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1、,液壓技術(shù)發(fā)展趨勢,高壓化輕量化模塊化、集成化液壓新介質(zhì)液壓比例伺服化液壓新材料、新工藝節(jié)能化數(shù)字化,1 高壓化,液壓技術(shù)發(fā)展趨勢,高壓化,高壓化的意義液壓系統(tǒng)在相同的功率的情況下，提高工作壓力可以降低流量，使泵的排量較小，液壓管路管徑變小，減小零件的體積，從而達到輕量化、節(jié)省材料和空間的目的。采用高壓可以有效提高功率密度和降低成本。系統(tǒng)高壓化在飛機設(shè)計上的意義重大，飛機系統(tǒng)高壓化明顯減輕飛機的質(zhì)量。,高壓化,表1 是以21MPa 作為基準壓力，提高系統(tǒng)工作壓力之后，液壓系統(tǒng)重量體積的變化情況。,高壓化,例如：美國海軍在F - 14 戰(zhàn)斗機上進行了壓力分別20.7MPa 和55.2MPa 兩種

2、飛機液壓系統(tǒng)的對比研究, 結(jié)果表明: 相對于壓力為20.7MPa 的飛機液壓系統(tǒng)來說, 壓力55.2MPa 的飛機液壓系統(tǒng)的質(zhì)量可減輕30% , 體積可縮小40%。 同時,也進一步證實將F - 15 、KC - 10 飛機液壓系統(tǒng)壓力從20.7MPa 提高到55.2MPa , 系統(tǒng)的質(zhì)量至少減輕25%30%。,高壓化,高壓化應(yīng)用領(lǐng)域 （1）飛機液壓系統(tǒng)將朝著質(zhì)量輕、體積小、高壓化、大功率、變壓力、多余度等方向發(fā)展。 自從飛機液壓系統(tǒng)出現(xiàn)20.7MPa 、27.6MPa壓力之后, 世界上飛機液壓系統(tǒng)最高壓力已保持了40 余年沒有改變, 圖1所示是世界各國主要機型液壓系統(tǒng)的工作壓力。但是世界各國特

3、別是美國近20年來的大量研究表明: 減輕飛機液壓系統(tǒng)質(zhì)量和縮小其體積的最有力的途徑是提高飛機液壓系統(tǒng)的工作壓力。,高壓化,高壓化,（2）液壓挖掘機 現(xiàn)有的液壓挖掘機基本上都是開回路的，平均使用壓力在2835MPa之間。這是因為日本的液壓挖掘機可作多種用途，作業(yè)人員往往更重視挖掘機的操作性能。認為高壓化會引起操作性能的惡化，因此使用壓力一直停頓在目前的水平上。但是，今后如能與載荷傳感器或電子控制器等相融合，那即使壓力升高，也不會降低操作性能，也就是說液壓挖掘機的油壓可達到3542MPa級水平。,高壓化,（3）小型挖掘機 小型挖掘機采用柱塞泵是最近幾年的事，其使用壓力現(xiàn)已達到21一25MPa水平。

4、這是因為很多小型挖掘機的齒輪泵被換成了柱塞泵，橡膠管和液壓缸等外部設(shè)備的使用壓力水平也隨之提高了。另外還出現(xiàn)了采用載荷傳感器的小型挖掘機，和中型挖掘機一樣，它們的使用壓力還會逐步提高。雖目前尚不能肯定地說，但估計達到2835MPa的壓力水平已為期不遠了。.,高壓化,（4）壓力機 言及壓力機，僅討論一般壓力級水平就顯得毫無意義了。壓力機種類千差萬別，使用壓力也大不一樣。其中使用壓力較高的是，鍛壓機械和板金加工機械。鍛壓機械主要使用變量泵，板金加工機主要使用定量泵，目前的使用壓力水平為3238MPa。最近，由于出現(xiàn)了鍛壓機，對高壓化的要求漸增。此時如使用高可靠性的部件，其最高使用壓力可達42MPa

