液壓控制技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展.doc

液壓傳動課程期末論文液壓控制技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用XXX （機電學(xué)院09測控2班 20090310110230）摘要：介紹了液壓控制技術(shù)的發(fā)展歷程、我國液壓控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的問題，并分析了問題產(chǎn)生的原因及其解決策略。同時將國內(nèi)與國外的液壓控制技術(shù)進行對比，以找出國內(nèi)液壓技術(shù)發(fā)展中的不足之處，最后舉例說明了液壓控制技術(shù)在科學(xué)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，并對液壓控制技術(shù)的發(fā)展寄予了希望。關(guān)鍵詞：液壓控制；發(fā)展；問題；解決策略；應(yīng)用0 序言眾所周知，液壓控制系統(tǒng)在我們生活中的應(yīng)用很常見，比如液壓挖掘機、液壓起重機、液壓泵等，液壓控制技術(shù)也應(yīng)用得很廣泛，而現(xiàn)在很多的科研工作者也往液壓控制領(lǐng)域這塊搞科研。其實，自二十世紀七十年代以來，隨著以微電子技術(shù)為主導(dǎo)的信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、空間技術(shù)、海洋開發(fā)技術(shù)等高技術(shù)群的蓬勃發(fā)展，在世界上逐步出現(xiàn)了機械電子工業(yè)、光電子工業(yè)、辦公自動化設(shè)備、信息處理系統(tǒng)、電子醫(yī)療設(shè)備、現(xiàn)代生物制品、新材料、新能源等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，而流體傳動與控制技術(shù)就是其中的機械電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)中起重要作用的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。流體傳動及控制包括液壓傳動及控制與氣體傳動與控制兩個方面。液壓傳動及控制技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，開始于十七世紀，經(jīng)歷了二百多年的徘徊，直到二十世紀四十年代，才進入了高速發(fā)展時期。二十世紀四十年代控制論的誕生，極大地促進了液壓技術(shù)的快速發(fā)展，使其應(yīng)用范圍逐漸擴大，不僅在國防領(lǐng)域具有不可替代的地位，而且已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個行業(yè)，液壓技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的程度已成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。近年來，液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)等的結(jié)合，使其又產(chǎn)生了飛躍性進步?！?】毋庸置疑，能量轉(zhuǎn)換、動力傳動以及運動控制依然是21世紀全球經(jīng)濟的重要組成部分，液壓傳動及控制技術(shù)也依然是其中極為重要和積極的角色。 1 液壓控制技術(shù)的發(fā)展歷程1.1 液壓傳動的產(chǎn)生作為流體傳動與控制理論基礎(chǔ)的流體力學(xué)、流體傳動理論是人類在生產(chǎn)實踐中逐步發(fā)展起來的。對流體力學(xué)學(xué)科的形成作出第一個貢獻的是古希臘人阿基米德(Archimedes)，他建立了物理浮力定律和液體平衡理論。1648年法國人帕斯卡(BPascal)提出靜止液體中壓力傳遞的基本定律，奠定了液體靜力學(xué)基礎(chǔ)。，1795年英國約瑟夫布拉曼(Joseph Braman，17491814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質(zhì)水改為油，進一步得到改善。至此，液壓傳動便開始發(fā)展了?！?】 1.2 液壓控制技術(shù)的發(fā)展第一次世界大戰(zhàn)后液壓傳動得到廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀末20世紀初的20年間,才開始 進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯發(fā)明了壓力平衡式葉片泵。 為近代液壓元件工業(yè)和液壓傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀初康斯坦丁.