液壓系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)液壓系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢王哲（遼寧工程技術(shù)大學(xué)，機(jī)械11-7班）摘 要：液壓傳動(dòng)相對丁機(jī)械傳動(dòng)來說是一門新技術(shù)，液壓機(jī)是利用帕斯卡定律制成的利 用液體壓強(qiáng)傳動(dòng)的機(jī)械，廣泛應(yīng)用丁各種工業(yè)中。而在液壓機(jī)中液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是其非常重 要的組成部分，對液壓機(jī)的各種性能起到?jīng)Q定性的作用，至丁它與微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)密 切結(jié)合，得以在盡可能小的空間內(nèi)傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近幾十年 內(nèi)出現(xiàn)的新事物。本文為5000KN單臂液壓機(jī)設(shè)計(jì)了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，500T單臂校正壓裝液壓機(jī)液壓系統(tǒng)采 用插裝閥集成系統(tǒng)，動(dòng)作可靠，使用壽命長，液壓沖擊小，減小了連接管路與泄漏點(diǎn)。獨(dú) 立的電器控制系統(tǒng)，

2、工作可靠，動(dòng)作直觀，維修方便。采用按鈕集中控制，設(shè)調(diào)準(zhǔn)（點(diǎn)動(dòng)）， 單次（半自動(dòng)）二種操作方式。大大的提高了傳統(tǒng)液壓機(jī)的控制有欠缺自動(dòng)化、操縱性和 安全性差等缺點(diǎn)。它適用丁軸類零件、型材的校正和軸套類零件的壓裝、 板材零件的彎曲、壓印、套形、 簡單零件的拉伸塑料制品、機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、輕紡制造機(jī)械、軸類、軸承、洗衣機(jī)、汽車電 機(jī)、空調(diào)電機(jī)、電器、軍工企業(yè)、三資企業(yè)裝配流水線等行業(yè)使用。該設(shè)計(jì)主要包括在給定參數(shù)情況下液壓系統(tǒng)零部件的參數(shù)計(jì)算，從而進(jìn)行合適的選 擇，在根據(jù)實(shí)際情況確定液壓元件（輔助元件）以及液壓泵站和油箱，文章也附帶了液壓 元件的安裝說明及液壓機(jī)的技術(shù)要求和液壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求。關(guān)鍵詞：單臂

3、液壓機(jī)；液壓系統(tǒng)；液壓元件1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)僅有以下三種基本方法傳遞動(dòng)力：電氣、機(jī)械和流體。大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)際上是將三 種方法組合起來而得到最有效地最全面的系統(tǒng)。為了合理地確定采取哪種方法，重要的是 了解各種方法的顯著特征。例如液壓系統(tǒng)在長距離上比機(jī)械系統(tǒng)更能經(jīng)濟(jì)地傳遞動(dòng)力。然 而液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相比，傳遞動(dòng)力的距離較短。液壓動(dòng)力傳遞系統(tǒng)涉及電動(dòng)機(jī)、調(diào)節(jié) 裝置和壓力，流量控制。總的來說，該系統(tǒng)包括：l泵：將原動(dòng)機(jī)的能力轉(zhuǎn)換成作用在執(zhí)行部件上的液壓能。2閥：控制泵產(chǎn)生流體的運(yùn)動(dòng)方向、產(chǎn)生的功率的大小，以及到達(dá)執(zhí)行部件液體的流 量。功率大小取決丁對流量和壓力大小的控制。3執(zhí)行部件：將液壓能轉(zhuǎn)換成可

