液壓與氣動技術的發(fā)展趨勢

1、流體力學讀書報告液壓與氣動技術的發(fā)展趨勢摘 要：液壓技術在工程機械、冶金、軍工、農機、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機床行業(yè)中，得到了 普遍的應用。隨著原子能、空間技術、電子技術等方面的發(fā)展，液壓技術向更廣闊的領域滲透，發(fā)展成為 包括傳動、控制和檢測在內的一門完整的自動化技術?，F(xiàn)今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工 業(yè)水平的重要標志之一。由于工業(yè)自動化以及FMS發(fā)展，要求氣動技術以提高系統(tǒng)可靠性、降低總成本與電子工業(yè)相適應為目標，進行系統(tǒng)控制技術和機電液氣綜合技術的研究和開發(fā)。顯然，氣動元件的微型化、 節(jié)能化、無油化是當前的發(fā)展特點，與電子技術相結合產生的自適應元件，如各類比例閥和電氣伺

2、服閥， 使氣動系統(tǒng)從開關控制進入到反饋控制。計算機的廣泛普及與應用為氣動技術的發(fā)展提供了更加廣闊的前 景。社會需求永遠是推動技術發(fā)展的動力，降低能耗，提高效率，適應環(huán)保需求，機電一體化，高可靠性 等是液壓氣動技術繼續(xù)努力的永恒目標，也是液壓氣動產品參與市場競爭是否取勝的關鍵，關鍵詞：液壓，氣動技術，發(fā)展趨勢The Development Trend of Hydraulic and Pneumatic TechnologyAbstract: With the development of atomic energy, space technology, electronic technolog

3、y and other aspects of the infiltration, hydraulic technology to a wider area, developed into including the transmission, control and detection of a complete automation technology. Because of industrial automation and the development of FMS, the requirements of pneumatic technology to improve system

4、 reliability, reduce the total cost and the electronics industry to adapt to the target, the research and development of system control technology and electromechanical liquid gas comprehensive technology. Obviously, gas, energy saving, miniaturization of pneumatic components of non oil is the curre

5、nt characteristics of the development of electronic technology, and the combination of adaptive element is generated, the pneumatic system into the feedback control from the control switch. To reduce energy consumption, improve efficiency, adapt to the demand of environmental protection, mechanical

6、and electrical integration, high reliability is the hydraulic and pneumatic technology to the eternal goal, the key is the hydraulic and pneumatic products to participate in market competition to win.Key Words: Hydraulic, pneumatic, development5一、液壓與氣動技術的發(fā)展現(xiàn)狀從1795年世界上第一臺水壓機誕生 起，已有幾百年的歷史，但液壓與氣壓傳動 在工業(yè)

7、上被廣泛采用和有較大幅度的發(fā)展 是20世紀中期以后的事情。現(xiàn)今，采用液 壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水 平的重要標志之一。發(fā)達國家生產的95%勺工程機械、90%勺數(shù)控加工中心、95%A上的 自動線都采用了液壓傳動。特別是近十年 來，液壓技術與傳感技術、微電子技術密切 結合，出現(xiàn)了許多諸如電液比例控制閥、數(shù) 字閥、電液伺服液壓缸等機（液）電一體化 兀器件，使液壓技術在高壓、高速、大功率、 節(jié)能高效、低噪聲、使用壽命長、高度集成 化等方面取得了重大進展。氣動元件的應用 主要為兩個方面：維修和配套。過去國產氣 動元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為 主要配套的銷售份額逐年增加。國產氣動元件的應

8、用，從價值數(shù)千萬元 的冶金設備到只有12百元的椅子。鐵道扳 岔、機車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、 特種車間內的起吊設備、軍事指揮車等都用 上了專門開發(fā)的國產氣動元件。這說明氣動 技術已“滲透”到各行各業(yè) ，并且正在日益 擴大。我國的氣動工業(yè)雖然達到了一定規(guī)模 與技術水平，但是與國際先進水平相比，差 距甚大。我國氣動產品產值只占世界總產值 的1.3%，僅為美國的1/21，日本的1/15 , 德國的1/8。這與10多億人口的大國很不相稱。從品種上看，日本一家公司有6500多個品種，我國只有他的 1/5 ,產品性能和質 量水平差距也很大。國外已開發(fā)了僅大姆指 大小、有效截面積為 0.2mm 2的

