科技大学
课程论文
论文题目液压传动技术现状及趋势学生颖
学号0964103915
专业班级机09-9班
指导老师钟金豹
液压技术的发展现状及趋势
摘要：液压与气压传动相对于机械传动来说是一门新兴技术。二十一世纪国外的液压技术日渐走向成熟，但由于液压技术存在的一些优缺点，导致液压技术的发展速度受限。本文介绍了液压传动技术的一些优缺点和国外液压技术的一些发展状况和趋势。
关键词：液压技术发展趋势发展现状新兴技术国外液压
液压与气压传动相对于机械传动来说是一门新兴技术。从1795年世界上第一台水压机诞生起，已有几百年的历史，液压传动技术被广泛采用和有较大幅度的发展是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是舰船上的炮塔转位器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用车床到20世纪30年代末才用上了液压传动。第二次世界大战期间，在一些兵器上用上了功率大，反应快，动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善，各类元件的标准化，规格化，系列化而在机械制造，工程机械，材料科学，控制技术，农业机械，汽车制造等行业中推广开来。由于军事及建设需要的刺激，液压技术日益成熟。20世纪60年代后，原子能技术，空间技术，计算机技术等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动，控制，检测在的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个方面都得到了应用。如工程机械，数控加工中心，冶金自动线等。液压传动在某些领域甚至已占有压倒性优势。
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形式。利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。因而在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空和机床行业中，液压技术得到了普遍的应用。随着原子能、空间技术、电子技术等方面的发展，液压技术向更广阔的领域渗透，发展成为包括传动、控制和检测在的一门完整的自动化技术。现今，液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都很重视，所以采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。
正是因为液压传动有着其独特的优点，所以液压在工业中的应用发展迅速，并涉及到诸多领域。液压传动系统的主要优点有：
(1) 相对于电力拖动和机械传动而言，在相同功率下，液压执行元件体积小，重量轻，结构紧凑。液压传动一般使用的压力在7Mpa左右，也可高达50Mpa。而液压装置的体积比同样输出压力的电机及机械传动装置的体积小得多；
(2)液压传动的各个元件，可根据需要方便，灵活地来布置；
(3)液压装置频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等；
(4)易于自动化，液压设备配上电磁阀，电气元件，可编程控制器和计算机等，可装配成各式自动化机械；
(5)速度调整容易，液压装置速度调整非常简单，只要调整流量控制阀即可轻易且可实行无级调速；
(6)不会有过载的危险，液压系统中装有溢流阀，当压力超过设定压力时，阀门开启，液压经由溢流阀流回油箱，此时液压油不处在密闭状态，故系统压力永远无法超过设定压力。
(7)这种技术还易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。据统计，世界液压元件的总销售额为350亿美元，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%~3.5%，而我国只占1%左右，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。
液压传动系统的主要缺点有：
(1)由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。
(2)由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。
(3)液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。
(4)由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比。
(5)液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。
综合国外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面：
1.减少能耗,充分利用能量
液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：
①减少元件和系统的部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。
②减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。
③采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。
④发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。
⑤改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。
⑥为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。
2.主动维护
液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。
要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。
另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故
障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。
3.机电一体化
电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：
(1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE 系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。
(2)发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。
(3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。
(4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。
(5)由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。
4. 开辟新的应用领域