4、用的機(jī)械能。4介質(zhì)即油液：可進(jìn)行無壓縮傳遞和控制，同時(shí)可以潤滑部件，使閥體密封和系統(tǒng)冷5聯(lián)接件：聯(lián)接各個(gè)系統(tǒng)部件，為壓力流體提供功率傳輸通路，將液體返回郵箱。6油液貯存和調(diào)節(jié)裝置：用來確保提供足夠質(zhì)景和數(shù)量并冷卻的液體。液壓系統(tǒng)在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，例如沖壓，鋼類工件的磨削及一般加工業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、 航大技術(shù)、深?？碧健⑦\(yùn)輸、海洋技術(shù)，近海天然氣和石油勘探等行業(yè)，簡而言之，在日 常生活中很少有人不從液壓技術(shù)中得到某種益處。液壓系統(tǒng)成功而乂廣泛使用的秘密在與它的通用性和易操作性。液壓動(dòng)力傳遞不會(huì)像 機(jī)械系統(tǒng)那樣受到機(jī)器幾何形體的制約，另外，液壓系統(tǒng)不會(huì)像電氣系統(tǒng)那樣受到鋼的磁 飽和極限的限制。相反，

5、液壓系統(tǒng)的功率僅僅受材料強(qiáng)度的限制1。企業(yè)為了提高生產(chǎn)率將越來越依靠自動(dòng)化，這包括遠(yuǎn)程和直接控制生產(chǎn)操作、加工過程和材料處理等。液壓動(dòng) 力之所以成為自動(dòng)化的重要組成部分，是因?yàn)樗腥缦轮饕乃姆N優(yōu)點(diǎn)：1控制方便精確通過操作一個(gè)簡單的操作桿和按鈕，液壓系統(tǒng)的操作者便能立即起 動(dòng)、停止、加減速和能提供任意功率、位置精度為萬分之一英寸的位置控制力。2增力一個(gè)液壓系統(tǒng)（沒有使用笨重的齒輪、滑輪和杠桿）能簡單有效地將不到一 盎司的力放大產(chǎn)生幾白噸力的輸出。3包力或包扭只有液壓系統(tǒng)能提供不隨速度變化而變化的包力或包扭矩，它可以驅(qū) 動(dòng)對象從每小時(shí)移動(dòng)幾英寸到每分鐘幾白英寸，從每小時(shí)幾轉(zhuǎn)到每分鐘幾千轉(zhuǎn)。4簡便

6、、安全、經(jīng)濟(jì) 總的來說，液壓系統(tǒng)比機(jī)械或電氣系統(tǒng)使用更少的運(yùn)動(dòng)部件， 因此，它們運(yùn)行與維護(hù)簡便。這使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠。例如一種用丁車輛上的新 型動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制裝置己淘汰其他類型的轉(zhuǎn)向動(dòng)力裝置，該轉(zhuǎn)向部件中包含有人力操縱方向 控制閥和分配器。因?yàn)檗D(zhuǎn)向部件是全液壓的，沒有萬向節(jié)、軸承、減速器齒輪等機(jī)械連接， 這使得系統(tǒng)簡單緊。另外，只需輸入很小的扭知就能產(chǎn)生滿足極惡劣工作條件所需的控制 力，這對丁因操作空間限制而需要小方向盤的場合很重要，這也是減輕司機(jī)疲勞度所必需 的。液壓系統(tǒng)的其他優(yōu)點(diǎn)包括雙向運(yùn)動(dòng)、過載保護(hù)和無極變速控制，在己有的任何動(dòng)力系 統(tǒng)中液壓系統(tǒng)亦具有最大的單位質(zhì)量功率比.盡管液壓

7、系統(tǒng)具有如此高性能，但它不是可 以解決所有動(dòng)力傳遞問題的靈丹妙藥。液壓系統(tǒng)也有些缺點(diǎn)，液壓油油污染，并且泄漏不 可能完全避免，另外如果油液滲漏發(fā)生在灼熱設(shè)備附近，大多數(shù)液壓油能引起火災(zāi)。下面 以一具體實(shí)例一-液壓站來介紹液壓系統(tǒng)的優(yōu)越性。液壓站乂稱液壓泵站，是獨(dú)立的液壓裝置。它按逐級要求供油。并控制液壓油流的方 向、壓力和流量，適用丁主機(jī)與液壓裝置可分離的各種液壓機(jī)械上。用戶購后只要將液凡 站與主機(jī)上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油缸或油馬達(dá)）用油管相連，液壓機(jī)械即可實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的動(dòng)作 和工作循環(huán).液壓站是由泵裝置、集成塊或閥組合、由箱、電氣盒組合而成。各部件功能:泵裝置-上裝有電機(jī)和油泵，是液壓站的動(dòng)力源，將

