高压气动

高压气动技术研究现状分析

摘要：高压气动压力控制技术作为气动技术发展的一个重要方面，在各个领域有着广泛的应用，本文对该技术将进行相关概述，了解高压气动系统的应用场合、高压气动元件及系统的研究发展现状，分析其研究应用情况及未来发展趋势。关键字：气动技术，高压气动技术，高气动元件，发展趋势

Abstract:Pneumatic high pressure control technology for gas dynamic technology

development is one of the important aspects and in various fields has a wide application, this paper of the technology will overview, understanding of the pneumatic components and systems research and development status of high pressure pneumatic system applications, a high pressure gas, analysis the research situation and future development trend of application.

Keyword: Pneumatic technology, high pressure pneumatic technology, high

pneumatic components, development trend.

一、前言

1、气动技术的起源与发展历史

人类在很早之前就对压缩空气早就有所了解，压缩空气作为人类所知的最古老的载能体之一，直到二十世纪人类才开始对压缩空气性质和基本原理进行系统的研究。在国外，埃及人早在公元前就开始利用风箱产生压缩空气用于助燃。18世纪的产业革命开始后，气压传动逐渐被应用于火车刹车装置、矿山用风钻中。直到20世纪60年代以后，气动技术才被广泛应用于一般工业中。而气压传动与自动控制的结合则是二十世纪五十年代发展起来的，由此形成了现代气动控制技术。气动技术的应用由来已久。在国外，埃及人早在公元前就开始利用风箱产生压缩空气用于助燃。18世纪的产业革命开始后，气压传动逐渐被应用于火车刹车装置、矿山用风钻中。直到20世纪60年代以后，气动技术才被广泛应用于一般工业中。

2、我国气动技术的发展现状

我国在气动技术方面起步较晚，气动元件作为商品生产和销售始于20世纪60年代中后期。在“六五”时期，气动元件被列入国家38项重点科技攻关内容之一。20世纪90年代，随着民营企业快速崛起以及日益增长的国内外市场需求，我国气动产业才得到持续高速发展。国内气动元件产值在2008年已位居世界第四位，仅落后于美国、日本和德国。从欧洲流体动力协会统计数据可知：我国气动产品在2009年国内市场销售额已跃居世界第二位，仅低于美国0.63个百分点。目前气动技术作为一种低成本、高效、无污染的工业自动化手段被世界各国广泛应用于工业各个领域。随着各个行业的发展，特别是其中国防工业对气动系统高速度、高压力、高精度的要求不断增加，这使得高压气动控制技术的研究成为一种迫切的需求。同时，在研究提高常规气动控制性能的过程中，使气动系统向高压化方向发展也是一条可行之路。高压化不仅仅改善了系统的动态特性，还可以改善控制系统的刚度。在获得同样的输出了情况下，高压化使得执行元件的体积减小，执行元件体积减小意味着所需气体流量减小，则可以使相应的电磁阀、减压阀、过滤器等控制和辅助元件的体积减小。由于气动元件小型化了，则能节省安装空间、资源和成本。如今高压气动技术的应用研究已经成为气动技术新的关注点，尤其在航空航天领域有着广泛的应用。目前主要集中在高压减压阀的研究方面，气动技术是以压缩机为动力源,以压缩气体为工作介质,进行能量传递和信号传递的工程技术,是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。气动技术由于快速性好、结构简单、使用维护方便,在民用和国防等工业部门得到广泛应用。目前,低压气动元件(工作压力低于10MPa)的研究设计已经比较成熟,而高压气动元件的研究和应用则还比较少。

二、高压气动

1、高压气动系统应用场合

当前,随着科技的发展,高压气动系统的应用场合不断增多。大、中型商船上常配有压力为1~10MPa的压缩空气系统,主要用于船舶主柴油机启动、换向和发电柴油机的启动。飞机上广泛应用压力为7~23MPa的高压系统,主要用于操纵起落架、收放对正鼻轮、螺旋桨制动、主轮刹车、客舱门收放等。此外,高压气动系统还应用于空气爆破(70~84MPa)、金属成形(最高140MPa)、风洞实验(21~28MPa)、深海潜水(最高21MPa)、高压空气断路器(175MPa)、大功率气动离合器(12MPa)、拉伸吹塑成型(常高达4MPa)。

2、高压气动元件研究发展概况

高压气动元件的研究工作主要集中在高压压力控制元件方面。近10多年来,国外在该方面的研究少有报道,但国外公司的产品已经做得比较成熟。国内在高压气动压力控制阀件上的研究不断取得新的成果。比如说陈汉超通过建立阀芯的静力平衡方程分析了用于气动舵机的一种正向、非平衡、直动、定值减压阀(5MPa)的静特性,提出并验证了提高该类减压阀稳压精度的主要技术途径是减小阀芯运动摩擦力和气流反力、适当减小弹簧刚度。贺小峰等研究了一种高压大流量气动定差压力阀,该阀采用波纹膜片,一方面可以将压差放大,增加阀对微小压差的敏感性,从而提高压差控制精度;另一方面,波纹膜片与平膜片相比,使阀芯有更大的位移量,可加快排气速度;为消除定差压力阀的故障隐患,在设计过程中对阀进行故障模式影响分析(FMEA)。而后,李保仁、贺小峰等提出采用逐次修正方法对膜片的力学特性进行计算分析。魏东等研究一种用于光学雷达制冷剂填充装置的新型小流量、高压差减压阀,该阀在系统管径仅为0.3mm的条件下,可实现系统压