題目：液壓與氣壓傳動的特點、應用及發展趨勢【摘要】：本論文是我們經過查找了好多材料之后寫的，本文介紹了液壓控制技術的概況及發展現狀，液壓控制技術的特點及應用，論述了液壓控制技術當前的發展動向，提出了液壓控制技術的不足及改進方法，最后對液壓控制技術在今后的發展做了展望。【前言】社會需求永遠是推動技術發展的動力，降低能耗，提高效率，適應環保需求，機電一體化，高可靠性等是液壓氣動技術發展的永恒目標，也是液壓氣動產品參與市場競爭能否取勝的關鍵。由于液壓技術廣泛應用了多種技術成果，如自動控制技術、計算機技術、微電子技術、磨擦磨損技術、可靠性技術及新工藝和新材料，使傳統技術有了新的發展，也使液壓系統和元件的質量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀的液壓技術應當主要靠現有技術的改進和擴展，不斷擴大其應用領域以滿足未來的要求。總的來說，液壓和氣動傳動技術還是有很大的研究價值和發展空間的。液壓傳動、氣壓傳動的概況和發展現狀A.液壓傳動技術的發展概況 液壓傳動是用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式，是控制是工業中經常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質，來實現各種機械和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統來完成能量的傳遞、轉換和控制。 液壓技術滲透到很多領域，不斷在民用工業、在機床、工程機械、冶金機械、塑料機械、農林機械、汽車、船舶等行業得到大幅度的應用和發展，而且發展成為包括傳動、控制和檢測在內的一門完整的自動化技術。現今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業水平的重要標志之一。如發達國家生產的95%的工程機械、90%的數控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動技術。近年來，我國液壓氣動密封行業堅持技術進步，加快新產品開發，取得良好成效，涌現出一批各具特色的高新技術產品。這些產品具有結構新穎、體積小、耐高壓、噪聲低、性能指標先進等特點。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、礦山機械等領域。為應對我國加入WTO后的新形勢，我國液壓行業各企業加速科技創新，不斷提升產品市場競爭力，液壓傳動產品等在國民經濟和國防建設中的地位和作用十分重要。它的發展決定了機電產品性能的提高。它不僅能最大限度滿足機電產品實現功能多樣化的必要條件，也是完成重大工程項目、重大技術裝備的基本保證，更是機電產品和重大工程項目和裝備可靠性的保證。所以說液壓傳動產品的發展是實現生產過程自動化、尤其是工業自動化不可缺少的重要手段。現在世界各國都重視發展基礎產品。近年來，國外液壓技術由于廣泛應用了高新技術成果，使基礎產品在水平、品種及擴展應用領域方面都有很大提高和發展，我國液壓產品有一定生產能力和技術水平的生產科研體系。尤其是近十年來基礎產品工業得到國家支持，裝備水平有所提高，目前已能生產品種規格齊全的產品，已能為汽車、工程機械、農業機械、機床、塑機、冶金礦山、發電設備、石油化工、鐵路、船舶、港口、輕工、電子、醫藥以及國防工業提供品種基本齊全的產品。通過科研攻關和產學研結合，在液壓伺服比例系統和元件等成果已用于生產。在產品CAD和CAT等方面已取得可喜的進展，并得到廣泛應用。并且在國內建立了不少獨資、合資企業，在提高我國行業技術水平的同時，為主機提供了急需的高性能和高水平產品，填補了國內空白。 如今，隨著電子技術的飛速發展,它對液壓技術帶來了很多挑戰同時也帶來了很多機遇。而且工程實際對液壓系統提出了更高的要求。充分利用電子技術,可以使液壓技術走出低谷;可以采用電子技術來強化液壓技術這是歷史的必然;液壓技術與電子技術的結合,開創了液壓技術發展的新篇章!當今日新月異的微電子技術和計算機技術又使液壓技術駛入了的發展的高速公路。總之,把握好當今難得的發展機遇,充分開創液壓技術與電子技術相互交叉的領域的研究,為傳統的液壓技術注入新的活力。B.