尼斯克對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究 ;1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等) 方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)期間，在美國機床中有30應(yīng)用了液壓傳動。進入80年代以來，逐步完善和普及的計算機控制技術(shù)和集成傳感技術(shù)為電子技術(shù)和液壓技術(shù)的結(jié)合創(chuàng)造了條件。計算機控制在液壓控制系統(tǒng)中的應(yīng)用大大提高了控制精度和工作的可靠性 ，使得以往難以解決的控制難題有了突破的希望。近年來電技術(shù)的進步( 如無槽電機等的產(chǎn)生) 出現(xiàn)了一些很緊湊的高響應(yīng)電控系統(tǒng) ，在某些場合( 如數(shù)控機床及一些機器人) 已取代傳統(tǒng)的電液伺服閣。然而，在功率重量比方面液壓執(zhí)行器比電磁執(zhí)行器要高幾乎一個數(shù)量級 ； 在負載剛性方面 ， 液壓馬達的開環(huán)速度剛性大約為電動機的5倍。這些使目前液壓控制系統(tǒng)仍具有一些電控系統(tǒng)本身無法比擬和取代的優(yōu)勢。 目前，液壓控制技術(shù)不僅用于傳統(tǒng)的機械操縱、助力裝置，也用于工程機械的模擬加載、 轉(zhuǎn)速控制、發(fā)動機燃料進給控制 ，以及車輛主動懸掛裝置和制動系統(tǒng)， 同時擴展到航空航天和海底作業(yè)方面。面對如此廣泛的應(yīng)用場合， 僅采用液壓控制技術(shù)已不能完全滿足要求 ， 于是發(fā)展機電一體化技術(shù)已成為一種必然的趨勢?！?】 1.3 國內(nèi)與國外液壓控制領(lǐng)域發(fā)展的對比眾所周知，美國、日本和德國作為世界上最發(fā)達的國家和制造強國的背后都有著液壓強國的深刻背景。美國作為液壓技術(shù)進步的最早原創(chuàng)國仍是當今液壓技術(shù)和產(chǎn)品的第一號強國，目前以Parker、Eaton為代表仍在液壓行業(yè)中處于領(lǐng)導(dǎo)者的地位，在是液壓技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主要輸出國。德國作為繼美國之后液壓技術(shù)新的競爭者歐洲的代表，對美國液壓技術(shù)持續(xù)進行推進、重組和創(chuàng)新。日本在發(fā)展液壓技術(shù)的進程中是后來者，由于整個行業(yè)充分吸收消化和創(chuàng)新進而成為當前先行者的典范。 從總體水平來講,我國的液壓控制技術(shù)較國外先進國家相比，還存在著一定的差距、尤其在高、新 、尖技術(shù)裝備中，我國還處于引進時期，還沒有能夠做到完全消化吸收。真正成熟的國產(chǎn)伺服系統(tǒng)很少。國內(nèi)許多生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的加工中心的伺服系統(tǒng) 都是從國外引進的。并且在整機精度上還落后于國外同類產(chǎn)品。而國內(nèi)一些生產(chǎn)伺服系統(tǒng)的廠家，如揚州曙光 儀器廠引進德國西門子公司的技術(shù)生產(chǎn)的伺服系統(tǒng)，其成本基本等于進口伺服系統(tǒng)的價格，這 也是制約我國工業(yè)發(fā)展的一大障礙。1.4 當前液壓控制技術(shù)的發(fā)展方向 當前液壓技術(shù)的發(fā)展主要集中在發(fā)展集成、交合、小型化和輕量化液壓元件，發(fā)展高性能的液壓控制元件，以環(huán)境保護、安全和滿足可持續(xù)發(fā)展為目標的綠色開發(fā)研究，提高元件和系統(tǒng)的可靠性，以提高效率、降低能耗為目標的系統(tǒng)匹配設(shè)計理論、方法和計算機對液壓系統(tǒng)進行自動適應(yīng)控制手段研究等方面。 2 液壓控制技術(shù)的研究意義 歷史和當前的實例都充分說明，液壓控制技術(shù)對裝備制造的技術(shù)進步有重要影響和貢獻。液壓控制技術(shù)源于傳統(tǒng)機械技術(shù)、又融合了控制理論、精密制造、新材料、自動化和智能化的檢測、傳感器以及信息技術(shù)等，液壓產(chǎn)品和裝置經(jīng)常本身就是一種技術(shù)的融合和系統(tǒng)集成，是機一電一液一體化技術(shù)的核心和關(guān)鍵之一。對于我國來說，液壓控制技術(shù)在我國裝備工業(yè)和重大工程項目的發(fā)展及技術(shù)進步都起著關(guān)鍵的作用。我國正經(jīng)歷著從“制造大國”到“制造強國”的歷史性轉(zhuǎn)折，面臨著千載難逢的時代機遇和嚴峻挑戰(zhàn)。