9、超小型電磁 閥。有一種系列的小型電磁閥，其閥體寬僅 10mm有效面積可達 5mm,寬15mm有效 面積達10mm：等。國外電磁閥的功耗已達 0.5W,還將進一步降以適應與微電子相結 合。二、液壓與氣動技術的發(fā)展趨勢（一）液壓技術的發(fā)展趨勢1. 節(jié)省能耗，提高效率液壓技術在將機械能轉換成壓力能及反 轉換過程中，總存在能量損耗。為減少能量 的損失，必須解決下面幾個問題減少元 件和系統(tǒng)的內部壓力損失，以減少功率損失； 減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安 全需要的溢流量；采用靜壓技術和新型密封 材料，減少摩擦損失；改善液壓系統(tǒng)性能， 采用負荷傳感系統(tǒng)、二次調節(jié)系統(tǒng)和采用蓄 能器回路。泄漏控制泄漏控

10、制括：防止液 體泄漏到外部造成環(huán)境污染和外部環(huán)境對系 統(tǒng)的侵害兩個方面。今后，將發(fā)展無泄漏元 件和系統(tǒng)，如發(fā)展集成化和復合化的元件和 系統(tǒng)，實現(xiàn)無管連接，研制新型密封和無泄 漏管接頭，電機油泵組合裝置等。無泄漏將 是世界液壓后努力的重要方向之一。2.計算機輔助設計（CAD和測試（CAT）充分利用現(xiàn)有的液壓 CA破計軟件，進行 二次開發(fā)，建立知識庫信息系統(tǒng)，它將構成 設計-制造-銷售-使用-設計的閉環(huán)系統(tǒng)。將 計算機仿真及適時控制結合起來，在試制樣 機前，便可用軟件修改其特性參數(shù)，以達到 最佳設計效果。并把 CAD/CAM/ CAPP/CAT 以及現(xiàn)代管理系統(tǒng)集成在一起建立集成計算 機制造系統(tǒng)（

11、CIMS）,使液壓設計與制造技術 有一個突破性的進展。開展液壓系統(tǒng)的故障 預測，實現(xiàn)主動維護技術。必須使液壓系統(tǒng) 故障診斷現(xiàn)代化，加強專家系統(tǒng)的開發(fā)研究，建 立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并 利用計算機和知識庫中的知識，推算出引起 故障的原因，提出維修方案和預防措施。要 進一步開發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用 工具軟件，開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括 自調整、自校正，在故障發(fā)生之前進行補償，這 是液壓行業(yè)努力的方向3.發(fā)展機電一體化元件和系統(tǒng)。機電一體化可實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智 能化，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、慣性小、 響應快等優(yōu)點，其主要發(fā)展動向是：液壓系 統(tǒng)將由過去的電液開發(fā)系統(tǒng)和開環(huán)比

12、例控制 系統(tǒng)轉向閉環(huán)比例伺服控制系統(tǒng)，同時對壓 力、溫度、速度等傳感器實現(xiàn)標準化；提高 液壓元件性能，在性能、可靠性、智能化等 方面更能適應機電一體化需要，發(fā)展與計算 機直接接口的高頻，低功耗的電磁電控元件；液 壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油污染度等數(shù) 值將實現(xiàn)自動控制測量和診斷；電子直接控 制元件將得到廣泛的采用，如電控液壓泵， 可實現(xiàn)液壓泵的各種調節(jié)方式，實現(xiàn)軟啟動、 合理分配功率、自動保護等；借助現(xiàn)場總線， 實現(xiàn)高水平信息系統(tǒng)，簡化液壓系統(tǒng)的調節(jié)、 爭端和維護。4.更加環(huán)保。環(huán)保型產品將具競爭優(yōu)勢，隨著人們環(huán) 境意識的加強，開發(fā)保護型液壓產品，將成 為今后國內液壓技術的主流。過去，液壓界

