液压传动技术的应用和发展
一、液压传动技术的特点
1、优点
1）单位功率的重量轻、结构尺寸小、反应速度快。
2）大范围内实现无级调速，调速性能好。
3）能传递较大的力或转矩。
4）易实现功率放大。
5）操纵、控制调节比较方便、省力，易实现自动化。
6)液压系统易于实观过载保护；由于用油作为传动介质，故能自动润滑，元使用寿命较长
7)液压元件已标准化、系列化和通用化，便于设计和选用。液压元件的布置更换方便，成本较低。
2、液压传动技术缺点
1）传动效率低。
2）不易实现定比传动。
3）液压元件制造精度要求高，使用维护比较严格。
4）液压系统的故障原因有时不易查明。
5)对温度、和污染敏感。75%的故障是由污染引起。
6)液压系统庞大，系统、技术复杂，限制其使用范围
二、液压传动技术应用
（一）机床工业：目前机床传动系统中采用液压传动与控制的，如磨床飞铣床、刨床、拉床飞珩磨机、压力，机飞剪床及组合机床等；
(二)冶金工业：有电炉控制系统轧钢机的控制系统、平炉装料、转炉控制、高炉控制飞带材跑偏及恒张力装置、轧机板厚(AGC)、板宽和板型(CVC)液压伺服系统；
(三)工程机械：有推土机飞挖掘机、联合采煤机、隧道掘进机、压路机、凿岩机及桥梁启闭等；
(四)农业方面：有联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等，
(五)汽车工业：有全液压越野车、液压自卸式汽车、液压高空作业车、消防车(云梯车及消防照明)等；
(六)轻纺工业：有塑料注射机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机及纺织机等；
(七)船舶工业：有工程船舶(全液压挖泥船、打捞船、打桩船及采油平台)、水翼船飞气垫船及船舶辅机(起货机飞锚机、舵机、舱盖启闭及船底启闭、船队联接装置及防摇鳍)等。
八）其他：太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟飞船舶驾驶模拟器飞地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采用了液压技术。'
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三、液压传动技术的发展
液压传动技术主要的发展趋势
1 减少能耗，充分利用能量
减少压力能的损失：
减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。采用集成化回路和铸造流道，可减少管道损失，减少漏油损失。
减少节流损失，尽量减少采用节流系统来调节流量和压力。
采用静压技术，新型密封材料，减少摩擦损失。
改善液压系统性能。
2泄漏控制PU2M
泄漏控制是提高液压传动和电气、机械传动竞争能力的一个重要课题；
主要包括两个方面：防止液体泄漏到外部造成环境污染，防止外部环境对系统的侵害。
发展无泄漏(1eakfree)元件和系统：发展集成化和复合化的元件和系统，实现无管连接，研制新型密封和无泄漏管接头，电机和泵的组合装置(电机转子中间装有泵，减少泵轴封的漏油)。
注意解决系统的密封问题，如隔离式油箱，设计新型的活塞杆防护装置等。
3污染控制
发展封闭式密封系统。防止灰尘、污物、空气、化学物品侵入系统。建立有关保证元件清洁度的技术规范和研究经济有效的清洗方法。
改进元件设计，使之具有更大的耐污染能力，允许元件和系统承受各种污染物的侵蚀。
发展耐污染能力强的高效过滤材料和过滤器。
开发油水分离净化装置，排湿装置以及清除油液中气泡的滤油器，以清除油中所含的气体和水分。
发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量。
4 主动维护
发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发生。
液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，开发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件。
开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑，自校正，在故障发生之前，进行自补偿，是液压行业努力的方向。
5 机电一体化
电液伺服比例技术的应用将不断扩大。压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。
液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断，由于计算机的价格降低，监控系统，包括集中监控和自动调整系统将得到发展。
计算机仿真标准化，特别对高精度，“高级”系统更加有此要求。
电子直接控制液压泵，采用通用的标准化调节机构，改变电子控制器的程序，即可实现泵的各种调节方式。
提高液压元件性能，适应机电一体化需求。发展内藏式传感器，和带有计算机、有自我管理机能(故障诊断、故障排除)的智能化液压元件。
6 计算机技术的应用
充实现有的液压CAD设计软件，进行二次开发，要集中液压专家的经验和智慧，建立知识库信息系统，它将构成设计一制造一销售一使用一设计的闭式循环。