8、機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能。集成塊-由液壓閥及通道體組裝而成。對液壓油實(shí)行方向、壓力和流量調(diào)節(jié)。閥組合-板式閥裝在立板上，板后管連接，與集成塊功能相同。油箱-板焊的半封閉容器，上還裝有濾油網(wǎng)、空氣濾活器等，用來儲(chǔ)油、油的冷卻及過濾。電氣盒-分兩種型式。一種設(shè)置外接引線的端子板：一種配置了全套控制電器。液壓站的工作原理：電機(jī)帶動(dòng)油泵轉(zhuǎn)動(dòng)，泵從油箱中吸油供油，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓 站的壓力能，液壓油通過集成塊（或閥組合）實(shí)現(xiàn)了方向、壓力、流最調(diào)節(jié)后經(jīng)外接管路 并至液壓機(jī)械的油缸或油馬達(dá)中，從而控制液動(dòng)機(jī)方向的變換、力量的大小及速度的快慢， 推動(dòng)各種液壓機(jī)械做功2。2發(fā)展歷程我國液壓（含液力，下同）、

9、氣動(dòng)和密封件工業(yè)發(fā)展歷程，大致可分為三個(gè)階段，即： 20世紀(jì)50年代初到60年代初為起步階段：60-70年代為專業(yè)化生產(chǎn)體系成長階段；80-90 年代為快速發(fā)展階段。其中，液壓工業(yè)丁 50年代初從機(jī)床行業(yè)生產(chǎn)仿蘇的磨床、拉床、 仿形車床等液壓傳動(dòng)起步，液壓元件由機(jī)床廠的液壓車間生產(chǎn)，自產(chǎn)自用.進(jìn)入60年代后，液壓技術(shù)的應(yīng)用從機(jī)床逐漸推廣到農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械等領(lǐng)域，原來附屆丁主機(jī)廠的 液壓車間有的獨(dú)立出來，成為液壓件專業(yè)生產(chǎn)廠。到了60年代末、70年代初，隨著生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展，特別是在為第二汽車制造廠等提供高效、自動(dòng)化設(shè)備的帶動(dòng)下，液工壓元 件制造業(yè)出現(xiàn)了迅速發(fā)展的局面， 一批中小企業(yè)也成為液壓

10、件專業(yè)制造廠。1968年中國液 壓元件年產(chǎn)景已接近20萬件：1973年在機(jī)床、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械等行業(yè)，生產(chǎn)液抓件的專 業(yè)廠己發(fā)展到100余家，年產(chǎn)量超過100萬件，一個(gè)獨(dú)立的液壓制造業(yè)己初步形成。 這時(shí), 液壓件產(chǎn)品已從仿蘇產(chǎn)品發(fā)展為引進(jìn)技術(shù)與自行設(shè)計(jì)相結(jié)合的產(chǎn)品，壓力向中、高壓發(fā)展，并開發(fā)了電液伺服閥及系統(tǒng)，液壓應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。氣動(dòng)工業(yè)的起步比液壓稍晚 兒年，到1967年開始建立氣動(dòng)元件專業(yè)廠，氣動(dòng)元件才作為商品生產(chǎn)和銷售。含橡塑密 封、機(jī)械密封和柔性石墨密封的密封件工業(yè)，50年代初從生產(chǎn)普通 0型圈、油封等擠壓橡塑密封和石棉密封制品起步，到 60年代初，開始研制生產(chǎn)機(jī)械密封和柔性石墨密封

