液壓控制技術(shù)未來發(fā)展趨勢

1、液壓控制技術(shù)未來發(fā)展趨勢現(xiàn)代液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感技術(shù)等為代表的新技術(shù)緊密 結(jié)合，形成并發(fā)展成為一種包括傳動(dòng)、控制、檢測在內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展；在完善發(fā)展比例控制、伺服控制、開發(fā)控制技術(shù)上也有許多新的成績。同時(shí)，液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和測試、微機(jī)控制、機(jī)電液一體化、液電一體化、可靠性、污染控制、能耗控制等方面也是液壓技術(shù)發(fā)展和研究的方向。液壓傳動(dòng)由于應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、摩擦磨損技術(shù)及新工藝、新材料等后取得了新的發(fā)展,使液壓系統(tǒng)和元件在水平上有很

2、大提高.它已成為工業(yè)機(jī)械、工程建設(shè)機(jī)械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要手段.是它們向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速化、高功率密度(小型化、輕量化)方向發(fā)展,不斷提高它和電機(jī)械傳動(dòng)競爭能力的關(guān)鍵技術(shù).為了保持現(xiàn)有勢頭,必需重視液壓傳動(dòng)固有缺點(diǎn)的不斷改進(jìn)和更新,走向二十一世紀(jì)的液壓傳動(dòng)不可能有驚人的突破,除不斷改進(jìn)現(xiàn)有液壓技術(shù)外,最重要的是移植現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù),使液壓傳動(dòng)創(chuàng)造新的活力,以滿足未來發(fā)展的需要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的2%3.5%，而我國只占1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。液壓氣動(dòng)技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如:液壓技術(shù)具

3、有功率重量比大，體積小，頻響高，壓力、流量可控性好，可柔性傳送動(dòng)力，易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)；氣動(dòng)傳動(dòng)具有節(jié)能、無污染、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，并易與微電子、電氣技術(shù)相結(jié)合，形成自動(dòng)控制系統(tǒng)。因此，液壓氣動(dòng)技術(shù)廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。但是近年來，液壓氣動(dòng)技術(shù)面臨與機(jī)械傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)的競爭，如：數(shù)控機(jī)床、中小型塑機(jī)已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動(dòng)。其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏、維護(hù)性差等缺點(diǎn)。為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，注意和電子技術(shù)相結(jié)合，不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動(dòng)技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動(dòng)產(chǎn)

4、品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。液壓技術(shù)滲透到很多領(lǐng)域，不斷在民用工業(yè)、在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，而且發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)?，F(xiàn)今，采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)技術(shù)。近年來，我國液壓氣動(dòng)密封行業(yè)堅(jiān)持技術(shù)進(jìn)步，加快新產(chǎn)品開發(fā)，取得良好成效，涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。北京機(jī)床所的直動(dòng)式電液伺服閥、杭州精工液壓機(jī)電公司的低噪聲比例溢流閥（擁有專利）、寧波華液公司的電液比例壓力流量閥

5、（已申請專利），均為機(jī)電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，并已投入批量生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。北京華德液壓集團(tuán)公司的恒功率變量柱塞泵，填補(bǔ)了國內(nèi)大排量柱塞泵的空白，適用于冶金、鍛壓、礦山等大型成套設(shè)備的配套。天津特精液壓股份有限公司的三種齒輪泵，具有結(jié)構(gòu)新穎、體積小、耐高壓、噪聲低、性能指標(biāo)先進(jìn)等特點(diǎn)。榆次液壓件有限公司的高性能組合齒輪泵，可廣泛用于工程、冶金、礦山機(jī)械等領(lǐng)域。另外，還有廣東廣液公司的高壓高性能葉片泵、寧波永華公司的超高壓軟管總成、無錫氣動(dòng)技術(shù)研究所有限公司為各種自控設(shè)備配套的WPI新型氣缸系列都是很有特色的新產(chǎn)品。由此可見液壓傳動(dòng)產(chǎn)品等在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的地位和作用十分重要。它的