發展現狀綜述液體靜壓傳動技術起源于著名的“帕斯卡原理”，在1650年由法國人帕斯卡（pascal）提出來的，“作用在封閉液體上的壓力，可以無損失地傳遞到各個方向，并與作用面保持垂直”。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業發展水平的重要標志。1795年英國約瑟夫?布拉曼，在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其應用于工業上，誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質水改為油，又進一步得到改善。第一次世界大戰(1914-1918)后液壓傳動廣泛應用，特別是1920年以后，發展更為迅速。液壓元件大約在19世紀末20世紀初的20年間才開始進入正規的工業生產階段。1925年維克斯發明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20世紀初康斯坦丁?尼斯克對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯軸節、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發展。第二次世界大戰(1941-1945)期間，在美國機床中有30%應用了液壓傳動。應該指出，日本液壓傳動的發展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速發展液壓傳動，1956年成立了“液壓工業會”。近20-30年間，日本液壓傳動發展最快，居世界領先地位。進入21世紀社會主義現代化建設和科學發展的我國，液壓與氣壓技術滲透到很多領域，不斷在民用工業、機床、工程機械，冶金機械，塑料機械、農林機械、汽車、船舶等行業得到大幅度的應用和發展，而且發展成為包括傳動、控制和檢測在內的一門完整的自動化技術。現今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業水平的重要標志之一。如發達國家生產的95％的工程機械、90％的數控加工中心、95％以上的自動線都采用了液壓或氣壓傳動技術。我國液壓與氣動技術從上世紀60年代開始發展較快，新產品研制開發和先進國家不差上下，但其發展速度遠遠落后于同期發展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上去，制造比較困難，材料性能不能滿足設計需要，影響了我國流體傳動技術的發展。液壓傳動的特點優點：（1）體積小、重量輕、結構緊湊（2）液壓傳動的各種元件可根據需要靈活方便的布置（3）液壓裝置工作平穩，換向沖擊小，易于實現快遞啟動、制動和頻繁的換向（4）操縱控制方便，可實現大范圍的無級調速，而且可以在運行過程中進行調速（5）一般采用礦物油為工作介質，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長（6）易于實現自動化以及過載保護，當采用電液聯合控制甚至計算機控制后，可實現大負載、高精度、復雜運動的自動控制（7）液壓元件實現了標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和推廣使用2、缺點：（1）液壓傳動能量損失較大，傳動效率比機械、電力傳動要低（2）不能保證嚴格的傳動比，這主要由液壓油泄漏等造成的（3）工作性能易受溫度變化的影響，不宜在高溫或者溫度很低的環境下工作（4）液壓傳動系統出現故障不易診斷氣壓傳動的特點1、優點：（1）以空氣為工作介質，來源方便且用之不竭，用后可直接排入大氣而不污染環境（2）使用快速接頭可以非常簡單的進行配管，因此系統的組裝維修以及元件的更換比較簡單（3）全氣壓傳動控制裝置具有防火、防爆、防潮的能力，可在高溫場合下使用（4）空氣的黏性很小，其損失也很小，節能高效，適于遠距離運輸（5）動作迅速、反應快、維護簡單、不易堵塞（6）工作環境適用好，安全可靠。具有較高的自保持能力，即使壓縮機停止運行，由于儲氣罐的儲能，氣壓傳動系統仍可維持一個穩定壓力（7）成本低、過載能自動保護2、缺點：（1）由于空氣是可壓縮的，因此氣壓傳動系統穩定性差。