现代液压技术的应用及发展

现代液压技术的应用及发展

液压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。

近年来，液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争，如：数控机床、中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分取代液压传动。其主要原因是液压技术存在渗漏、维护性差等缺点。为此，必须努力发挥液压气动技术的优点，克服缺点，注意和电子技术相结合，不断扩大应用领域，同时降低能耗，提高效率，适应环保需求，提高可靠性，这些都是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。

当前液压技术的发展主要集中在以下几个方面:

(1)发展集成、交合、小型化和轻量化液压元件。随着液压系统复杂化程度的提高,要求液压元件具有高可靠性,减少配管,节省安装空间、易维修等特点,必须发展上述类型的液压元件。继集成块式、叠加阀式、插装阀式之后,近几年又出现了将控制元件附加在动力元件上的一体化复合液压装置。

(2)发展高性能的液压控制元件。适应机电一体化主机发展的需要。如开发低控功率阀门、研制适应野外条件的电液比例阀、高响应频率的电液伺服阀、低成本比例阀及不需要A/D 和D/A转换、可直接与计算机接口的数字阀。

(3)以环境保护、安全和满足可持续发展为目标的绿色开发研究。如无污染的纯水液压技术及相关新材料,新工艺的开发和应用研究,降低元件和系统的噪声,减少泄漏和提高密封性能的应用研究。

(4)提高元件和系统的可靠性。提高可靠性是一项系统工程,除科学设计,先进的材料及完善的工艺外,还应注意应用和维护的可靠性,系统的状况监测,故障诊断,降低元件对污染的敏感性。加强污染控制与新型工程材料的应用研究,对提高元件和系统的可靠性有重要意义。

(5)以提高效率、降低能耗为目标的系统匹配设计理论、方法和计算机对液压系统进行自动适应控制手段研究。

这是液压技术的创新特征，液压技术的不断发展体现在如下一些比较重要的特征上：一，提高元件性能，创制新元件，体积不断缩小。为了能在尽可能小的空间里传递尽可能大功率，液压元件的结构不断地在向小型化发展。市场上出现了一种新型的被称为“肌腱”的执行元件。它的形状像一根两端有接头的软管，把它接入系统使用时，它的径向和轴向都会发生伸缩，轴向的伸缩量可达其总长的15%--30%。在相同条件下，它的作用力是普通汽缸的10倍。这种元件抗污染，运动时不会生抖动，在有些场合还可用它的径向膨胀去夹持工件等，是一种极有应用前景的元件，而微型元件也得到发展，如活塞直径小到2.5mm的汽缸，10mm宽的气阀以及相关的辅助元件已成为系列化产品。由于这些元件能在0.2---0.7Mpa压力下工作，所以可被方便地集成到标准的系统中。新小型阀，在流量相同时，它的体积仅是过去的7%。这些小，微型的元件已被应用于精密机械加工，电子工业，制药工业，食品加工和包装技术等场合。

二，高度的组合化，集成化和模块化。液压系统由管式培配置经板式配置，箱式配置，集成块式配置发展到叠加式配置，插装式配置，使连接的通道越来越短。也出现了一些组合集成件，如把液压泵和压力阀作成一体，把压力阀插装在液压泵的壳体内，把液压缸和换向阀作成一体，只需接一条高压管与液压泵相连，一条回油管与油箱相连，就可以构成一个液

压系统。这种组合件不但结构紧凑，工作可靠，而且简便，也容易维护保养。

三，与微电子结合，走向智能化。液压技术从本世纪70年代中期起就开始和微电子工业接触，并相互结合。在迄今30多年时间内，结合层次不断提高，由简单拼装，分散混合到总体组合，出现了多种形式的独立产品如数字液压泵，数字阀，数字液压缸等，其中的高级形式已发展到把编了程的芯片和液压控制元件，液压执行元件或能源装置，检测反馈装置，数模转换装置，集成电路等汇成一体，这种汇在一起的联结体只要一收到微处理机或微型计算机处送来的信息，就能实现预先规定的任务。

液压技术的智能化阶段虽然开始不久，但是从它的星星点点实践成功的事例来看，成果已非常诱人。例如，折臂式小汽车装卸器能把小汽车吊起来，拖入集装箱内，按最紧凑的排列位置堆放好，最多时能装入8辆。装卸器内装有微型计算机，它能按预定程序操纵8个液压缸，在传感器的配合下协调连杆机构的动作，完成堆装任务。卸车时的操作按相反的顺序协调动作，以使受训练的波音民航喷气客机驾驶员不用上天就可以经历6个自由度的颠簸摇摆，座椅振动，着陆弹跳等项的运动感觉，并能对驾驶员的操作作出拟真的响应。

总之，液压技术在与微电子技术紧密结合后，在微型计算机或微处理机的控制下，可以进一步拓宽它的应用领域，形形式式机器人和智能元件的使用不过是它最常见的例子而已。现在国外已在着手开发多种行业能通用的智能组合硬件，它们只需配上适当的软件就可以在不同的行业中完成不同任务。这样一来，用户的主要技术工作将只是挑选，改编或自编计算程序了。

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。

1.1 液压元件

（1）元件的小型化、模块化

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。元件功能日益复合，如螺纹插装阀的大量运用，使系统的功能拓展更灵活。（2）节能化

变量泵在国外的研发已日趋成熟。目前，恒压变量、流量压力复合控制，恒功率、比例伺服控制等技术已被广泛地集成到柱塞泵上。节能、减少系统发热已成为系统设计时必须考虑的问题之一。值得一提的是变频调速技术得到了足够的重视。采用定量泵变转速的方案是与恒转速变量泵相异的一种思路。目前的研究尚处于初步阶段。（3）新材料的应用

新材料如陶瓷技术的使用是与非矿物油介质元件的要求及提高摩擦副的寿命联系在一起的。目前，已有德、英、芬兰等国的厂商在纯水液压件上使用了该项技术。新型磁性材料的运用是与电磁阀、比例阀的性能提高结合在一起的。由于磁通密度的提高，可以使阀的推力更大，其直接作用便是阀的控制流量更大，响应更快，工作更可靠。（4）环保

环保的要求体现了现代工业的人文关怀。环保的液压元件应当至少无泄漏及低噪声，这也是液压元件发展的一个永恒的主题。（5）非矿物油介质元件

非矿物油介质元件是应用于特殊场合的元件，如要求耐燃、安全、卫生，此时就需要考虑采用高水基或纯水元件。能源危机催生了该类元件的诞生，但目前的发展动力可能更大程度上与环保、工作介质的廉价及其安全性相关。目前，丹麦的Danfoss 公司提供了成套的 NESSIE 系列纯水液压元件，已在食品等行业得到了运用。

1.2 系统集成与控制技术（1）比例阀技术

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。前者如 Bosch 的带位置反馈的比例伺服阀，其性能已很接近电液伺服阀的性能。后者如螺纹插装式比例阀，在某些工程机械