11、等 制品。70年代，在原燃化部、一機(jī)部、農(nóng)機(jī)部所屆系統(tǒng)內(nèi)，一批專業(yè)生產(chǎn)廠相繼成立，并 正式形成行業(yè)，為密封件工業(yè)的發(fā)展成長奠定了墓礎(chǔ)。進(jìn)入80年代，在國家改革開放的方針指引下，隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)件滯后丁主機(jī)的矛盾日益突出，并引起各有關(guān)部 門的重視。為此，原一機(jī)部丁 1982年組建一通用基礎(chǔ)件工業(yè)局，將原有分散在機(jī)床、農(nóng) 業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等行業(yè)歸口的液壓、 氣動(dòng)和密封件專業(yè)廠，統(tǒng)一劃歸通用基礎(chǔ)件局管理， 從而使該行業(yè)在規(guī)劃、投資、引進(jìn)技術(shù)和科研開發(fā)等方面得到基礎(chǔ)件局的指導(dǎo)和支持。從 此進(jìn)入了快速發(fā)展期，先后引進(jìn)了 60余項(xiàng)國外先進(jìn)技術(shù)，其中液壓 40余項(xiàng)、氣動(dòng)7項(xiàng)， 經(jīng)消化吸收和技術(shù)改造，

12、現(xiàn)均己批量生產(chǎn)，并成為行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。近年來，行業(yè)加大了 技術(shù)改造力度，1991 -1998年國家、地方和企業(yè)自籌資金總投入共約 20多億元，其中液 壓16億多元。經(jīng)過技術(shù)改造和技術(shù)攻關(guān)，一批主要企業(yè)技術(shù)水平進(jìn)一步提高，工藝裝備 得到很大改善，為形成高起點(diǎn)、專業(yè)化、批量生產(chǎn)打下了良好墓礎(chǔ)。近幾年，在國家多種 所有制共同發(fā)展的方針指引下，不同所有制的中小企業(yè)迅猛崛起，呈現(xiàn)出勃勃生機(jī)。隨著 國家進(jìn)一步開放，三資企業(yè)迅速發(fā)展，對提高行業(yè)水平和擴(kuò)大出口起著重要作用。目前我國己和美國、日本、德國等國家著名廠商合資或由外國廠商獨(dú)資建立了柱塞泵/馬達(dá)、行 星減速機(jī)、轉(zhuǎn)向器、液壓控制閥、液壓系統(tǒng)、靜液壓傳動(dòng)裝

13、置、液壓件鑄造、氣動(dòng)控制閥、 氣缸、氣源處理三聯(lián)件、機(jī)械密封、橡塑密封等類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)50多家，引進(jìn)外資2億多美元3。3面前狀況3.1基本概況經(jīng)過40多年的努力，我國液壓、氣動(dòng)和密封件行業(yè)已形成了一個(gè)門類比較齊全，有 一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的工業(yè)體系。據(jù)1995年全國第三次工業(yè)普查統(tǒng)計(jì)，我國液壓、氣動(dòng)和密封件工業(yè)鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上年銷售收入在100萬元以上的國營、村辦、私營、合作經(jīng)營、個(gè)體、“三資”等企業(yè)共有1300余家，其中液壓約700家，氣動(dòng)和密封件各約300余家。 按1996年國際同行業(yè)統(tǒng)計(jì)，我國液壓行業(yè)總產(chǎn)位 23.48億元，占世界第6位：氣動(dòng)行 業(yè)總產(chǎn)值4.19 億元，占世界第10位4。3.

