液压设备技术的现状及发展趋势

浅析液压控制技术的现状及发展趋势

摘要：本文介绍了液压控制技术的定义及液压技术在当今工业生产中发挥的重要作用，解析了液压技术在实际应用中存在的优缺点。对此项技术在未来的发展前景做了简要慨述。

关键词：液压技术；新兴技术；环保；发展现状、趋势；

压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪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，1795年英国约瑟夫•布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。第一次世界大战后特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在19 世纪末20 世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。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。近20-30 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。如今，液压设备系统已成为一门新兴的技术，是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。由此可以看出，液压设备系统在世界各国中早已得到了广泛的发展与应用。在现代工业技术中，它已发展成包括现代机械传动、控制技术与测试技术在内的现代自动化技术，也是现代机械装备的基础技术之一，它为现代工业的机电液一体化创造了向高水平、高性能发展的条件。当今世界，一个国家工业技术装备的液压化率已成为现代工业化的重要标志之一。

一、液压技术的优缺点

液压传动系统的主要优点有：

(1) 相对于电力拖动和机械传动而言，在相同功率下，液压执行元件体积小，重量轻，结构紧凑。液压传动一般使用的压力在7Mpa左右，也可高达50Mpa。而液压装置的体积比同

样输出压力的电机及机械传动装置的体积小得多；

(2)液压传动的各个元件，可根据需要方便，灵活地来布置；

(3)液压装置频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等；

(4)易于自动化，液压设备配上电磁阀，电气元件，可编程控制器和计算机等，可装配成各式自动化机械；

(5)速度调整容易，液压装置速度调整非常简单，只要调整流量控制阀即可轻易且可实行无级调速；

(6)不会有过载的危险，液压系统中装有溢流阀，当压力超过设定压力时，阀门开启，液压经由溢流阀流回油箱，此时液压油不处在密闭状态，故系统压力永远无法超过设定压力。

(7)这种技术还易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。据统计，世界液压元件的总销售额为350亿美元，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%~3.5%，而我国只占1%左右，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。

液压传动系统的主要缺点有：

(1)由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。

(2)由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。

(3)液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。

(4)由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比。

(5)液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。

二、液压设备技术的现状及发展趋势

在现代，确切地说，“液压”是电子和机械技术之间的一种技术，因为它运动是靠电子控制，机械实行动作的过程。把“传动”和“控制”结合起来是液压技术发展的必然结果。

可以说，电气传动与机械传动不单纯是与液压技术相竞争的技术，其互相的融合也正是技术发展、完善的一种方向。就比如，在人造板行业方面，每家企业都会定期维修或对液压设备系统进行技改，这就是对其不断完善和融合新技术的过程，使其达到最理想的效果。就目前而言，液压设备技术主要在以下领域中拥有不可替代的作用：需要大功率传递、要求功率重量比大的场合；需要高动态响应的场合。下面从液压元件、系统集成与控制、密封技术等方面分别阐述液压技术的现状。

1.液压元件

液压元件是构成液压系统的基础，它的发展与应用直接改变液压技术。经过了多年的发展，液压元件也不断更新，不断改变，不断取得新的成果。近几年，液压元件的小型化、模块化、节能化、环保化等都有了很大的改进。元件的小型化，如电磁阀的驱动功率逐渐减小，从而适应电子器件的直接控制，同时也节省了能耗。元件的功能日益复合，如螺纹捅装阀的大量运用，使系统的功能拓展更灵活。由于陶瓷材料化学性能稳定。具有耐酸碱盐和抗腐蚀、耐高温等特性，所以这种材料可以在特殊介质下(如海水)工作。

2、系统集成与控制技术

系统集成主要是比例阀技术和电液伺服技术，比例阀的发展主要在频宽的增大及控制精度的提高上，以期性能接近伺服阀。同时，比例阀又沿着标准化、模块化及廉价的方向发展，以促进其应用。电液伺服阀是最早将液压技术引入自动控制领域的功臣。但电液伺服阀的结构自发明以来，就少有改进，除了在传统的需要特别高频响的场合外，其传统地位正日益受比例技术的挑战。控制技术主要是控制理论的应用和发展，控制理论是该领域最为活跃的一个分支。液压控制系统正从不断发展的自动控制理论中得益，并不断丰富自控理论的实践。目前，自适应控制、鲁棒控制、模糊控制及神经网络控制等均得到了不同程度的运用。自适应控制是针对一些系统的参数或结构不完全确定时，自适应控制可以一边估计未知参数，一

边修正控制来对系统进行控制。在实际问题中，系统的模型可能包含不确定因数、希望这时

控制系统仍有良好的性能，这就是鲁棒控制的问题。模糊控制就是利用模糊数学的基本思想

和理论的控制方法。

3. 密封技术

自从液压技术诞生以来，泄漏一直是困扰着业界人士的一大难题。当然，伴随着泄漏的

是：矿物油的浪费及对环境的污染、系统传动效率的降低等等，所以密封技术的是至关重要

的。我们都知道，在静密封领域橡胶类密封件拥有不可替代的地位；而在在动密封领域，聚

四氟乙烯(PTFE)已拥有不可动摇的地位。随着对材料及密封机理的深入了解，已可以在PTFE

中有针对性的添加某些材料以达到提高性能的要求。国外许多大的密封件公司均有针对不同

应用场合的材料配方以强化某一方面的性能。目前，尽可能地提高动密封对偶件的表面光洁

度，也已成为提高密封效果的一种共识。这种共识也是基于对PTFE材料的密封机理的认识

而达成的。密封领域的另一个创新领域主要集中在密封件形状的设计上，比如，O型密封圈

及弹簧片作为弹性体，在保证PTFE密封件低压时的密封性能方面已得到广泛认同；在直线

密封及旋转密封技术方面，使用成套的密封件来提高密封性能已成为一种标准的解决方案。

总之，液压设备技术由于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、水平有了一

定的提高。

结束语

液压技术作为便捷和廉价的自动化技术，有着良好的发展前景。液压产品不仅在机电、轻纺、家电等传统领域有着很大的市场，而且在新兴的产业如信息技术产业、生物制品业、微纳精细加工等领域都有广阔的发展空间。在当今科学技术飞速发展的情况下，液压技术必须充分发挥自身