作业-液压传动技术发展概况

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液压传动技术发展概况摘要：对液压传动技术的发展概况、优缺点和各个领域应用情况进行描述；对其未来发展趋势和产品的定位进行展望。液压传动技术的概念及地位液压传动是以流体(液压油液)为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。它们通过各种元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有机地组合成具有一定控制功能的传动系统[1]。液压传动，是机械设备中发展速度最快的技术之一，特别是近年来，随着机电一体化技术的发展，与微电子、计算机技术相结合，液压传动进入了一个新的发展阶段[2]。液压传动技术发展简介液压传动技术是根据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，液压传动是以液体为工作介质，依靠液体的压力能来传递动力的一种传动形式，与机械传动相比，它是一门比较新兴的技术。从1795年英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史，但由于没有成熟的液压传动技术和液压元件，且工艺水平低下，发展缓慢。1905年将工作介质水改为油，进一步得到改善。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。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[3]。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。20世纪60年代以后，工艺水平有了很大的提高，液压技术随着电气控制技术，传感器技术，计算机技术的发展而迅速发展，成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。 液压传动技术的优缺点液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：:(1)在同等功率情况下，液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑。例如同功率液压马达的重量约只有电动机的1/6左右。(2)液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；(3)液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向；4)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000：1)，它还可以在运行的过程中进行调速；(5)一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；(6)容易实现直线运动；(7)既易实现机器的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控制后，可实现大负载、高精度、远程自动控制。(8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。液压传动系统的主要缺点：(1)液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油的可压缩性泄漏造成的。(2)工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。(3)由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。(4)为了减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价高，且对油液的污染比较敏感。总的说来，液压传动的优点最突出的，它的一些缺点有的现已大为改善，有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服。[4]液压传动技术的应用概况由于液压技术有许多突出的优点，从民用到国防、由一般传动到精确度很高的控制系统，都得到了广泛地应用。 在工程机械中，普遍采用了液压传动，如挖掘机、轮胎装载机、汽车起重机、履带推工机、轮胎起重机、自行式铲运机、平地机和振动式压路机等。在机床工业中，目前机床传动系统有85%采用液压传动与控制，如磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、剪床和组合机床等。在冶金工业中，电炉控制系统、轧钢机的控制系统、平炉装料、转炉控制、高炉控制、带材跑偏和恒张力装置等都采用了液压技术。在军事工业中用的火炮操纵装置、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[5]在汽车工业中，液压越野车、液压自卸式汽车、液压高空作业车和消防车等均采用了液压技木。在农业机械中，采用液压技术也很广泛、如联合收割机、拖拉机和犁等。矿山机械中的液压钻机、采煤机、提升机、液压支架等[6]在轻纺工业中，采用溉压技术的有塑料注塑机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机和纺织机等。在船舶工业中，应用液压技术很普遍，如全液压挖泥船、打捞船、打桩船、采油平台、水翼船、气垫船和船舶辅机等。近几年，又在太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射裴置、宇航环境模拟和高层建筑防震系统及紧急刹车装置等没备中，也采用了液压技术。液压传动与控制是现代机械工程的基础技术，由于其在功率重量比、无级调速、自动控制、过载保护等方面的独特技术优势，使其成为国民经济中各行业、各类机械装备实现传动与控制的重要技术手段[7]液压传动技术的发展趋势如今，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。历史的经验证明，流控学科技术的发展，仅有20％是靠本学科的科研成果推动，来源于其他领域发明的占50％，移植其他技术成果占30％，即大部分来源于其他相关学科进步的推动[8]。随着应用了电子技术、计算及技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的发展和应用，液压传动技术也在不断创新。液压传动技术已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。而其向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向发展，是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键[9]。 而未来液压产品的发展方向有：(1)节省能耗，提高效率(2)用AC电机或变频电机驱动定量泵。(3)发展机电一体化元件和系统。(4)发展具有比例阀的耐污染和伺服阀高精度、高频响的直动型电液控制阀。(5)发展内置电子系统的电液伺服比例元件、电磁阀、液压定位油缸等。(6)重视环保。环保型产品将具竞争优势，随着人们环境意识的加强，开发保护型液压产品，将成为今后国内液压技术的主流。(7)适应主机机电一体化的需要。(8)应用现代控制技术，提高电液压自动控制系统的性能未来液压技术的发展方向有如下几个方面：（1）工作介质水液压，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。而以水为介质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。磁流变液是一种磁敏材料，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，易与控制并且连续可控。为了减少污染，可降解动植物油作为介质也是未来的一个发展方向。（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）新型材料 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将其排挤出局。液压将在大功率、高压力及电力不可获得之处有发展空间，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CANBUS+ICANNET将是下一代液压产品的制高点。（6）故障自动检测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。由此可见现阶段急需发展的关键技术包括：(1)液压传动与控制系统的节能技术，如负荷传感技术、新型节能系统和元件。(2)机电一体化技术及IT技术的应用高精度、高频响电液、电气伺服比例系统和元件，液粘调速器速度控制技术。数字液压、气动系统和元件，直动型电液控制元件。(3)液压系统及污染控制技术。(4)无泄漏液压系统和元件。(5)水压传动与控制技术。(6)高速重载齿轮传动设计与制造技术。(7)高速铁路轴承设计制造技术。(8)高速、高精度机床主轴轴承设计与制造技术。 (9)各种传动系统降噪和增寿技术。(10)特种传动技术(谐波传动、机械无级变速等)。(11)大型传动系统的故障诊断技术。(12)现代制造技术的应用研究，如表面处理技术，计算机辅助制造技术、润滑技术。[10]总结：所有技术都存在着自己独一无二的优点，却也同时存在着很缺陷，这些缺陷需要其他科学的发展来改善，液压技术也是一样，液压技术的发展也同样离不开其他的科学技术的进步。参考文献：[1]许福玲，陈尧明．液压与气压传动[M]．北京：机械工业出版社，2007[2]陈奎生．液压与气压传动[M]．武汉：武汉理工大学出版社，2001[3]刘延俊．液压与气压传动[M]．北京：机械工业出版社，2003[4]袁工.液压英才网[5]杨叔子，杨克冲等．机械工程控制基础（第五版）[M]．武汉：华中科技大学出版社，2005[6]谢锡纯，李晓豁．矿山机械与设备[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2000[7]张利平．现代液压技术应用220例（第1版）．北京：化学工业出版社，2004[8]王益群，张伟．流体传动及控制技术的评述[J]．机械工程学报，2OO3，39(1O)：95—99[9]田科．十年来液压技术应用的发展[J]．液压与气动，1988年第1期[10]新浪爱问.http://ishare.iask.sina.com.cn/f/22261238.html