5、。以大型壓力機為中心，估計今后的壓力級水平大致在4oMPa左右。,2 輕量化,液壓技術(shù)發(fā)展趨勢,螺紋插裝閥（1）達到零泄漏，改變液壓易環(huán)境污染降低效率的弊端。（2）集成體積最小，符合工程機械車輛液壓裝置的要求。（3）成本降低，批量大，具有與其他閥種的競爭優(yōu)勢。,輕量化的體現(xiàn),鋁合金液壓閥塊鋁合金閥塊重量輕，是鋼的1/3重；加工方便，易切削；不生銹，防腐性好。常用于插裝閥,像液壓鎖,平衡閥, 馬達控制閥等。,輕量化的體現(xiàn),3 模塊化、集成化,高度的組合化，集成化和模塊化 液壓系統(tǒng)由管式配置經(jīng)板式配置，箱式配置，集成塊式配置發(fā)展到疊加式配置，插裝式配置，使連接的通道越來越短。,閥臺模塊,蓄能器組,

6、液壓技術(shù)發(fā)展的特,液壓泵站,18,軋機配管的模塊化設(shè)計,側(cè)面模塊 1,側(cè)面模塊 2,側(cè)面模塊 4,側(cè)面模塊 3,介質(zhì)模塊,連接模塊 2,油庫頂板,出現(xiàn)了一些組合集成件，如液壓泵和壓力閥的集成設(shè)計、液壓閥與液壓缸的集成設(shè)計等,系統(tǒng)的一體化設(shè)計實例（集成型液壓缸）,電液集成化的應(yīng)用（電液集成元件）電液管電液轉(zhuǎn)換元件液管液壓放大元件,4 液壓新介質(zhì),液壓技術(shù)發(fā)展趨勢,現(xiàn)代液壓技術(shù)是在古老的水壓傳動技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展和完善起來的，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)在l7世紀末及隨后的100多年里，液壓傳動的介質(zhì)一直是水。l9世紀后半葉, 出現(xiàn)了以純水為介質(zhì)的液壓機械和元

7、件，主要用于船舶錨機和起重機上。但是，由于純水存在黏度低、潤滑性能差和易造成元件腐蝕、其密封問題一直未能很好解決等缺點，以及電氣傳動技術(shù)的發(fā)展和競爭，曾一度導(dǎo)致液壓技術(shù)停滯不前。,液壓介質(zhì)的新發(fā)展,一、液壓介質(zhì)發(fā)展概況,在20世紀初期，隨著石油工業(yè)的興起和耐油合成橡膠的出現(xiàn)，促進了液壓傳動技術(shù)由初始的純水液壓傳動進人占本世紀大部分時間的現(xiàn)有油壓傳動，礦物型液壓油也以良好的綜合理化性能取代了水而成為最主要的工作介質(zhì)，液壓元件和系統(tǒng)的性能也因此得以大大提高，從而極大地推動了液壓傳動技術(shù)的進步。第二次世界大戰(zhàn)期間，尤其20世紀607O年代，液壓技術(shù)得到了快速發(fā)展并日臻完善，并進入到穩(wěn)定成熟的發(fā)展時期

8、。 目前，液壓傳動技術(shù)的工作介質(zhì)在環(huán)保節(jié)能方面有兩個發(fā)展方向，一是發(fā)展全新的以水為工作介質(zhì)的水液壓系統(tǒng)，二是發(fā)展生物可降解的環(huán)保液壓油。,液壓介質(zhì)發(fā)展概況,水液壓系統(tǒng)的發(fā)展,水壓傳動技術(shù)與油壓傳動技術(shù)的發(fā)展歷程比較,水液壓技術(shù)其實是在第一次工業(yè)革命中興起的古老技術(shù)，是液壓傳動技術(shù)的初始階段，隨著世界各國對節(jié)能環(huán)保的呼聲越來越高，許多科學(xué)又把目光投向了水這一環(huán)保工作介質(zhì)。,二、水液壓系統(tǒng)的發(fā)展,水液壓系統(tǒng)的發(fā)展,純水液壓傳動是以純水(不含任何添加劑的天然水，包括海水和淡水)作為傳動介質(zhì)。純水的分類，見下表。,水液壓系統(tǒng)的發(fā)展,(1)純水價格低廉，且不用運輸 存儲，取材方便，資源豐富(2)無環(huán)境污

