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液压技术的发展概况

时间:2021-03-24      阅读:3163

本文简单和大家聊聊液压技术的发展概况。


液压技术的发展是与流体力学的理论研究成果和工程材料、液压介质等相关学科的发展紧密相联的:1650年帕斯卡提出了封闭静止液体中压力传播的帕斯卡原理;1686年牛顿揭示了粘性流体的内摩擦定律;到18世纪,流体力学的两个重要方程-连续性方程和伯努利能量方程相继建立,这些理论成果为液压技术的发展奠定了理论基础。1795年英国人布拉默(J。Bramah)发明了世界上水压机,是他首先利用水不仅进行能量传递,而且传递控制信号,标志现代液压技术工程应用的开始。水压机的发明还与当时铸铁等工程材料及--些新的制造方法的出现密切相关。1851年阿姆斯特(W-C-Arnstrong)发明重锤式蓄能器以后,促使液压传动的应用迅速增加,到19世纪90年代,液压传动已应用于压力机、起重机、卷扬机、包装机、试验机等许多工业部门。

由于水的润滑性差,易产生锈蚀。电力传动的兴起曾一度使水压传动应用减少,直到1905-1908年威廉斯(H。Williams)和詹尼(R.Janney)两位美国工程师发明了用油作工作介质的轴向柱寨式液压传动装置以后,液压技术这种停滞不前的情况才有所改观。加之,1910年肖(H-Shaw)研制出用油作介质的径向柱塞泵,威克斯(H.Vickers)于1936年又发明了先导式溢流阀,特别是20世纪30年代丁腈橡胶等耐油密封材料的出现,使液压传动逐步取代水压传动,并得到迅速发展。

第二次世界大战期间,由于军事工业迫切需要反应快、动作准、功率大的液压传动系统及伺服机构,以武装各种军事装备,因此各种高压元件获得进一步发展。战后50年代,液压技术迅速转入民用工业,在机床、工程机械、船舶机械、压力机饿、冶金机械、轧钢机械、农业机械、汽车行业等部门得到广泛应用。由于伺服阀的造价贵、抗污染能力差,60年代末,比电液伺服阀价廉、维护容易且具有一定控制精度的电液比例阀应运而生。由于矿物油易燃,在高温、明火、矿井等特殊环境下,难燃液逐步取代了矿物油作为液压系统工作介质。经过近半个世纪的进一步发展,液压技术已成为包括传动、控制、检测在内的、对现代机械装备的技术进步有重要影响的基础技术,已广泛应用于各工业部门,例如,国外生产的95%的工程机械,90%的数控加工中心,95%以上的自动生产线都采用了液压传动。液压技术的采用对机电产品质量和水平的提高起到了促进和保证作用。采用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志,工业国家均对液压技术的发展给予了高度重视。

当前,液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、高可靠性、高度集成化等要求方面都取得了重大进展,在完善发展比例控制、伺服控制、开发数字控制技术以及机电液一体化方面也有许多新成就。随着科学技术的进步以及为了适应主机的使用要求和增强本身的竞争能力,液压技术仍然在不断发展,有些缺点正在不断被克服,其应用范围在不断扩大。目前主要发展动向如下有以下几方面:

1)提高效率,降低能耗。通过减少摩擦和内漏,能量回收,蓄能器应用,二次调节,负载压力、流量和功率匹配以及用微型计算机对液压系统进行自适应控制等手段来降低能耗。

2)提高控制性能,适应机电一体化主机发展的需要。这要求开发低控功率阀门,研制适应野外条件的电液比例阀,远控多路阀,适应各种工况的电液伺服阀,低成本比例阀以及不需要A/D,D/A转换,可以直接和计算机接口,易于数字显示的数字阀等。

3)发展集成、复合、小型化、轻量化元件。随着液压系统复杂化程度和机电一体化要求的提高,要求液压元件具有高可靠性、减少配管、减少压力损失、提高效率、节省安装空间、易维修等特点,为此,必须广泛发展集成、复合、小型化、轻量化元件。维集成块式、叠加阀式、插装式之后,近几年又出现了将液压控制元件附加在液压执行元件或液压泵之上的一体化的复合式液压装置。

4)加强以提高安全性和保护环境为目标的研究开发。包括水基难燃介质、尤污染的纯水液压技术的研究、开发和应用,降低噪声,提高密封性能、减少泄漏等。

5)提高液压元件和系统的可靠性。世界各国都把可靠性作为选择液压产品的首要准则。

提高可靠性是一项系统工程,除靠科学的设计、先进的材料及完善的工艺外,还应注意应用和维护的可靠性。开展液压失效机理分析,系统状态监测、故障诊断及可靠性预测,降低元件污染敏感度等方面的研究,加强污染控制与新型工程材料的应用等对提高可靠性都有重要意义。

6)标准化和多样化。由于技术革新的频繁出现、应用领域不断扩大、产品寿命周期缩短等原因,要求不断开发新型元件,使液压元件的品种越来越多。由于产品多样化,不利于专业化,不宜采用传统的大批量生产方式。为了解决多样化与专业化之间的矛盾,在设计中,应研究满足多样化要求的标准化设计方式,要充分利用少要素,经过组合达到多品种。即在标准单元组合基础上,附加变化部分形成多样化;内部结构不变,只改变连接安装尺寸;利用成组技术,找出零件的类似性,进行通用化、标准化。在生产中,应采用多样化产品加工方式和生产体系,为此,国外广泛采用数控(NC)、加工中心(MC)和柔性制造单元(FMC)组成的生产线,实现成批生产自动化,提高效率,保证质量。

7)开拓新的应用领域。应该广泛采用新材料、新工艺和新的工作介质,提高产品的性能和工作可靠性,开发新型元件,以便满足一些新的应用领域的特殊需要。

我国从20世纪50年代末期开始发展液压工业,特别是80年代到90年代,国家对液压行业进行了重点政造,并先后引进了近五十项国外技术,使我国液压行业的产品水平、科研开发能力和工艺装备水平都有大幅度提高,液压技术在各工业部门得到广泛的应用。但是与国外较高水平相比差距很大,主要表现在:产品水平低,品种规格少,自我开发能力薄弱成套性差,特别是对重大技术装备、重点工程的配套率严重不足;产品质量不稳定,可靠性差,寿命短;一些新的应用领域如航天航空,海洋工程,生物医学工程,机器人,微型机械及高温、明火环境下所急需的一些特殊元件,几乎处于空白。液压工业已成为影响我国机械工业和扩大机电产品交往的瓶颈产业,迅速改变这种落后面貌,是我国液压技术界和工业界所面临的迫切任务。

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