6、發(fā)展決定了機(jī)電產(chǎn)品性能的提高。它不僅能最大限度滿足機(jī)電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)功能多樣化的必要條件，也是完成重大工程項(xiàng)目、重大技術(shù)裝備的基本保證，更是機(jī)電產(chǎn)品和重大工程項(xiàng)目和裝備可靠性的保證。所以說液壓傳動(dòng)產(chǎn)品的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、尤其是工業(yè)自動(dòng)化不可缺少的重要手段?，F(xiàn)在世界各國都重視發(fā)展基礎(chǔ)產(chǎn)品。近年來，國外液壓技術(shù)由于廣泛應(yīng)用了高新技術(shù)成果，使基礎(chǔ)產(chǎn)品在水平、品種及擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域方面都有很大提高和發(fā)展。但目前國內(nèi)的需求和國外先進(jìn)水平相比還有較大差距。包括產(chǎn)品趨同化、構(gòu)成不合理，性能低、可靠性差，創(chuàng)新和自我開發(fā)能力弱，自行設(shè)計(jì)水平低。具體表現(xiàn)在產(chǎn)品水平、產(chǎn)品體系與市場需求存在較大的結(jié)構(gòu)性矛盾。中國的液壓

7、市場很大，用戶對產(chǎn)品的要求各異，各種高品質(zhì)、高性能的液壓元件市場需求量很大。而大部分國內(nèi)企業(yè)所能提供的產(chǎn)品，無論在檔次上還是種類上，都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這些需求。因此，在眾多低檔產(chǎn)品壓價(jià)競爭的同時(shí)，不得不讓出一塊巨大的市場給國外產(chǎn)品。這表明，在市場豐富多樣的需求面前，國內(nèi)液壓行業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品體系的結(jié)構(gòu)性過剩與結(jié)構(gòu)性短缺兩個(gè)矛盾同時(shí)并存；也表明我們在產(chǎn)品的多樣性、層次分布性和市場適應(yīng)性等方面亟待調(diào)整和改善。企業(yè)在產(chǎn)品更新、裝備改造等方面的投入能力不足。目前，我國大部份氣動(dòng)企業(yè)缺乏對產(chǎn)品及裝備進(jìn)行較大更新改造的能力，在高技術(shù)產(chǎn)品及專用生產(chǎn)檢測裝備的系統(tǒng)開發(fā)和投入能力上尤為缺乏，因而也限制了企業(yè)在高技術(shù)產(chǎn)品

8、發(fā)展上取得大的突破，對縮短與國際先進(jìn)水平的差距帶來影響。當(dāng)然，投入資金只是個(gè)基礎(chǔ)條件，還必須有技術(shù)、人才等多方面的保障才行。面對這樣的狀況液壓技術(shù)和相關(guān)企業(yè)未來的發(fā)展趨勢如下：（1）根據(jù)國內(nèi)市場需求，依靠科技進(jìn)步，不斷調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。例如隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，適合西部工程建設(shè)的產(chǎn)品將受到市場的追捧?，F(xiàn)在，西氣東輸?shù)男蚰灰呀?jīng)拉開，如此大規(guī)模的管道工程建設(shè)和眾多的西部開發(fā)項(xiàng)目，為液動(dòng)壓技術(shù)提供了良好的機(jī)遇。(2)適應(yīng)國際傳動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品工業(yè)向國際化發(fā)展趨向，對現(xiàn)有國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行改組、合并，使企業(yè)開發(fā)能力，裝備能力、管理水平和服務(wù)水平不斷提高，以保持一定的競爭能力。(3)不斷提高企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)能力和

9、創(chuàng)新能力，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，充分利用高等院校的科研開發(fā)人力資源，發(fā)展有自主產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù)。(4)完善質(zhì)保體系，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是產(chǎn)品可靠性，提高產(chǎn)品知名度，創(chuàng)立名牌。(5)針對產(chǎn)品品種發(fā)展和保證產(chǎn)品質(zhì)量的需求，有計(jì)劃地進(jìn)行技術(shù)改造、設(shè)備更新。由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高科技成果，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使產(chǎn)品的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向21世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。其主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個(gè)方面。減少損耗，充分利用能量：液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換過程中，總存在能量損耗。為減少能量的