9、染，環(huán)保性好(3)水的阻燃性和安全性高(4)純水壓縮系數(shù)小(5)系統(tǒng)效率高(6)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單(7)溫升小,水壓技術(shù)的優(yōu)勢與劣勢,(1)元件及系統(tǒng)成本高(2)潤滑性差(3)易產(chǎn)生氣蝕(4)純水壓縮系數(shù)小(5)運行溫度范圍小(6)易腐蝕(7)元件性能差,水液壓系統(tǒng)的發(fā)展,水壓傳動技術(shù)的應(yīng)用,目前，應(yīng)用水基液的水壓傳動技術(shù)已經(jīng)是一門比較成熟的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于采礦、冶金等業(yè)。應(yīng)用純水的液壓傳動技術(shù)也已經(jīng)取得了重大進展，美國、英國、日本、芬蘭、丹麥和德國等國家一直投入巨大的人力、物力和財力進行研究和開發(fā)，我國的不少高校也已經(jīng)開展了這項技術(shù)的研究工作。世界上已經(jīng)有幾家液壓公司專門制造用于純水的液壓元件和系

10、統(tǒng)。,水壓傳動技術(shù)的應(yīng)用,純水液壓技術(shù)的應(yīng)用比重及趨勢,環(huán)保型液壓油的發(fā)展,從節(jié)能和環(huán)保方面考慮，除了采用水作為工作介質(zhì)以外，具有現(xiàn)實意義的是發(fā)展生物可降解環(huán)保型液壓油。 目前市場上出售的液壓油液有86%左右是石油型液壓油，10%左右是難燃型液壓油，只有4%左右是環(huán)保型液壓油?？梢?，目前環(huán)保型液壓油的應(yīng)用率非常低。但是隨著石油資源的逐漸枯竭，以及人類環(huán)保意識的逐漸增強，環(huán)保型液壓油液必然會得到越來越廣泛的應(yīng)用。 自1975年德國推出生物可降解二沖程舷外機油以來，歐洲各國、美國及日本等國對環(huán)保型潤滑油及液壓油的研究和應(yīng)用極為重視。近年來我國也開展了環(huán)保型潤滑油及液壓油的研究及生產(chǎn)。,三、環(huán)保型液

11、壓油的發(fā)展,環(huán)保型液壓油的發(fā)展,生物可降解環(huán)保型液壓油是指既能滿足液壓系統(tǒng)的要求，其耗損產(chǎn)物又對環(huán)境不造成危害的液壓油。潤滑油的可生物降解特性是其特性中最主要的指標?？缮锝到庑灾肝镔|(zhì)被活性有機體通過生物作用分解為簡單化合物如CO2和H2O的能力。,環(huán)保型液壓油的概念,環(huán)保型液壓油的概念,環(huán)保型液壓油的發(fā)展,液壓油液主要由基礎(chǔ)油和添加劑組成，基礎(chǔ)油的含量通常占液壓油液的80%以上，因此，它對液壓油的性能，例如生物降解性、揮發(fā)性、對添加劑的溶解性以及與其他液體的互溶性等起著決定性作用。此外液壓油液的基礎(chǔ)油還是決定液壓油的氧化穩(wěn)定性、低溫固化性、水解穩(wěn)定性等性質(zhì)的重要因素。液壓油液通常在基礎(chǔ)油內(nèi)添

12、加抗磨劑、防腐劑、抗氧化劑、防銹劑、抗泡劑等添加劑，以提高液壓油液的性能。,環(huán)保型液壓油的組成,環(huán)保型液壓油的組成,環(huán)保型液壓油的發(fā)展,目前，按基礎(chǔ)油的種類不同，環(huán)保型液壓油液主要可分為聚乙二醇、植物油、合成酯及碳氫化合物等。國際標準IS0 6743 - 4-1999(我國標準GB/T 7631. 2-2003)中對環(huán)保型液壓油液的分類見下表。,環(huán)保型液壓油的種類,環(huán)保型液壓油的種類,環(huán)保型液壓油的發(fā)展,環(huán)保型液壓油的種類,兩種不同基礎(chǔ)油的性能比較,環(huán)保型液壓油的發(fā)展,環(huán)保型液壓油存在的問題,(1)低溫問題 許多植物油在低溫下膠凝或固化，這對液壓系統(tǒng)提出了嚴峻挑戰(zhàn)。(2)壓力額定值 有些高性能