給位置控制和速度控制精度帶來很大影響（2）不宜獲得較大的推力或轉矩（3）噪聲大，尤其在聲速排氣時，需要加裝消聲器因工作介質空氣本身沒有潤滑性，須在氣路中設置給油潤滑裝置3、氣壓傳動與電氣、液壓傳動對比：(1)氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速(約340m／s)范圍內，所以它的工作頻率和響應速度遠不如電子裝置，并且信號要產生較大的失真和延滯，也不便于構成較復雜的回路，但這個缺點對工業生產過程不會造成因難。(2)空氣的壓縮性遠大于液壓油的壓縮性，因此在動作的響應能力性方面不如液壓傳動。(3)氣壓傳動系統出力較小，且傳動效率低。液壓與氣壓技術的應用液壓傳動所用的工作介質為液壓油成其它合成液體，氣壓傳動所用的工作介質為空氣，由于這兩種流體的性質不同，所以液壓傳動和氣壓傳動又各有共特點。液壓傳動傳遞動力大，運動平穩，但由于液體粘性大，在流動過程中阻力損失大，因而不宜作遠距離傳動和控制，而氣壓傳動由于空氣的可壓縮性大，且工作壓力低(通常在1.0MPa以下)，所以傳遞動力不大，運動也不如液壓傳動平穩，但空氣粘性小，傳遞過程中阻力小、速度快、反應靈敏，因而氣壓傳動能用于較遠距離的傳動和控制。由于液壓技術有很多優點，20世紀中期以來，從民用到國防，從一般傳動到精密控制，液壓都得到了廣泛的應用。在國防工業中，陸、海、空三軍的很多武器裝備都采用了液壓傳動與控制，如飛機、坦克、火炮、導彈和火箭等；在機械工業中，目前機床傳動系統有85%采用液壓傳動與控制，如磨、銑、刨、拉、及組合車床等；在冶金工業中，如電爐控制系統、軋鋼機的控制系統、手爐裝料、轉爐控制，高爐控制等；在工程機械中，普遍采用了液壓傳動，如挖掘機、輪胎裝載機、汽車起動機、履帶推土機，自行式鏟運機、平地機、壓路機等；在農業機械中，目前已用于聯合收割機、拖拉機、工具懸掛系統；在汽車工業中，液壓制動、液壓自卸、消防云梯等都得到廣泛應用；在輕紡工業中，諸如注塑機、橡膠硫化機、造紙機、印刷機、紡織機械等；在船舶工業中，如全液壓挖泥船、打撈船、采油平臺、翼船、氣墊船及船舶輔機等。總之，一切工程領域，凡是有機械設備的場合，均可采用液壓技術，使用領域和設備越來越寬、越來越多。氣動技術的應用范圍大，廣泛應用于各個領域，不僅用于生產、工程自動化和機械化中，還滲透到醫療保健和日常生活中。氣動系統具有防火、防爆等特點，可應用于礦山、石油、天然氣、煤氣等設備。還因其耐高溫，適用于火力發電設備、焊接夾緊裝置等。同時，它容易凈化，可用于半導體制造、純水處理、醫藥、香煙制造等設備。氣動系統的高速工作性能，在沖床、壓機、壓鑄機械、注塑機等設備中得到了廣泛的應用，還用于工件的裝配生產線、包裝機械、印刷機械、工程機械、木工機械和金屬切削機床和紡織設備等。由于氣動技術節能、環保、安全的特點，應用領域正在向電子信息、納米技術、生物工程、新能源、現代醫學、生命科學、現代農業等高新技術和新興產業擴展。同時，航空航天工程、海洋勘察、地下工程、可再生能源和核能系統等具有挑戰性的領域，也將成為氣動技術面對的新課題未來的發展趨勢分析1、液壓的發展趨勢往后，液壓元件將向高性能、高質量、高可靠性、系統成套方向發展；向低能耗、低噪聲、振動、無泄漏以及污染控制、應用水基介質等適應環保要求方向發展；開發高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術。2、氣壓的發展趨勢產品向體積小、重量輕、功耗低、組合集成化方向發展，執行元件向種類多、結構緊湊、定位精度高方向發展；氣動元件與電子技術相結合，向智能化方向發展；元件性能向高速、高頻、高響應、高壽命、耐高溫、耐高壓方向發展，普遍采用無油潤滑，應用新工藝、新技術、新材料。3、液壓和氣壓發展趨勢總結隨著應用了電子技術、計算及技術、信息技術、自動控制技術及新工藝、新材料的發展和應用，液壓傳動技術也在不斷創新。液壓傳動技術已成為工業機械、工程建筑機械及國防尖端產品不可缺少的重要技術。而其向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發展，是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關鍵。其未來的液壓與氣壓的主要的發展趨勢將集中在以下幾個方面：A．