10、損失，必須解決下面幾個(gè)問題：減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)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(shù)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(fù)荷傳感系統(tǒng)、二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。泄漏控制：泄漏控制包括：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(gè)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(fù)合化的元件和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無管連接，研制新型密封和無泄漏管接頭，電機(jī)油泵組合裝置等。無泄漏將是世界液壓界今后努力 的重要方向之一。污染控制：過去，液壓界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(yīng)重視解決：

11、嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)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(yīng)改進(jìn)元件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使之具有更大的耐污染能力。同時(shí)開發(fā)耐污染能力強(qiáng)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(xué)物質(zhì)和微生物的過濾元江及檢測裝置。主動(dòng)維護(hù)：開展液壓系統(tǒng)的故障預(yù)測，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)。必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專家系統(tǒng)的開發(fā)研究，建立完整的、具有學(xué)習(xí)功能的專家知識庫，并利用計(jì)算機(jī)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(yù)防措施。要進(jìn)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(bǔ)償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自校正，在故

12、障發(fā)生之前進(jìn)行補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向。機(jī)電一體化：機(jī)電一體化可實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)出力大、慣性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，其主要發(fā)展動(dòng)向如下：液壓系統(tǒng)將有過去的電液開發(fā)系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng)，同時(shí)對壓力、流量、位置、溫度、速度等傳感器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；提高液壓元件性能，在性能、可靠性、智能化等方面更適應(yīng)機(jī)電一體化需求，發(fā)展與計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量和診斷；電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電控液壓泵，可實(shí)現(xiàn)液壓泵的各種調(diào)節(jié)方式，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、合理分配功率、自動(dòng)保護(hù)等；借助現(xiàn)場總線，實(shí)現(xiàn)高

13、水平信息系統(tǒng)，簡化液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、爭端和維護(hù)。液壓CAD技術(shù)：充分利用現(xiàn)有的液壓CAD設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行二次開發(fā)，建立知識庫信息系統(tǒng)，它將構(gòu)成設(shè)計(jì)-制造-銷售-使用-設(shè)計(jì)的閉環(huán)系統(tǒng)。將計(jì)算機(jī)防真及適時(shí)控制結(jié)合起來，在試制樣機(jī)前，便可用軟件修改其特性參數(shù)，以達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果。下一個(gè)目標(biāo)是，利用CAD技術(shù)支持液壓產(chǎn)品到零不見設(shè)計(jì)的全過程，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(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)（CIMS），使液壓設(shè)計(jì)與制造技術(shù)有一個(gè)突破性的發(fā)展。 新材料、新工藝的應(yīng)用：新型材料的使用，如陶瓷、聚合物或涂敷料，可使液壓的發(fā)展引起新的飛躍。為了保護(hù)環(huán)境，研究采用生物降解迅速的

14、壓力流體，如采用菜油基和合成脂基或者水及海水等介質(zhì)替代礦物液壓油。鑄造工藝的發(fā)展，將促進(jìn)液壓元件性能的提高，如鑄造流道在閥體和集成塊中的廣泛使用，可優(yōu)化元件內(nèi)部流動(dòng)，減少壓力損失和降低噪聲，實(shí)現(xiàn)元件小型化而液壓產(chǎn)品的具體發(fā)展方向主要是： (1)節(jié)省能耗，提高效率(2)用AC電機(jī)或變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵。(3)發(fā)展機(jī)電一體化元件和系統(tǒng)。(4)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(dòng)型電液控制閥。(5)發(fā)展內(nèi)置電子系統(tǒng)的電液伺服比例元件、電磁閥、液壓定位油缸等。(6)重視環(huán)保。環(huán)保型產(chǎn)品將具競爭優(yōu)勢，隨著人們環(huán)境意識的加強(qiáng)，開發(fā)保護(hù)型液壓產(chǎn)品，將成為今后國內(nèi)液壓技術(shù)的主流。(7)適應(yīng)主機(jī)機(jī)電