14、2當(dāng)前供需概況通過技術(shù)引進(jìn)，自主開發(fā)和技術(shù)改造，高抓柱塞泵、齒輪泵、葉片泵、通用液壓閥門、 油缸、無油潤滑氣動(dòng)件和各類密封件等一大批產(chǎn)品的技術(shù)水平有來了明顯的提高，并可穩(wěn) 定的批量生產(chǎn)，為各類主機(jī)提高產(chǎn)品水平提供了保證。另外，在液壓氣動(dòng)元件和系統(tǒng)的CAD 污染控制、比例伺服技術(shù)等方面也取得一定成果，并已用丁生產(chǎn)。目前，液壓、氣動(dòng)和密 封件產(chǎn)品總計(jì)約有3000個(gè)品種、2300多個(gè)規(guī)格。其中，液壓有1200個(gè)品種、10000多個(gè) 規(guī)格（含液力產(chǎn)品60個(gè)品種、500個(gè)規(guī)格）；氣動(dòng)有1350個(gè)品種、800多個(gè)規(guī)格：橡塑密 封有35個(gè)品種、5000多個(gè)規(guī)格，已基木能適應(yīng)各類主機(jī)產(chǎn)品的一般需要，為重大成套

15、裝 備的各種配套率也可達(dá)60%以上，并開始有少量出口。1998年國產(chǎn)液壓件產(chǎn)量480萬件，銷售額約28億元（其中機(jī)械系統(tǒng)約占70%）:氣動(dòng)件產(chǎn)量360萬件，銷售額約5.5億元 （其中機(jī)械系統(tǒng)約占60%;密封件產(chǎn)最8億件，銷售額約10億元（其中機(jī)械系統(tǒng)約占50%。 據(jù)中國液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì) 1998年年報(bào)統(tǒng)計(jì)，液壓產(chǎn)品產(chǎn)銷率為 97.5 % （液力為 101%），氣動(dòng)為95.9%，密封98.7%這充分反映了產(chǎn)銷基本銜接5。我國液壓、氣動(dòng)和密 封工業(yè)雖取得了很大的進(jìn)步，但與主機(jī)發(fā)展需求，以及和世界先進(jìn)水平相比，還存在不少 差距，主要反映在產(chǎn)品品種、性能和可靠性等方面。以液壓產(chǎn)品為例，產(chǎn)品品種只

16、有國外 的1/3 ，壽命為國外的1/2。為了滿足重點(diǎn)主機(jī)、進(jìn)口主機(jī)以及重大技術(shù)裝備的需要， 每年都有大量的液壓、氣動(dòng)和密封產(chǎn)品進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)及有關(guān)資料分析，1998年液壓、氣動(dòng)和密封件產(chǎn)品的進(jìn)口額約 2億美元，其中液壓約1.4億美元，氣動(dòng)近0.3億美元，密 封約0.3億美元，比1997年稍有下降。按金額計(jì)，目前進(jìn)口產(chǎn)品的國內(nèi)市場占有率約為 30%。1998年國內(nèi)市場液壓件需求總量約 600萬件，銷售總額近40億元：氣動(dòng)件需求總 量約500萬件，銷售總額7億多元：密封件需求總量約11億件，銷售總額約13億元6。4今后發(fā)展走勢4.1影響發(fā)展的主要因素(1) 企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)能力不強(qiáng)，技術(shù)開發(fā)的水平和

17、速度不能完全滿足先進(jìn)主機(jī)產(chǎn)品、 重大技術(shù)裝備和進(jìn)口設(shè)備的配套和維修需要：(2) 不少企業(yè)的制造工藝、裝備水平和處理水平都較落后，加上質(zhì)量意識不強(qiáng)，導(dǎo) 致產(chǎn)品性能水平低、質(zhì)量不穩(wěn)定、可靠性差，服務(wù)不及時(shí)，缺乏使用戶滿意和信賴的名牌 產(chǎn)品；(3) 行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)專業(yè)化程度低，力最分散，低水平，地區(qū)和企業(yè)之間產(chǎn)品趨同，盲 目競爭，相互壓價(jià)，使企業(yè)效益下降，資金缺乏、周轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)改造投入不 足，嚴(yán)重地制約了行業(yè)整體水平的提高以及競爭實(shí)力的增強(qiáng)：(4) 國內(nèi)市場國際化程度日益提高，國外公司紛紛進(jìn)入中國市場參與競爭，加上國內(nèi) 私營、合作經(jīng)營、個(gè)體、三資等企業(yè)的崛起，給國有企業(yè)造成愈來愈大的沖擊。4