因為有液壓控制技術(shù)的發(fā)展，我國在一系列的現(xiàn)代裝備制造業(yè)以及具有世界級規(guī)模和水平的重大工程及裝備的復(fù)雜機電系統(tǒng)的自主研發(fā)和技術(shù)進步中，取得了重大的進展和突破。然而，在液壓產(chǎn)品和關(guān)鍵技術(shù)層面上如何盡快擺脫落后、被動，真正形成具有21世紀競爭優(yōu)勢的自主技術(shù)及產(chǎn)品，仍然是我國液壓界面臨的空前的挑戰(zhàn)和歷史性的機遇，也是我國能否建設(shè)成真正液壓強國的關(guān)鍵和重點之一。【4】因此，探討液壓控制技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用對我國的經(jīng)濟發(fā)展具有積極的現(xiàn)實意義。 3 我國液壓控制領(lǐng)域的現(xiàn)狀3.1當前我國液壓控制方面的基本情況 經(jīng)過幾十年的努力，我國已擁有液壓件廠家數(shù)百家，能生產(chǎn)605個品種近3000個規(guī)格，同時對引進技術(shù)消化吸收，部分引進產(chǎn)品已開始批量生產(chǎn)，供應(yīng)市場，為工程起重機械 、冶金設(shè)備的改造與維修，提供了部分高性能元件，在替代進口、為主機配套方面發(fā)揮了一定作用 - 為我國液壓元件產(chǎn)品更新?lián)Q代打下了良好的基礎(chǔ) ，同時在液壓控制技術(shù)方面的研究和推廣應(yīng)用也進入了實質(zhì)性階段，但總體水平與先進國家相比，尚存在一段距離 ，面對這種現(xiàn)狀，國家制定了發(fā)展液壓工業(yè)的“ 八五”綱要及基礎(chǔ)產(chǎn)品司組織編制的 泰山計劃 ，為推 動我國的液壓工業(yè)發(fā)展注進 了新的活力 ，各大研究所、生產(chǎn)廠家及高等院校正迎頭趕上，為我國的液壓控制技術(shù)走向世界進行艱苦的研究工作 ，井取得了一些可喜的成績。3.2 我國液壓控制領(lǐng)域發(fā)展中面臨的問題3.2.1 液壓行業(yè)在發(fā)展中面臨的問題 雖然我國液壓行業(yè)的總體技術(shù)水平得到大幅度的提升，但是與先進國家的差距仍然有15一20年，特別是在產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)創(chuàng)新和企業(yè)自我發(fā)展能力等方面還存在較大的差距。主要體現(xiàn)在:（1） 產(chǎn)品品種規(guī)格少；（2） 技術(shù)水平低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；（3） 科研和新產(chǎn)品開發(fā)能力差；（4） 企業(yè)組織結(jié)構(gòu)不合理，規(guī)模普遍較小。我國液壓件企業(yè)多而分散，分布不盡合理，產(chǎn)品重復(fù)現(xiàn)象極為嚴重，價格競爭過度，發(fā)展?jié)?.2.2 液壓控制系統(tǒng)中的污染問題 液壓傳動技術(shù)有其不可比擬的優(yōu)點，這是它得以迅猛發(fā)展的主要原因，與此同時，液壓傳動設(shè)備又有其脆弱的一面 ，其中抗污染能力低是突出的弱點。據(jù)有關(guān)資料記載 ，液壓故障有70一80是由液壓油污染導(dǎo)致的。污染物混入系統(tǒng)屆會加速液壓元件的磨損 、研損 、燒傷甚至破壞或者引起閥的動作失靈而引起工作效率下降。污染物會堵塞液壓元件 的節(jié)流孔或節(jié)流縫隙 ，改變液壓系統(tǒng)的工作性能引起動作失調(diào)甚至完全失靈，產(chǎn)生誤動作造成事故?；覊m顆粒在液壓缸內(nèi)會加速密封件的損壞 ，缸筒內(nèi)表面的拉傷 、活塞桿拉痕 ，使泄漏增大 ，推力不足或者動作不穩(wěn)定、爬行速度下降 ，產(chǎn)生異常 的聲響與振動。 還可能引起濾網(wǎng)堵塞 ，液壓泵吸油困難 ，回油不暢而產(chǎn)生氣蝕 、振動和噪聲 ，堵塞嚴重時會 因阻力過大而將濾網(wǎng)擊穿 ，完全喪失過濾作用 ，造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán) ，甚至導(dǎo)致液壓泵損壞、控制閥芯卡住?！?】4 液壓控制問題的形成原因分析4.1 液壓行業(yè)各方面問題的原因分析（1） 液壓元件屬于機械基礎(chǔ)零部件，而我國的機械基礎(chǔ)零部件行業(yè)缺乏對材料、熱處理工藝等技術(shù)的系統(tǒng)研究與應(yīng)用，對于基礎(chǔ)共性技術(shù)研發(fā)和實驗等投人少且分散，基礎(chǔ)技術(shù)薄弱，導(dǎo)致液壓產(chǎn)品故障率高、使用壽命短、可靠性差，跟國外先進水平相比存在較大的差距。（2） 我國液壓行業(yè)內(nèi)的企業(yè)大多是中小企業(yè)，規(guī)模小，抗風(fēng)險能力差，與大企業(yè)相比，有更多的技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險。