液壓與氣動技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、流體力學(xué)讀書報告 液壓與氣動技術(shù)的發(fā)展趨勢 摘 要：液壓技術(shù)在工程機(jī)械、冶金、軍工、農(nóng)機(jī)、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機(jī)床行業(yè)中，得到了普遍的應(yīng)用。隨著原子能、空間技術(shù)、電子技術(shù)等方面的發(fā)展，液壓技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域滲透，發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)?，F(xiàn)今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。由于工業(yè)自動化以及fms發(fā)展，要求氣動技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性、降低總成本與電子工業(yè)相適應(yīng)為目標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)控制技術(shù)和機(jī)電液氣綜合技術(shù)的研究和開發(fā)。顯然，氣動元件的微型化、節(jié)能化、無油化是當(dāng)前的發(fā)展特點(diǎn)，與電子技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的自適應(yīng)元件，如各類比例閥和電氣伺服閥

2、，使氣動系統(tǒng)從開關(guān)控制進(jìn)入到反饋控制。計算機(jī)的廣泛普及與應(yīng)用為氣動技術(shù)的發(fā)展提供了更加廣闊的前景。社會需求永遠(yuǎn)是推動技術(shù)發(fā)展的動力，降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，機(jī)電一體化，高可靠性等是液壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵關(guān)鍵詞：液壓，氣動技術(shù)，發(fā)展趨勢 the development trend ofhydraulic and pneumatictechnology abstract:with the development of atomic energy, space technology, electronic technology and o

3、ther aspects of the infiltration, hydraulic technology to a wider area, developed into including the transmission, control and detection of a complete automation technology. because of industrial automation and the development of fms, the requirements of pneumatic technology to improve system reliab

4、ility, reduce the total cost and the electronics industry to adapt to the target, the research and development of system control technology and electromechanical liquid gas comprehensive technology. obviously, gas, energy saving, miniaturization of pneumatic components of non oil is the current char

5、acteristics of the development of electronic technology, and the combination of adaptive element is generated, the pneumatic system into the feedback control from the control switch. to reduce energy consumption, improve efficiency, adapt to the demand of environmental protection, mechanical and ele

6、ctrical integration, high reliability is the hydraulic and pneumatic technology to the eternal goal, the key is the hydraulic and pneumatic products to participate in market competition to win.key words:hydraulic,pneumatic,development5一、液壓與氣動技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 從1795年世界上第一臺水壓機(jī)誕生起，已有幾百年的歷史，但液壓與氣壓傳動在工業(yè)上被廣泛采用和有較大幅

7、度的發(fā)展是20世紀(jì)中期以后的事情?，F(xiàn)今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。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%以上的自動線都采用了液壓傳動。特別是近十年來，液壓技術(shù)與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)密切結(jié)合，出現(xiàn)了許多諸如電液比例控制閥、數(shù)字閥、電液伺服液壓缸等機(jī)（液）電一體化元器件，使液壓技術(shù)在高壓、高速、大功率、節(jié)能高效、低噪聲、使用壽命長、高度集成化等方面取得了重大進(jìn)展。氣動元件的應(yīng)用主要為兩個方面：維修和配套。過去國產(chǎn)氣動元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動元件的應(yīng)用，從價值數(shù)千萬元的冶金設(shè)備到只有12百元的椅子

8、。鐵道扳岔、機(jī)車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設(shè)備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動元件。這說明氣動技術(shù)已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴(kuò)大。我國的氣動工業(yè)雖然達(dá)到了一定規(guī)模與技術(shù)水平，但是與國際先進(jìn)水平相比，差距甚大。我國氣動產(chǎn)品產(chǎn)值只占世界總產(chǎn)值的1.3%，僅為美國的1/21，日本的1/15，德國的1/8。這與10多億人口的大國很不相稱。從品種上看，日本一家公司有6500多個品種，我國只有他的1/5，產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平差距也很大。國外已開發(fā)了僅大姆指大小、有效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。有一種系列的小型電磁閥，其閥體寬僅10mm，有效面積可達(dá)5mm，寬15

9、mm，有效面積達(dá)10mm等。國外電磁閥的功耗已達(dá)0.5w，還將進(jìn)一步降以適應(yīng)與微電子相結(jié)合。二、液壓與氣動技術(shù)的發(fā)展趨勢（一）液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢1.節(jié)省能耗，提高效率液壓技術(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。為減少能量的損失，必須解決下面幾個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)的侵害兩個方面。今后，將發(fā)展無泄漏元件和系統(tǒng)，如發(fā)展集成化