18、.2發(fā)展走勢隨著社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷深化，液壓、氣動(dòng)和密封產(chǎn)品的市場供求關(guān)系發(fā)生較大 變化，長期來以“短缺”為特征的賣方市場已基本成為以“結(jié)構(gòu)性過剩”為特征的買方市 場所取代。從總體能力看，已處丁供大丁求的態(tài)勢，特別是一般低檔次液壓，氣動(dòng)和密封 件，普遍供過丁求：而主機(jī)急需的技術(shù)含量高的高參數(shù)、高附加值的高檔產(chǎn)品，乂不能滿 足市場需要，只能依賴上進(jìn)口。在我國加入 WTC后，其沖擊有可能更大。因此，“十五” 期間行業(yè)產(chǎn)值的增長，決不能依賴丁量的增長，而應(yīng)針對行業(yè)自身的結(jié)構(gòu)性矛盾，加大力 度，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，也就是應(yīng)依靠質(zhì)的提高，促進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)升級，以適應(yīng)和拉 動(dòng)市場需求，求得更大的發(fā)展7

19、。氣壓系統(tǒng)是用壓力氣體傳遞和控制動(dòng)力，在系統(tǒng)部件中 產(chǎn)生電弧有可能點(diǎn)燃泄漏物的場合下(使用空氣作為介質(zhì))尤其安全。在氣壓系統(tǒng)中，壓 縮機(jī)用來壓縮并提供所需的空氣。壓縮機(jī)一般有活塞式、葉片式和螺旋式等類型。壓縮機(jī) 基本上是根據(jù)理想氣體法則，通過減小氣體體積來增加氣體壓力的。氣壓系統(tǒng)通?？紤]采 用大的中央空氣壓縮機(jī)作為一個(gè)無限量的氣源，這類似丁電力系統(tǒng)中只要將插頭揚(yáng)入插座 便可獲得電能。用這種方法，壓力氣體可以從氣源輸送到整個(gè)工廠的各個(gè)角落，壓力氣體 可通過空氣濾活器除去污物，這些污物可能會(huì)損壞氣體組件的精密配合部件(如閥和氣缸 等)，隨后輸送到各個(gè)回路中，接著空氣流經(jīng)減壓閥以減小氣壓值適合某一回

20、路使用。因 為空氣不是好的潤滑劑(包括 20%的氧氣)，氣壓系統(tǒng)需要一個(gè)油霧器將細(xì)小的油霧注射 到經(jīng)過減壓閥減壓的空氣中，這有助丁減小氣動(dòng)組件精密配合運(yùn)動(dòng)件的磨損8。由丁來自大氣中的空氣含不同數(shù)量的水分，這些水分是有害的，它可以帶走潤滑劑引 起過分磨損和腐蝕。因此可在氣閥和執(zhí)行組件排氣口安裝消聲器來降低噪聲，以防止操作 人員因接觸噪聲及高速空氣粒子有可能引發(fā)的傷害。用氣動(dòng)系統(tǒng)代替液壓系統(tǒng)有以下幾條 理由：液體的慣性遠(yuǎn)比氣體大，因此，在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)執(zhí)行組件加速減速和閥突然開啟 關(guān)閉時(shí)，油液的質(zhì)量便是一個(gè)潛在的問題，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律（力等丁質(zhì)量乘以加速度） 產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)油液所需的力要比加速同等體積空氣所需的力高出許多倍。液體比氣體具有 更大的粘性，這會(huì)因?yàn)閮?nèi)摩擦而引起更大