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液壓技術應用的發展趨勢

液壓傳動是以流體作為工作介質對能量進行傳動和控製的一種傳動形式。利用有壓的液體經由一些機件控製之後來傳遞運動和動力。相對於電力拖動和機械傳動而言,液壓傳動具有輸出力大,重量輕,慣性小,調速方便以及易於控製等優點,因而廣泛應用於工程機械,建築機械和機床等設備上。由於要使用原油煉製品來作為傳動介質,近代液壓傳動技術是由19世紀崛起並蓬勃發展的石油工業推動起來的,最早實踐成功的液壓傳動裝置是艦船上的炮塔轉位器,其後出現了液壓六角車床和磨床,一些通用車床到20世紀30年代末才用上了液壓傳動。第二次世界大戰期間,在一些兵器上用上了功率大,反應快,動作準的液壓傳動和控製裝置,大大提高了兵器的性能,也大大促進了液壓技術的發展。戰後,液壓技術迅速轉向民用,並隨著各種標準的不斷製訂和完善,各類元件的標準化,規格化,係列化而在機械製造,工程機械,材料科學,控製技術,農業機械,汽車製造等行業中推廣開來。由於軍事及建設需要的刺激,液壓技術日益成熟。20世紀60年代後,原子能技術,空間技術,計算機技術等的發展再次將液壓技術推向前進,使它發展成為包括傳動,控製,檢測在內的一門完整的自動化技術,在國民經濟的各個方麵都得到了應用。如工程機械,數控加工中心,冶金自動線等。液壓傳動在某些領域內甚至已占有壓倒性優勢。液壓傳動係統的主要優點:(1)在相同功率下,液壓執行元件體積小,重量輕,結構緊湊。液壓傳動一般使用的壓力在7Mpa左右,也可高達50Mpa。而液壓裝置的體積比同樣輸出壓力的電機及機械傳動裝置的體積小得多。(2)液壓傳動的各個元件,可根據需要方便,靈活地來布置。(3)液壓。(4)易於自動化。液壓設備配上電磁閥,電氣元件,可編程控製器和計算機等,可裝配成各式自動化機械。(5)速度調整容易。液壓裝置速度調整非常簡單,隻要調整流量控製閥即可輕易且可實行無級調速。(6)不會有過載的危險。液壓係統中裝有溢流閥,當壓力超過設定壓力時,閥門開啟,液壓經由溢流閥流回油箱,此時液壓油不處在密閉狀態,故係統壓力永遠無法超過設定壓力。我國的液壓工業開始於20世紀50年代,目前正處於迅速發展,提高的階段。其產品最初隻用於機床和鍛壓設備,後來才用到拖拉機和工程機械上。自從1964年從國外引進一些液壓元件生產技術,同時進行自行設計液壓產品以來,我國的液壓件生產已從低壓到高壓形成係列,並在各種機械設備上得到了廣泛的使用。80年代起更加速了對國外先進液壓產品和技術的有計劃引進,消化,吸收和國產化工作,以確保我國的液壓技術能在產品質量,經濟效益,研究開發等各個方麵全方位地趕上世界水平。隨著工業迅猛發展逐日發展壯大,相繼建立了科研機構和專業生產廠家,從事液壓技術研究和液壓產品生產。他們不但能生產液壓泵,液壓閥等液壓元件,還設計製造了許多新型液壓的元件,如電液比例閥,電液伺服閥等。到目前為止,液壓元件的生產,已成為了我國液壓元件產品的生產係列。液壓技術的發展正向著高效率,高精度,高性能方向邁進。液壓元件向著體積小,重量輕,微型化和集成化方向發展,液壓技術,交流液壓等新興的液壓技術正在開拓。又由於計算機的應用,更大大地推進了液壓技術的發展,像液壓係統的輔助設計,計算機仿真和優化,微機控製等工作,也都取得了顯著成果。當前,液壓技術在實現高壓,高速,大功率,高效率,低噪音,經久耐用,高度集成化等各項要求方麵都取得了重大的進展,在完善比例控製,司服控製,數字控製等技術上也有許多新成就。此外,在液壓元件和液壓係統的計算機輔助設計,計算機仿真和優化以及微機控製等開發性工作方麵,日益顯示出顯著的成績。微電子技術的進展,滲透到液壓與氣動技術中並與之結合,創造出了很多高可靠性,低成本的微型節能元件,為液壓氣動技術在工業各部門中的應用開辟了更為廣泛的前景。 今天,為了和最新技術的發展保持同步,液壓技術必須不斷發展,不斷提高和改進元件和係統的性能,以滿足日益變化的市場需求。這是液壓技術的創新特征,液壓技術的不斷發展體現在如下一些比較重要的特征上:一, 提高元件性能,創製新元件,體積不斷縮小。為了能在盡可能小的空間裏傳遞盡可能大功率,液壓元件的結構不斷地在向小型化發展。市場上出現了一種新型的被稱為“肌腱”的執行元件。它的形狀像一根兩端有接頭的軟管,把它接入係統使用時,它的徑向和軸向都會發生伸縮,軸向的伸縮量可達其總長的15%--30%。在相同條件下,它的作用力是普通汽缸的10倍。這種元件抗汙染,運動時不會生抖動,在有些場合還可用它的徑向膨脹去夾持工件等,是一種極有應用前景的元件,而微型元件也得到發展,如活塞直徑小到2.5mm的汽缸,10mm寬的氣閥以及相關的輔助元件已成為係列化產品。由於這些元件能在0.2---0.7Mpa壓力下工作,所以可被方便地集成到標準的係統中。新小型閥,在流量相同時,它的體積僅是過去的7%。這些小,微型的元件已被應用於精密機械加工,電子工業,製藥工業,食品加工和包裝技術等場合。二, 高度的組合化,集成化和模塊化。液壓係統由管式培配置經板式配置,箱式配置,集成塊式配置發展到疊加式配置,插裝式配置,使連接的通道越來越短。也出現了一些組合集成件,如把液壓泵和壓力閥作成一體,把壓力閥插裝在液壓泵的殼體內,把液壓缸和換向閥作成一體,隻需接一條高壓管與液壓泵相連,一條回油管與油箱相連,就可以構成一個液壓係統。這種組合件不但結構緊湊,工作可靠,而且簡便,也容易維護保養。三, 與微電子結合,走向智能化。液壓技術從本世紀70年代中期起就開始和微電子工業接觸,並相互結合。在迄今30多年時間內,結合層次不斷提高,由簡單拚裝,分散混合到總體組合,出現了多種形式的獨立產品如數字液壓泵,數字閥,數字液壓缸等,其中的高級形式已發展到把編了程的芯片和液壓控製元件,液壓執行元件或能源裝置,檢測反饋裝置,數模轉換裝置,集成電路等匯成一體,這種匯在一起的聯結體隻要一收到微處理機或微型計算機處送來的信息,就能實現預先規定的任務。