13、主要致力于控制固體顆粒的污染，而對水、 空氣等的污染控制往往不夠重視。今后應重 視解決：嚴格控制產品生產過程中的污染， 發(fā)展封閉式系統(tǒng)，防止外部污染物侵入系統(tǒng)； 應改進元件和系統(tǒng)設計，使之具有更大的耐 污染能力。同時開發(fā)耐污染能力強的高效濾 材和過濾器。研究對污染的在線測量；開發(fā) 油水分離凈化裝置和排濕元件，以及開發(fā)能 清除油中的氣體、水分、化學物質和微生物 的過濾元江及檢測裝置。此外，還有用 AC電機或變頻電機驅動 定量泵，應用現(xiàn)代控制技術，提高電液壓自 動控制系統(tǒng)和自動維護的性能，發(fā)展具有比 例閥的耐污染和伺服閥高精度、高頻響的直 動型電液控制閥，大力發(fā)展水壓系統(tǒng)和元件， 擴大其應用領域等

14、。（二）氣動技術的發(fā)展趨勢我國的氣動工業(yè)雖然達到了一定規(guī)模與 技術水平，但是與國際先進水平相比，差距 甚大。由于氣動技術越來越多地應用于各行 業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的 設備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷 提高，同時陸續(xù)開發(fā)出適應市場要求的新產 品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨 勢主要有以下幾個方面：1體積更小，重量更輕，功耗更低在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的 尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個 發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大姆指大小、有 效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。能開 發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元件更為理 想。執(zhí)行元

15、件的定位精度提高，剛度增加， 活塞桿不回轉，使用更方便 .為了提高氣缸 的定位精度，附帶制動機構和伺服系統(tǒng)的氣 缸應用越來越普遍。帶伺服系統(tǒng)的氣缸，即 使供氣壓力和所負的載荷變化，仍可獲得土0.1mm的定位精度。在國際展覽會上，各種 異型截面缸筒和活塞桿的氣缸甚多，這類氣缸由于活塞桿不會回轉，應用在主機上時， 無須附加導向裝置即可保持一定精度。2. 多功能化，復合化為了方便用戶，適應市場的需要開發(fā)了 各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置 的小型氣動系統(tǒng)。如用于移動小件物品的組 件，是將帶導向器的兩只氣缸分別按X軸和Z軸組合而成。該組件可搬動3kg重物，配有電磁閥、程控器，結構緊湊，占有空間小，

16、 行程可調整。又如一種上、下料模塊，有七 種不同功能的模塊形式，能完成精密裝配線 上的上、下料作業(yè)，可按作業(yè)內容將不同模 塊任意組合。還有一種機械手是由外形小并 能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合 件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。3. 與電子技術結合，大量使用傳感器，氣動 元件智能化帶開關的氣缸國內已普遍使用，開關體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體；有 些還帶雙色顯示， 可顯示出位置誤差， 使系 統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、 能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運行。氣動伺服定位 系統(tǒng)已有產品進入市場。該系統(tǒng)采用三位五 通氣動伺服閥，將預定的定位目標與位置傳

17、 感器的檢測數(shù)據(jù)進行比較，實施負反饋控 制。氣缸最大速度達 2m/s、行程300mm時， 系統(tǒng)定位精度土 0.1mmo日本試制成功一種 新型智能電磁閥，這種閥配帶有傳感器的邏 輯回路，是氣動元件與光電子技術結合的產 物。它能直接接受傳感器的信號，當信號滿足指定條件時，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達到控制目的。它已經應用 在物體的傳送帶上，能識別搬運物體的大 小，使大件直接下送，小件分流。4. 更高的安全性和可靠性從近幾年的氣動技術國際標準可知，標準不僅提出了互換性要求，并且強調了安全性。管接頭、氣源處理外殼等耐壓試驗的壓 力提高到使用壓力的 45倍，耐壓時間增加 到515min,還要在高、低溫度下進行試驗。 如果貫徹這些國際標準， 國內的缸筒