10、和復(fù)合化的元件和系統(tǒng)，實現(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后努力的重要方向之一。 2.計算機(jī)輔助設(shè)計（cad）和測試（cat） 充分利用現(xiàn)有的液壓cad設(shè)計軟件，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-制造-銷售-使用-設(shè)計的閉環(huán)系統(tǒng)。將計算機(jī)仿真及適時控制結(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算機(jī)制造系統(tǒng)（cims），使液壓設(shè)計與制造技術(shù)有一個突破性的進(jìn)展。開展液壓系統(tǒng)的故障預(yù)測，實現(xiàn)主動維護(hù)技術(shù)。必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專

11、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3.發(fā)展機(jī)電一體化元件和系統(tǒng)。機(jī)電一體化可實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、慣性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，其主要發(fā)展動向是：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)，同時對壓力、溫度、速度等傳感器實現(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

12、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)值將實現(xiàn)自動控制測量和診斷；電子直接控制元件將得到廣泛的采用，如電控液壓泵，可實現(xiàn)液壓泵的各種調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)軟啟動、合理分配功率、自動保護(hù)等；借助現(xiàn)場總線，實現(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)。4. 更加環(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。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：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，使之具有

13、更大的耐污染能力。同時開發(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。此外，還有用ac電機(jī)或變頻電機(jī)驅(qū)動定量泵，應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)，提高電液壓自動控制系統(tǒng)和自動維護(hù)的性能，發(fā)展具有比例閥的耐污染和伺服閥高精度、高頻響的直動型電液控制閥，大力發(fā)展水壓系統(tǒng)和元件，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域等。(2） 氣動技術(shù)的發(fā)展趨勢 我國的氣動工業(yè)雖然達(dá)到了一定規(guī)模與技術(shù)水平，但是與國際先進(jìn)水平相比，差距甚大。由于氣動技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設(shè)備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不

14、斷提高，同時陸續(xù)開發(fā)出適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：1體積更小，重量更輕，功耗更低 在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大姆指大小、有效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。能開發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元件更為理想。執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便.為了提高氣缸的定位精度，附帶制動機(jī)構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來越普遍。帶伺服系統(tǒng)的氣缸，即使供氣壓力和所負(fù)的載荷變化，仍可獲得0.1mm的定位精度。在國際展覽會上，各種異型截面缸筒

15、和活塞桿的氣缸甚多，這類氣缸由于活塞桿不會回轉(zhuǎn)，應(yīng)用在主機(jī)上時，無須附加導(dǎo)向裝置即可保持一定精度。2.多功能化，復(fù)合化 為了方便用戶，適應(yīng)市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。如用于移動小件物品的組件，是將帶導(dǎo)向器的兩只氣缸分別按x軸和z軸組合而成。該組件可搬動3kg重物，配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占有空間小，行程可調(diào)整。又如一種上、下料模塊，有七種不同功能的模塊形式，能完成精密裝配線上的上、下料作業(yè)，可按作業(yè)內(nèi)容將不同模塊任意組合。還有一種機(jī)械手是由外形小并能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。3.與電子技術(shù)結(jié)合，大量使用傳感器

16、，氣動元件智能化 帶開關(guān)的氣缸國內(nèi)已普遍使用，開關(guān)體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體；有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運(yùn)行。氣動伺服定位系統(tǒng)已有產(chǎn)品進(jìn)入市場。該系統(tǒng)采用三位五通氣動伺服閥，將預(yù)定的定位目標(biāo)與位置傳感器的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，實施負(fù)反饋控制。氣缸最大速度達(dá)2m/s、行程300mm時，系統(tǒng)定位精度0.1mm。日本試制成功一種新型智能電磁閥，這種閥配帶有傳感器的邏輯回路，是氣動元件與光電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它能直接接受傳感器的信號，當(dāng)信號滿足指定條件時，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達(dá)到控制目的。它已經(jīng)應(yīng)用在物體的傳送帶上，能識別搬運(yùn)物體的大小，使大件直接下送，小件分流。4.更高的安全性和可靠性 從近幾年的氣動技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)可知，標(biāo)準(zhǔn)不僅提出了互換性要求，并且強(qiáng)調(diào)了安全性。管接頭