液压系统（HYDRAULIC SYSTEM）、液压传动(Hydraulic transmission)、执行元件（ACTUATOR）、液压缸（CYLINDER）、液压马达（MOTOR）、液压回路（CIRCUIT）、液压泵（PUMP）、阀（VALVE）、液压控制(Hydraulic control)、流量控制阀（FLOW VALVE）、泄漏损失(Spillage)'压力损失(Pressure loss).液压伺服系统(Hydraulic servo)
下面谈谈国外液压行业发展的现状和趋势：
一、国液压技术现状及发展趋势
我国的液压工业开始于20世纪50年代，目前正处于迅速发展，提高的阶段。其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自从1964年从国外引进一些液压元件生产技术，同时进行自行设计液压产品以来，我国的
液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。90年代起更加速了对国外先进液压产品和技术的有计划引进，消化，吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量，经济效益，研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。随着工业迅猛发展逐日发展壮大，相继建立了科研机构和专业生产厂家，从事液压技术研究和液压产品生产。他们不但能生产液压泵，液压阀等液压元件，还设计制造了许多新型液压的元件，如电液比例阀，电液伺服阀等。到目前为止，液压元件的生产，已成为了我国液压元件产品的生产系列。液压技术的发展正向着高效率，高精度，高性能方向迈进。液压元件向着体积小，重量轻，微型化和集成化方向发展，液压技术，交流液压等新兴的液压技术正在开拓。又由于计算机的应用，更大推进了液压技术的发展，像液压系统的辅助设计，计算机仿真和优化，微机控制等工作，也都取得了显著成果。当前，液压技术在实现高压，高速，大功率，高效率，低噪音，经久耐用，高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制，司服控制，数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著的成绩。微电子技术的进展，渗透到液压与气动技术中并与之结合，创造出了很多高可靠性，低成本的微型节能元件，为液压气动技术在工业各部门中的应用开辟了更为广泛的前景。
我国液压行业已形成了门类齐全、有一定生产能力和技术水平、初具规模的生产科研体系。目前全国约有近300 家企业,在国家部属或行业归口的研究院所中设有20 多个液压气动研究室,有10 多个大学设有流体传动与控制专业,还有国家级液压元件质量监督检测中心以及国家重点实验室。我国液压工业已可为工程机械、农业机械、机床、塑机、冶金、矿山、石油化工、铁路、船舶、轻工机械等提供比较齐全的产品，目前，液压元件产品约有1000 个
品种，近10000 个规格。通过科技攻关和技术引进,产品水平有一定提高，生产出一些具有世界水平的产品,另外,在CAD 和CAT 技术、污染控制、故障诊断、机电一体化、海水及高水基溶液的应用、现代控制技术的应用等方面也取得可喜成果,不少已应用于生产。
我国液压工业重视同国外企业进行有效的经济和技术合作,近年来先后从国外引进了很多液压元件和液压系统等制造技术,为提高产品水平和生产能力起
到了重要作用。目前已和美国、日本、德国共同建立了某些合资企业,这些企业将推动我国液压工业的发展。另外我国也已有了气动元件、液压件、滤油器的外商独资公司。
二、国外液压技术现状及发展趋势
在国外,液压工业的发展速度高于机械工业。全世界液压产品产值约200 亿美元。在美、日、德等主要国家的比较中以日本人均产值为最高,其主要原因是日本工厂设备自动化程度高和生产管理完善,此外,日本各企业外协量大,将一些零件扩散给协作厂加工,实现零件专业化。据统计,各国液压工业产值约占机械工业产值的2～3 % ,而我国仅占018 %左右,充分说明我国液压技术使用率低,需努力扩大其应用领域。
（1）世界液压工业市场概况
液压技术的应用领域越来越广泛,据分析,建筑工程机械、农机等行走机械是液压工业的主要用户;在产业机械中,机床、冶金、塑机是主要用户。由于机床、塑机、机器人等行业部分传动已被电气传动所取代,其需求量减少,建筑、工程、冶金等需要量的比重显著增加。据国外资料介绍,建筑机械和工业车辆液压使用率有增长趋势,机床等产业机械的液压使用率有下降
趋势,其主要原因是由于主机电一体化水平不断提高,其电气系统价格大幅度提高等造成的。
（2）液压产品构成比分析
近年来,由于主机产品发展的需要,产品品种构成有所变化:
A．柱塞泵构成比有增长趋势。齿轮泵变化不大,而叶片泵则下降017 %。
B．柱塞马达构成比有增长趋势。
C．阀门，通用三类阀门占总产量的比例有减少趋势,叠加阀、插装阀、比例阀、多路阀等所占比例将显著增加。电磁换向阀产量和销售额占的比重最大。
D．由于重视液压系统污染控制,过滤器销售额有显著增长。
（3）国外液压工业生产方式变迁及现状
为了满足用户的需要,主机品种日益增多,产品更新速度加快,相应要求液压元件增加品种,实现多样化,因而液压件属于大批量生产的产品相对减少,大部分
属于成批或小批生产。为适应这种动向,国外生产方式也有所变化,现仅就生产方式的变迁及其现状等问题分述如下：
几种生产模式(主要零件的冷加工)
①以普通机床加工装为主的生产线。这种方式属于20 世纪50 、60 年代水平,一般按机群流水方式排列,主要靠工装和专机来保证精度,这种方式柔性差, 效率低,在国外已基本淘汰;
②以高效半自动机床和组合机床为主的生产线。生产线一般按U 形排列,这种生产线生产效率高,但柔性差,适用于大批或成批生产;
③以数控(NC) 、加工中心(CNC) 及制造单元(FMC) 为主组成的生产线,将高精度、高效率及柔性集成于一体,采用这种方式加工比第一种模式提高效率5～6 倍,在国外得到广泛采用;
④以柔性生产线(FMS) 、柔性自动生产线(FTL) 为主的生产模式。日本、美国、德国的液压企业广泛采用这种装备,它适于多品种、中小批量生产,可以实现无人看管,生产效率高,显著缩短生产周期。至于加工大批量零件,如电磁阀体,在国外采用柔性自动生产线(FTL) 。它由数控滑台、传送装置、去毛刺及清洗装置、精密珩绞机、零件自动检测等设备按直线排列组成;
⑤组合机床生产线。以组合机床为主组成的自动生产线,一般为刚性,有的可以更换少量品种,更换产品所需时间为1～2 天,这种生产线柔性差,但适用批量大、产品设计寿命长的零件生产,如电磁阀体、多路阀体、齿轮泵壳体等,一般生产能力为10～30 万件。目前在美国、德国、还有这种生产线。这种产生方式将被柔性和自动化水平高的生产线所替代。
重视辅助工艺主机厂要求液压件和系统具有较高的清洁度。各国液压件十分重视清洗和去刺工艺,铸件进厂后都采用电化学清理、喷丸和防锈处理,工序间和组装前都进行认真清洗,主要方法有气泡高压喷射(压力5～10MPa) 、超声波及气浴(三氯乙烷) 等清洗方法。国外对成批和大量生产的零件采用多种多样的去刺工艺,如热能、挤压、振动光饰、高压喷射、电解、液体喷砂、尼龙刷、切削等去刺工艺。清洗去刺已是液压件生产过程中不可缺少的工序。
结论：近几十年来，由于液压技术借助微电子技术，大力发展电液传动与
控制，使液压技术产生新的活力。液压技术的主要竞争者是机械传动和电气传动，只要沿着机电一体化方向走下去，并不断跟踪和移植信息技术，计算机技术、摩擦磨损技术、润滑技术、自动控制技术以及新材料新工艺等的成果，充分发挥液压技术功率密度大等优点，克服漏油和噪声大等缺点，液压技术作为现代传动与控制的重要组成部分，将不断扩大应用领域，保持强大的竞争力、不断向前发展。
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