15、一體化的需要。(8)應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)，提高電液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能(9)大力發(fā)展水壓系統(tǒng)和元件，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。液壓技術(shù)具體的改進(jìn)如下：1. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和測試充分利用現(xiàn)有的液壓CAD設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行二次開發(fā)，建立知識庫信息系統(tǒng)，它將構(gòu)成設(shè)計(jì)-制造-銷售-使用-設(shè)計(jì)的閉環(huán)系統(tǒng)。將計(jì)算機(jī)仿真及適時(shí)控制結(jié)合起來，在試制樣機(jī)前，便可用軟件修改其特性參數(shù)，以達(dá)到最佳設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)（CIMS），使液壓設(shè)計(jì)與制造技術(shù)有一個(gè)突破性的進(jìn)展。 開展液壓系統(tǒng)的故障預(yù)測，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)。必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專家系統(tǒng)的開

16、發(fā)研究，建立完整的、具有學(xué)習(xí)功能的專家知識庫，并利用計(jì)算機(jī)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(yù)防措施。要進(jìn)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(bǔ)償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自校正，在故障發(fā)生之前進(jìn)行補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向。2.機(jī)電一體化 機(jī)電一體化可實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)出力大、慣性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，其主要發(fā)展動(dòng)向是：液壓系統(tǒng)將由過去的電液開發(fā)系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服控制系統(tǒng)，同時(shí)對壓力、溫度、速度等傳感器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)機(jī)電一體化需要，發(fā)展與計(jì)算機(jī)直接接口的高頻，低

17、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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)液壓泵的各種調(diào)節(jié)方式，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、合理分配功率、自動(dòng)保護(hù)等；借助現(xiàn)場總線，實(shí)現(xiàn)高水平信息系統(tǒng)，簡化液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、爭端和維護(hù)。 3. 可靠性和性能穩(wěn)定性逐漸提高 可靠性和性能穩(wěn)定性是涉及面最廣的綜合指標(biāo)，它包括元、 器、 輔、附件的可靠性，系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)、制造以及可靠性維護(hù)三大方面。隨著諸如工程塑料、復(fù)合材料、高強(qiáng)度輕合金等新材料的應(yīng)用，新工藝新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，元、器件性能的可靠性得以大大增加。系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)理論的成熟與普及，使合理地進(jìn)行元器件的選配有了理

18、論依據(jù)。此外，過濾技術(shù)的完善和精度的提高（過濾器精度可達(dá)1一3 m ，而典型現(xiàn)代液壓元件的動(dòng)態(tài)間隙為0 ,5一5 m ) ，除了能徹底清除固體雜質(zhì)外，還能分離油中的氣體和水分。在線實(shí)時(shí)油污檢測器和電子報(bào)警邏輯系統(tǒng)的應(yīng)用，使得液壓系統(tǒng)的維護(hù)從過去的簡單拆修發(fā)展到主動(dòng)維護(hù)，對可預(yù)見的諸因素進(jìn)行全面分析，最大限度地提前消除誘發(fā)故障的潛在因素。 4增強(qiáng)對環(huán)境的適應(yīng)性、拓寬應(yīng)用范圍 液壓傳動(dòng)雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于存在著發(fā)熱、噪聲、工作介質(zhì)污染等不盡人意的地方，使其應(yīng)用受到某種程度上的制約。面對環(huán)保意識越來越強(qiáng)的未來，應(yīng)采取相應(yīng)措施逐步解決和改善以上問題。由此可見現(xiàn)階段急需發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)包括：(1)液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，如負(fù)荷傳感技術(shù)、新型節(jié)能系統(tǒng)和元件。(2)機(jī)電一體化技術(shù)及IT技術(shù)