液压技术的发展趋势摘要:本文通过对传统液压技术的优缺点分析,同时结合现代科学技术和人类社会的需要,展望了液压系统在控制技术、环境适应性、元器件标准化,以及系统设计等方面的发展可能性。
关键字:液压技术液压发展液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动方式。
相对于其它传动方式而言,液压传动具有输出力大,结构紧凑,体积小,调速方便以及易于控制等优点,因而广泛应用于工业、农业和军事的许多机械设备上。
液压技术具有很大的发展空间。
一、液压技术的发展液压技术是在18世纪末英国制成世界上第一台水压机开始新起的,由于技术的原因,开始的很长一段时间内,它的发展很慢。
真正的发展和应用是上世纪50年代开始复苏的,液压技术以其突出的优点很快就成了工业中被积极探索穿新的对象。
经过半个多世纪的发展,液压技术经历了高速发展期(指液压技术在高速高压化问题上的突破阶段)、重视环保期、重视可靠性阶段和机电与一体化时期等发展阶段,液压技术也慢慢走向成熟了,成为了工业技术中的宠儿。
液压技术位现代工业创造了不可估量的价值。
目前,液压技术已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志。
我国液压技术起步较慢,在西方国家已经成为发达国家时,早已成为工业国家时,我国才刚刚实现国家的独立,而且在建国初期还走了许多弯路,迟迟没有发展真正意义的工业,我国的工业技术远远落后于发达国家。
知道改革开放以来,中国在不断学习外国先进技术,液压技术也是受到外国液压技术的影响,在后来的30年中,我国的液压技术在不断的进步。
在工业发展的今天,我国的液压技术已经成为重点技术项目。
二、液压技术存在的问题液压技术已经应用到了许多机械设备,这也暴露了液压技术的许多问题,待需人们去解决,同时,我国的液压技术也低于其他国家。
据统计,世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的3%~5%,而我国只占1%左右,这充分说明我国液压技术使用率低,液压技术还不够成熟,努力扩大其应用领域将有广阔的发展前景。
而降低能耗,提高效率,适应环保需求,机电一体化,高可靠性等是液压技术继续努力的永恒的目标,也是液压产品参与竞争是否取胜的关键。
自20世纪90年代以来,工程机械进入了一个新的发展时期,新技术的广泛应用使得新结构和新产品不断涌现。
随着微电子技术向工程机械的渗透,工程机械日益向智能化和机电一体化发展,对工程机械行走驱动装置提出的要求也越来越苛刻。
液压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。
这是由于液压传动有它自身的优点,但也还存在许多问题,具体如下:1.工作效率低。
由于液压系统都会存在一定的泄漏,所以液压传动的效率比机械传动低,液压系统的密封性研究,也是未来的一个重要课题。
2.液压控制技术低。
目前我国的液压控制技术仍停留在PLC 之类的控制水平上,而线控技术或网控技术几乎是空白的。
线控技术或网控技术是实现自动化的基础,在这个追求自动化的时代,液压控制技术实现线控技术或网控技术是时代的需要。
3.环境适应性不高。
液压传动总是会出现振动,从而出现噪声污染。
这给人们的身心健康带来了极大的危害,尤其是那些长期在大噪声工作环境工作的劳动工作人员。
同时,液压液的泄漏,也带来了其他种类的污染。
环境适应性既是液压技术发展的永恒目标,也是液压技术发展中的一个重要挑战。
4.液压元器件的成本较高。
虽然现在很多的液压元件都已经标准化,但是由于对液压元件的加工精度要求高等原因,导致液压元件的成本较高。
另一方面,由于现在液压系统对元件的要求越来越高,而在我国高性能要求的材料是制约液压元件发展的因素之一。
5.液压系统故障诊断、排除较难。
这一因素一直以来是液压技术发展的一绊脚石,未来在这一方面的研究也是很有必要的。
三、液压技术的发展趋势现代液压技术与微电子技术、计算机控制技术、传感技术等为代表的新技术紧密结合,形成一个完善高效的控制中枢,成为包括传动、控制、检测、显示乃至校正、预报在内的综合自动化技术。
它是中大功率机械设备实现自动化不可缺少的基础技术,应用面极为广泛。
基于时代的需求和液压技术存在的问题,在未来的一段时间内,液压技术几液压产品的发展趋势如下:1.增强环境适应性,拓展应用领域液压传动有许多优点,但同时也产生了许多污染,如:噪声污染、水污染等,这对人们的身心健康带来了极大的危害。
噪声主要来源于机械的振动,可以分为液压泵噪声和系统噪声两类。
对于降低液压泵噪声需要从以下两个方面入手:(1)优化泵的结构设计,减少压力脉动;(2)减少噪声的来源,即减少振动,这方面就需要增强配流盘和液压泵壳体的结构刚度。