減少能耗,充分利用能量液壓技術在將機械能轉換成壓力能及反轉換方面，已取得很大進展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個問題：減少元件和系統的內部壓力損失，以減少功率損失。主要表現在改進元件內部流道的壓力損失,采用集成化回路和鑄造流道,可減少管道損失,同時還可減少漏油損失；減少或消除系統的節流損失，盡量減少非安全需要的溢流量，避免采用節流系統來調節流量和壓力；采用靜壓技術，新型密封材料，減少磨擦損失；發展小型化、輕量化、復合化、廣泛發展通徑電磁閥以及低功率電磁閥；改善液壓系統性能，采用負荷傳感系統，二次調節系統和采用蓄能器回路；為及時維護液壓系統，防止污染對系統壽命和可靠性造成影響，必須發展新的污染檢測方法，對污染進行在線測量，要及時調整，不允許滯后，以免由于處理不及時而造成損失。B．主動維護液壓系統維護已從過去簡單的故障拆修，發展到故障預測，即發現故障苗頭時，預先進行維修，清除故障隱患，避免設備惡性事故的發展。要實現主動維護技術必須要加強液壓系統故障診斷方法的研究，當前，憑有經驗的維修技術人員的感宮和經驗，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現代工業向大型化、連續化和現代化方向發展，必須使液壓系統故障診斷現代化，加強專家系統的研究，要總結專家的知識,建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計算機根據輸入的現象和知識庫中知識，用推理機中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預防措施。要進一步研發液壓系統故障診斷專家系統通用工具軟件，對于不同的液壓系統只需修改和增減少量的規則。另外，還應開發液壓系統自補償系統，包括自調整、自潤滑、自校正，在故障發生之前，進行補償，這是液壓行業努力的方向。C．機電一體化電子技術和液壓傳動技術相結合，使傳統的液壓傳協與控制技術增加了活力，擴大了應用領域。實現機電一體化可以提高工作可靠性，實現液壓系統柔性化、智能化，改變液壓系統效率低，漏油、維修性差等缺點，充分發揮液壓傳動出力大、貫性小、響應快等優點,其主要發展動向如下：電液伺服比例技術的應用將不斷擴大。液壓系統將由過去的電氣液壓系統和開環比例控制系統轉向閉環比例伺服系統,為適應上述發展,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應實現標準化。計算機接口也應實現統一和兼容；發展和計算機直接接口的功耗為5mA以下電磁閥，以及用于脈寬調制系統的高頻電磁閥等；液壓系統的流量、壓力、溫度、油的污染等數值將實現自動測量和診斷,由于計算機的價格降低,監控系統,包括集中監控和自動調節系統將得到發展；計算機仿真標準化，特別對高精度、“高級”系統更有此要求；由電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機構也是今后需要探討的問題，液壓產品機電一體化現狀及發展。六、當前液壓控制技術的不足及改進方法 目前國內的需求和國外先進水平相比還有較大差距。包括產品趨同化、構成不合理，性能低、可靠性差，創新和自我開發能力弱，自行設計水平低。具體表現在產品水平、產品體系與市場需求存在較大的結構性矛盾。中國的液壓市場很大，用戶對產品的要求各異，各種高品質、高性能的液壓元件市場需求量很大。而大部分國內企業所能提供的產品，無論在檔次上還是種類上，都還遠遠不能滿足這些需求。因此，在眾多低檔產品壓價競爭的同時，不得不讓出一塊巨大的市場給國外產品。這表明，在市場豐富多樣的需求面前，國內液壓行業現有產品體系的結構性過剩與結構性短缺兩個矛盾同時并存；也表明我們在產品的多樣性、層次分布性和市場適應性等方面亟待調整和改善。企業在產品更新、裝備改造等方面的投入能力不足。目前，我國大部份氣動企業缺乏對產品及裝備進行較大更新改造的能力，在高技術產品及專用生產檢測裝備的系統開發和投入能力上尤為缺乏，因而也限制了企業在高技術產品發展上取得大的突破，對縮短與國際先進水平的差距帶來影響。當然，投入資金只是個基礎條件，還必須有技術、人才等多方面的保障才行。應根據國內市場需求，依靠科技進步，不斷調整產品結構。適應國際傳動技術產品工業向國際化發展趨向，對現有國內企業進