  液壓技術的智能化階段雖然開始不久,但是從它的星星點點實踐成功的事例來看,成果已非常誘人。例如,折臂式小汽車裝卸器能把小汽車吊起來,拖入集裝箱內,按最緊湊的排列位置堆放好,最多時能裝入8輛。裝卸器內裝有微型計算機,它能按預定程序操縱8個液壓缸,在傳感器的配合下協調連杆機構的動作,完成堆裝任務。卸車時的操作按相反的順序協調動作,以使受訓練的波音民航噴氣客機駕駛員不用上天就可以經曆6個自由度的顛簸搖擺,座椅振動,著陸彈跳等項的運動感覺,並能對駕駛員的操作作出擬真的響應。總之,液壓技術在與微電子技術緊密結合後,在微型計算機或微處理機的控製下,可以進一步拓寬它的應用領域,形形式式機器人和智能元件的使用不過是它最常見的例子而已。現在國外已在著手開發多種行業能通用的智能組合硬件,它們隻需配上適當的軟件就可以在不同的行業中完成不同任務。這樣一來,用戶的主要技術工作將隻是挑選,改編或自編計算程序了。綜上所述可以看到,液壓元件將向高性能、高質量、高可靠性、係統成套方向發展;向低能耗、低噪聲、低振動、無泄漏以及汙染控製、應用水基介質等適應環保要求方向發展;開發高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件;積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術。液壓工業在國民經濟中的作用實在是很大的,它常常可以用來作為衡量一個國家工業水平的重要標誌之一。與世界上主要的工業國家相比,我國的液壓工業還是相當落後的,標準化的工作有待於繼續做好,優質化的工作須形成聲勢,智能化的工作則剛剛在準備起步,為此必須急起直追,才能迎頭趕上。可以預見,為滿足國民經濟發展需要,液壓技術也將繼續獲得飛速的發展,它在各個工也部門中的應用越來越廣泛。

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