓與氣壓傳動M北京：機械工業(yè)出版社，2007 2陳奎生液壓與氣壓傳動M武漢：武漢理工大學出版社，2001 3劉延俊液壓與氣壓傳動M北京：機械工業(yè)出版社，20034 袁工.液壓英才網(wǎng) 5楊叔子，楊克沖等機械工程控制基礎（第五版）M武漢：華中科技大學出版社，20056謝錫純，李曉豁礦山機械與設備M徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000 7張利平現(xiàn)代液壓技術