（3） 液壓行業(yè)的特點是小元件，大作用;小產(chǎn)品，高技術(shù);小行業(yè)，大市場。由于受到重主機輕配套的思想影響，液壓行業(yè)不像機床、鑄造、鍛造、模具等行業(yè)那樣，享有國家的優(yōu)惠政策，液壓行業(yè)從來就沒有得到過國家任何的優(yōu)惠政策，連地方政府也從來沒有專為液壓企業(yè)制訂過特殊優(yōu)惠政策。（4） 我國液壓企業(yè)由于觀念、技術(shù)、資金等原因，企業(yè)尚未成為創(chuàng)新主體，在觀念上普遍存在企業(yè)就是生產(chǎn)，創(chuàng)新是科研院所的事情;在技術(shù)上受到長期“遺傳”的影響，寧愿選擇保守穩(wěn)妥的技術(shù)追隨戰(zhàn)略，不思進取?！?】4.2 液壓控制系統(tǒng)中污染問題的形成原因分析4.2.1 液壓系統(tǒng)的維護觀念落后在國內(nèi)，由于受認識觀念、設(shè)備管理制度和一些市場導(dǎo)向的影響，許多場合常常把污染控制等同于過濾，使污染控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用發(fā)生了偏差?，F(xiàn)在生產(chǎn)過濾設(shè)備的廠家競爭日趨激烈，但是與污染控制相關(guān)的許多理論和技術(shù)發(fā)展卻停滯不前。4.2.2 污染控制的自動化與智能化技術(shù)發(fā)展滯后 過濾技術(shù)是目前污染控制的主要手段之一，但是現(xiàn)在國內(nèi)使用的過濾設(shè)備自動化水平較低，其維護幾乎完全要靠人工來實現(xiàn)，大多時候需要人工定時巡查或定時抽樣。不僅勞動強度大，還會產(chǎn)生漏查漏報及取樣誤差的問題。 5 解決液壓控制問題的對策及建議5.1 對于液壓行業(yè)中產(chǎn)生問題的對策及建議（1）進一步制定和完善各種液壓產(chǎn)品的動態(tài)性能指標。（2）加快發(fā)展集成傳感器。研究高性能集成傳感器將是推動我國技術(shù)裝備向更高層次發(fā)屜的重要途徑，組織必要的人力、物力打攻堅戰(zhàn)就成為必然趨勢。只有這樣我國的技術(shù)裝備才有可能趕上或超過國外先進水平。（3）改善加工方法和手段。就目前而言，我國的液壓系統(tǒng)設(shè)計及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計并不落后于國外先進國家的水平，其主要是加工手段和裝配工藝的落后。（4）加速知識更新，培養(yǎng)專門科技人才。【7】 5.2 對于污染問題的解決策略及建議（1） 改變液壓系統(tǒng)維護的落后觀念。要想改變落后觀念，首先須認識到雖然采取有效措施去除油液中的固體污物是液壓系統(tǒng)污染控制的一個重要方面，但是想要通過過濾器使系統(tǒng)油液絕對無顆粒是不可能的。其次，應(yīng)改變液壓設(shè)備的維護策略大力發(fā)展系統(tǒng)主動維護策略。（2） 利用機電一體化技術(shù)和計算機技術(shù)。實現(xiàn)污染控制的自動化和智能化研究，其中在線污染度傳感器、能自動切換的電控雙聯(lián)過濾器以及智能污染控制軟件是關(guān)鍵技術(shù)?！?】6 液壓控制技術(shù)的應(yīng)用舉例（1） 近年出現(xiàn)的筑路機械液壓控制技術(shù)，這說明了先進的液壓控制技術(shù)的采用對筑路機械性能的提高起了十分重要的作用。（2）液壓傳動技術(shù)在自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用。為了給用戶提供更全面、更可靠、更物美價廉的自動化，保證產(chǎn)品質(zhì)量的均一性，減輕單調(diào)或繁重的體力勞動，提高生產(chǎn)效率，降低成本就需要對液壓傳動技術(shù)的不斷創(chuàng)新，因此客戶對于機器的性能、質(zhì)量、可靠性及售后服務(wù)的要求不斷提高，那么無人自動流水線設(shè)備也就有了廣泛前景。 7 結(jié)語 液壓控制技術(shù)作為一個廣泛應(yīng)用的技術(shù)，在未來更是有廣闊的前景。隨著計算機的深入發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)可以和智能控制的技術(shù)、計算機控制的技術(shù)等技術(shù)結(jié)合起來，這樣就能夠在更多的場合中發(fā)揮作用，也可以更加靈活地完成預(yù)期的控制任務(wù)。液壓控制技術(shù)的進步，是以時代的科學(xué)與技術(shù)進步為基礎(chǔ)，并以國民經(jīng)濟發(fā)展的需要為動力，經(jīng)過一個長期的發(fā)展歷程逐步取得的。它的繼續(xù)發(fā)展已成為歷史的必然，但同樣面臨著巨大的困難和挑戰(zhàn)，因此，液壓控制領(lǐng)域的從業(yè)者仍需加倍努力，為科學(xué)與技術(shù)的進步貢獻更多的力量！ 參考文獻【1】劉國華、花蓉，現(xiàn)代液壓控制技術(shù)應(yīng)用