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液壓技術的發展概況

發布時間： 2021-03-24　　點擊次數： 3813次

本文簡單和大家聊聊液壓技術的發展概況。

液壓技術的發展是與流體力學的理論研究成果和工程材料、液壓介質等相關學科的發展緊密相聯的：1650年帕斯卡提出了封閉靜止液體中壓力傳播的帕斯卡原理；1686年牛頓揭示了粘性流體的內摩擦定律；到18世紀，流體力學的兩個重要方程-連續性方程和伯努利能量方程相繼建立，這些理論成果為液壓技術的發展奠定了理論基礎。1795年英國人布拉默（J。Bramah）發明了世界上水壓機，是他首先利用水不僅進行能量傳遞，而且傳遞控制信號，標志現代液壓技術工程應用的開始。水壓機的發明還與當時鑄鐵等工程材料及--些新的制造方法的出現密切相關。1851年阿姆斯特（W-C-Arnstrong）發明重錘式蓄能器以后，促使液壓傳動的應用迅速增加，到19世紀90年代，液壓傳動已應用于壓力機、起重機、卷揚機、包裝機、試驗機等許多工業部門。
由于水的潤滑性差，易產生銹蝕。電力傳動的興起曾一度使水壓傳動應用減少，直到1905-1908年威廉斯（H。Williams）和詹尼（R.Janney）兩位美國工程師發明了用油作工作介質的軸向柱寨式液壓傳動裝置以后，液壓技術這種停滯不前的情況才有所改觀。加之，1910年肖（H-Shaw）研制出用油作介質的徑向柱塞泵，威克斯（H.Vickers）于1936年又發明了先導式溢流閥，特別是20世紀30年代丁腈橡膠等耐油密封材料的出現，使液壓傳動逐步取代水壓傳動，并得到迅速發展。
第二次世界大戰期間，由于軍事工業迫切需要反應快、動作準、功率大的液壓傳動系統及伺服機構，以武裝各種軍事裝備，因此各種高壓元件獲得進一步發展。戰后50年代，液壓技術迅速轉入民用工業，在機床、工程機械、船舶機械、壓力機餓、冶金機械、軋鋼機械、農業機械、汽車行業等部門得到廣泛應用。由于伺服閥的造價貴、抗污染能力差，60年代末，比電液伺服閥價廉、維護容易且具有一定控制精度的電液比例閥應運而生。由于礦物油易燃，在高溫、明火、礦井等特殊環境下，難燃液逐步取代了礦物油作為液壓系統工作介質。經過近半個世紀的進一步發展，液壓技術已成為包括傳動、控制、檢測在內的、對現代機械裝備的技術進步有重要影響的基礎技術，已廣泛應用于各工業部門，例如，國外生產的95%的工程機械，90%的數控加工中心，95%以上的自動生產線都采用了液壓傳動。液壓技術的采用對機電產品質量和水平的提高起到了促進和保證作用。采用液壓技術的程度已成為衡量一個國家工業水平的重要標志，工業國家均對液壓技術的發展給予了高度重視。
當前，液壓技術在實現高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、高可靠性、高度集成化等要求方面都取得了重大進展，在完善發展比例控制、伺服控制、開發數字控制技術以及機電液一體化方面也有許多新成就。隨著科學技術的進步以及為了適應主機的使用要求和增強本身的競爭能力，液壓技術仍然在不斷發展，有些缺點正在不斷被克服，其應用范圍在不斷擴大。目前主要發展動向如下有以下幾方面：
1）提高效率，降低能耗。通過減少摩擦和內漏，能量回收，蓄能器應用，二次調節，負載壓力、流量和功率匹配以及用微型計算機對液壓系統進行自適應控制等手段來降低能耗。
2）提高控制性能，適應機電一體化主機發展的需要。這要求開發低控功率閥門，研制適應野外條件的電液比例閥，遠控多路閥，適應各種工況的電液伺服閥，低成本比例閥以及不需要A/D，D/A轉換，可以直接和計算機接口，易于數字顯示的數字閥等。
3）發展集成、復合、小型化、輕量化元件。隨著液壓系統復雜化程度和機電一體化要求的提高，要求液壓元件具有高可靠性、減少配管、減少壓力損失、提高效率、節省安裝空間、易維修等特點，為此，必須廣泛發展集成、復合、小型化、輕量化元件。維集成塊式、疊加閥式、插裝式之后，近幾年又出現了將液壓控制元件附加在液壓執行元件或液壓泵之上的一體化的復合式液壓裝置。
4）加強以提高安全性和保護環境為目標的研究開發。包括水基難燃介質、尤污染的純水液壓技術的研究、開發和應用，降低噪聲，提高密封性能、減少泄漏等。
5）提高液壓元件和系統的可靠性。世界各國都把可靠性作為選擇液壓產品的首要準則。
提高可靠性是一項系統工程，除靠科學的設計、先進的材料及完善的工藝外，還應注意應用和維護的可靠性。開展液壓失效機理分析，系統狀態監測、故障診斷及可靠性預測，降低元件污染敏感度等方面的研究，加強污染控制與新型工程材料的應用等對提高可靠性都有重要意義。
6）標準化和多樣化。由于技術革新的頻繁出現、應用領域不斷擴大、產品壽命周期縮短等原因，要求不斷開發新型元件，使液壓元件的品種越來越多。由于產品多樣化，不利于專業化，不宜采用傳統的大批量生產方式。為了解決多樣化與專業化之間的矛盾，在設計中，應研究滿足多樣化要求的標準化設計方式，要充分利用少要素，經過組合達到多品種。即在標準單元組合基礎上，附加變化部分形成多樣化；內部結構不變，只改變連接安裝尺寸；利用成組技術，找出零件的類似性，進行通用化、標準化。在生產中，應采用多樣化產品加工方式和生產體系，為此，國外廣泛采用數控（NC）、加工中心（MC）和柔性制造單元（FMC）組成的生產線，實現成批生產自動化，提高效率，保證質量。
7）開拓新的應用領域。應該廣泛采用新材料、新工藝和新的工作介質，提高產品的性能和工作可靠性，開發新型元件，以便滿足一些新的應用領域的特殊需要。
我國從20世紀50年代末期開始發展液壓工業，特別是80年代到90年代，國家對液壓行業進行了重點政造，并先后引進了近五十項國外技術，使我國液壓行業的產品水平、科研開發能力和工藝裝備水平都有大幅度提高，液壓技術在各工業部門得到廣泛的應用。但是與國外較高水平相比差距很大，主要表現在：產品水平低，品種規格少，自我開發能力薄弱成套性差，特別是對重大技術裝備、重點工程的配套率嚴重不足；產品質量不穩定，可靠性差，壽命短；一些新的應用領域如航天航空，海洋工程，生物醫學工程，機器人，微型機械及高溫、明火環境下所急需的一些特殊元件，幾乎處于空白。液壓工業已成為影響我國機械工業和擴大機電產品交往的瓶頸產業，迅速改變這種落后面貌，是我國液壓技術界和工業界所面臨的迫切任務。

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