系统噪声主要是由于各元件布局不合理、元件的连接不够好等原因造成的。
降低系统噪声可以从其源头下手,主要由以下几个方面:(1)合理布局各元件,主要是管路的布局,以防止各元件之间的共振;(2)对于原动机及液压泵等易产生振动的元件,在其连接处采用弹性的衔接方式连接,并且使用减振垫片,可以有效的减少振动,从而降低噪声;(3)优化系统的结构设计,如采用蓄能器和高压软管、采用高架油箱等,也能有效的降低噪声。
由于液压液的泄漏,降低了工作效率,同时也造成了污染。
降低此类污染,可以从防止泄漏和使用环境适应性好的液压液两方面考虑。
防止泄漏方面可以从以下两个方面着手:(1)采用新型密封结构,改造密封材料,并研发出无泄漏管件,让密封件工作时更加可靠;(2)开发复合化、集成化的系统和元件,这样连接的管路减少了,泄漏的发生率也就降低了。
水具有无污染、安全、清洁卫生等许多优点,符合环保这一要求。
如果液压系统中的工作介质能够换成以水为工作介质,就可以消除由于液压油的泄漏而造成的污染。
2. 采用现场总线技术,以实现全自动化现场总线是连接智能化仪表和自动化系统的全数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
这种通信网络在自动化领域应用非常广,如液压系统也采取现场总线控制,不仅能实现液压系统的自动化,还能解决传统液压系统不能实现的问题。
在液压系统的液压总线的供油路和回油路间安装数个开关液压源,其与各自的控制阀、执行器相连接。
开关液压源包括液感元件、高速开关阀、单向阀、液容元件。
根据开关液压源功能不同,它可组合成升压型或降压增流型开关液压源。
由于将开关源的输入端直接挂在液压总线上,可通过高速开关方式加以升压或降压增流。
这样不仅解决了传统液压系统无法实现升压以及降压增流的问题,最终还输出与各执行器需求相适应的压力和流量。
在液压系统中应用现场总线技术具有经济性高,可靠性强,可维护性好,便于故障诊断等许多优点。
3.采用液压CAD技术,设计液压系统CAD技术使人工设计方式变为自动化和半自动化的方式,尤其是CAD/CAM/LAPP的推广和应用使液压技术得到迅速发展。
液压系统的好坏反映出液压技术水品的高低。
要实现液压系统设计的科学化,必须要在科学研究、理论以及工程实践经验这三方面做到有机结合。
这样的系统设计才具备实践性和工程性。
在其设计过程中,必需要合理设计各个工作参数。
应用液压CAD技术,可以将计算机的仿真及适时控制结合起来,将模型放入“硬”件和系统中,借此在建造实际样机之前,便可在软件里修改其特性参数,以达到最佳的设计结果。
这只是液压系统设计的一个短期的目标。
从长远的角度来看,如果能利用技术全面支持液压产品从概念设计、外观设计、性能设计、可靠性设计到零部件详细设计的全过程,并把计算机辅助设计、计算机辅助分析、计算机辅助工艺规划、计算机辅助检验、计算机辅助测试和现代管理系统集成在一起,建立计算机制造系统,这将会使液压设计与制造技术有一个突破性的进展。
这也是液压系统设计的长远目标。
4.一体化构造,标准化液压元件,增强液压元件的可替换性我国液压技术发展缓慢,液压成本高,其中原因之一是标准化元件种类不够多。
虽然有很多液压元器件已经标准化,能够大量生产,但这还不够,要争取绝大部分元器件都能标准化,这样不但能大大降低元器件的生产成本,而且还增加了液压元器件的替换性。
机器在运行过程中,总会出现元器件的磨损、破坏等,如果那些元器件以标准化,只需拿一个相同规格的零件换一下就好了,这样大大减少了维修时间,提高了工作效率。
传统的液压系统,液压泵、马达、油箱、油量补偿回路都是分开的,它们是通过管道连接在一起的。
如果能够将液压泵、马达、油箱、油量补偿回路构成为一体,形成无配管的一体构造,并将其标准化,这样不仅能够解决传统的液压系统带来的许多问题,如:液压油泄漏的概率减小了,系统装置空间减小了等,而且还增加了元件的可替换性,便于维护和修理。
四、结束语总之,在当今科学技术飞速发展的情况下,液压技术的发展空间是很广阔的,但必须充分发挥自身优点和借鉴其他领域的先进技术成果,不断创新,以提高液压元件和系统性能,降低成本,并符合节能、环保和可持续发展的要求,才能保持强大竞争力并不断扩大应用领域。
随着液压技术与微电子技术、计算机控制技术以及传感技术的紧密结合,液压传动技术必将在未来加工中发挥出越来越重要的作用。
参考文献:1.程俊兰、吴晓明21世纪的液压技术发展展望》通用机械2013.032.黄兴《液压技术创新及发展趋势》机床与液压2012.053.祝台台、熊红斌《液压技术的发展》华章2013.034.肖淼鑫、陈波《液压技术的发展状况及趋势》湖南农机2012.075.陈小梅《我国液压技术的发展动态》机电技术2011.066.徐磊《液压技术的发展动态》低碳世界2013(14)。