13、的生物可降解液壓油具有極好的承載能力和耐磨性能，在- 17.882時，其耐磨性比傳統(tǒng)的液壓油要好。目前，生物可降解液壓油的工作壓力一般不超過34.5 MPa，例如當壓力超過34.5 MPa這一值時，使用菜籽油的液壓泵磨損極為嚴重，較大的承載工況可把甘油三酸酯分解為酸，從而破壞泵內(nèi)的有色金屬。 (3)壽命 若暴露在光照下，生物可降解液壓油會變黑，因為油中的光敏類脂類和脂肪材質(zhì)會由于吸收紫外線而改變顏色。,環(huán)保型液壓油存在的問題,5 液壓比例伺服化,液壓技術(shù)發(fā)展趨勢,電液比例技術(shù),電液比例技術(shù)興起的原因： 液壓傳動和控制技術(shù)發(fā)展過程中，相繼出現(xiàn)了電液伺服和電液比例兩大重要技術(shù)。電液伺服控制首先用于

14、航空和一些重要設(shè)備的自動控制，但由于電液伺服控制元件價格昂貴，對油質(zhì)要求嚴格，控制損失也大，因而難以更廣泛的工業(yè)應(yīng)用所接受。而傳統(tǒng)的液壓開關(guān)控制又不能滿足一般工業(yè)的高質(zhì)量控制要求，這種情況下介于兩者之間的電業(yè)比例控制技術(shù)發(fā)展起來了，它的出現(xiàn)使很大一部分普通液壓控制改成了電液比例控制。,目前，電液比例控制技術(shù)大量應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，其較強的抗油污能力和低廉的價格，具有很強的市場競爭力。對各種電液控制閥的性能比較見表,液壓比例化數(shù)控機床是我國機械工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品。在機床液壓系統(tǒng)中采用先進的比例控制技術(shù)代替普通液壓系統(tǒng)可使普通機床向數(shù)控機床的方向邁進提供有力的條件,船舶控制工程實驗室在某型號收放式

15、減搖鰭的隨動系統(tǒng)中用電液比例閥取代傳統(tǒng)的電液伺服閥,設(shè)計了減搖鰭電液比例控制系統(tǒng)，下圖為之前的伺服控制和改進后的比例控制,電液比例技術(shù),電液比例技術(shù)的應(yīng)用：1在冶金行業(yè)中的應(yīng)用冶金機械正在向大型化、連續(xù)化、高速化和自動化的方向發(fā)展。在電解極板加工機組中運用電液比例技術(shù)后，其傳動的可靠性、控制精度、穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率都大幅提高，降低了生產(chǎn)成本；而運用電液比例控制系統(tǒng)設(shè)計的冶金冷卻回路,提高了系統(tǒng)元件的使用壽命，便于快速故障診斷和響應(yīng)。2在工程機械中的應(yīng)用利用電液比例閥代替布置在工程機械操控室的多路閥，提高了主機總體設(shè)計的柔性，改善了操作特性。在汽車起重機中的起升機構(gòu)、伸縮機構(gòu)和防止二次起升下滑機構(gòu)

16、的控制系統(tǒng)中，都運用了電液比例換向閥，保證了起重機作業(yè)的可靠性。3在礦山機械中的應(yīng)用在帶式輸送機的自動張緊裝置中，布置電液比例方向閥來控制張緊油缸的動作，或用比例溢流閥控制液壓馬達的輸出扭矩來實現(xiàn)張緊力的適時控制。,電液比例技術(shù)的發(fā)展趨勢,電液比例技術(shù)的發(fā)展趨勢(1) 提高控制性能, 適應(yīng)機電液一體化主機的發(fā)展。提高電液比例閥及遠控多路閥的性能, 使之適應(yīng)野外工作條件。并發(fā)展低成本比例閥, 其主要零件與標準閥通用。(2) 比例技術(shù)與二通和三通插裝技術(shù)相結(jié)合, 形成了比例插裝技術(shù), 特點是結(jié)構(gòu)簡單, 性能可靠, 流動阻力小, 通油能力大, 易于集成; 此外出現(xiàn)比例容積控制為中、大功率控制系統(tǒng)節(jié)能提供新手段。(3) 由于傳感器和電子器件的小型化, 出現(xiàn)了傳感器、測量放大器、控制放大器和閥復(fù)合一體化的元件, 極大地提高了比例閥( 電反饋) 的工作頻寬。其主要表現(xiàn)有:高頻響、低功耗比例放大器及高頻響比例電磁鐵的研制。,電液伺服系統(tǒng)的應(yīng)用,電液伺服系統(tǒng)的應(yīng)用,船舶與海洋作業(yè)系統(tǒng)船舶的舵機是保持或者改變船舶航向，保證安全運行的重要設(shè)備。由于電液伺服系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)性能上的優(yōu)勢，在船舶上普遍采用。圖為舵機