将计算机的仿真及实时控制结合起来，将模型放入“硬”件系统中，借此在建造实际样机之前，便可在软件里修改其特性参数，以达到最佳设计结果。
长远的目标：利用CAD技术全面开发液压产品从概念设计、外观设计、性能设计、可靠性设计直到零部件详细设计的全过程，并把计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助分析(CAE)，计算机辅助工艺规划(CAPP)，计算机辅助检验(CAl)，计算机辅助测试(CAT)和现代管理系统集成在一起建立计算机集成制造系统(CIMS)，使液压设计与制造技术有一个突破性的发展。
紧密与高新技术结合，特别是微电子技术、计算机技术、传感器技术等。
7 可靠性和性能稳定性继续提高
(1)新材料、新工艺、新结构的不断引入诸如工程塑料、复合材料、精细陶瓷、低阻耐磨材料、高强度轻合金以及记忆合金等新一代材料将逐步进入实用阶段。普遍减少由于粘附擦伤、气蚀而引起的损伤。
(2)系统可靠性设计理论将成熟并普及应用
合理地进行元器件选择匹配，尽可能地对可以预见的诸因素进行全面分析，最大限度地消除诱发故障的潜在因素。成为系统设计中必不可少的可靠性设计内容。
(3)强化、完善系统介质的过滤技术
研究证明：大于间隙的微粒进入是产生磨损的根本原因。不断强化和完善过滤技术是延长元器件使用寿命，保证系统工作可靠稳定的根本措施。
高精度过滤器（1—3um）；采用玻璃纤维等新材料、新结构的过滤器，可以有效提高纳垢容量，降低淤积程度，增强过滤效率。
8 增强对工作环境的适应性
(1)高度重视能耗控制技术
随着压力提高，能耗控制更加重要，涉及到液压技术的进一步发展前景问题。
(2)进一步降低工作噪声
降噪、隔噪结构并用的泵电机全封闭式动力组合，可望取得降噪声优良效果。
系统降噪的关键是提高设计水平，引入动态设计概念。当然，减冲、无冲击、动作时间可调的电磁切换。
(3)改善代用介质的性能及其适应性研究
(A)环保介质目前已被证明在一定条件下可用的有天然酯或合成酯及植物油两大类。
以菜油为代表的植物油类较理想，这是一种有应用前景的环保介质。
(B)水基介质是一种十分有前途的抗燃介质，包括水—乙二醇、水油乳化液、高水基介质(HWBF)等几种。提高稳定性和重要的品质指标，逐步推广应用。国际上还在继续开发其他高品质抗燃介质，如抗燃性极好的氯三氯乙烯(CTFE)已在军事装备中应用。
(C)“电流变”液体是一种固体粒子混合于基础液体中的两相悬浮液。在电场作用下，它具有可灵敏控制的液固态之间相互迅速转换的电流变效应。实现以电流变液体为介质的控制，流动阻抗可以直接感受电场信号而调节变化，这种具备特有性质的液体一旦研究成熟，将会引起液压技术一场重大的变革。
(D)材质适应性研究是代用介质、新兴介质使用过程中，不可回避的技术问题。首先是密封材料，还有最适宜的摩擦副材料等，需要进行大量耗时的试验，选择寻求相容性好的材料，摈弃不能用的材料。
(4)发展横向派生系列产品
联接尺寸标准化，核心零件通用化，发展横向派生系列产品是满足各种环境下，市场不同层次的多样化需求的最经所有效办法。例如同规格的电磁阀，除基型外，可以派生高压、高速、低能耗、低噪、无冲击、适合水基介质用等系列的品种，任由用户选用。
9 高度集成化，提高元器件的功能密度
(1)单功能元件的组合向多功能元件发展
仅仅改变分离式元件阀体外形，按功能需要组合成的集成式多功能元器件是集成化的初级形式。从工作原理看仍然与分离元件类似，如叠加阀块等，其组合程度和结构紧凑性受到很大限度。
多功能阀是着眼于功能核心部分阀芯的彻底改造，利用压力、压差、流量信号的变化，通过不同部分的相对运动来实现不同的功能。外形类似单功能元器件，因此能使结构高度紧凑。如用于工程机械闭式泵——马达系统的一种多功能阀，能够完成单向补油高，压溢流、旁路和压力释放四种功能。
(2)集成器件子系统化
以具有代表性功能为目标而组成的集成化器件，或是具有一定的功能灵活性，或是甚至包括能量转换元件泵或缸等，具有较强的通用性。使用户只需联上执行机构或动力源，就能组成性能优良的系统。极大地方便了用户。这种模块式子系统化的集成器件，使得系统和元器件的界线日益模糊。也有利于提高用户的技术水平。
如插装阀向集成控制块和功能扩展块的形式发展就是一例。由阀芯、阀套、弹簧构成的插装阀核心组件是高度简化、通用性极强结构形式。只需配备适当的先导控制元件和阀体、阀套部分就能形成各种液压系统。显然，比之用十分成熟的单一功能常规元件联接成系统，涉及技术问题更多。只有制造厂家自己把技术含量高的部分承担起来，发展相对独立，有一定灵活性的功能块。用户可以提出订货要求，买来就用，才有利于促进插装阀技术的发展。
又如以泵为核心的动力源集成子系统；以液压马达或缸为核心的集成子系统；甚至包括电机、泵、缸在内的、结构十分紧凑的整体式液压动力装置等，均以各具特色的形式逐步问市。
(3)强化电子部分，开发智能型一体化器件
． ?集成电路的发展使得弱电控制部分逐步从控制柜中移出，包括A／D、D／A转换、整流、放大电路等，直接集成于液压元器件内，形成功能密度极高的一体化器件，便于直接与计算机接口。甚至把小型微处理器集成于泵控制电路中，在操纵指令和比例阀间加设智能电子器件，不仅可实现各种灵活的调节方式，且可使它们可以修正人为控制信号，实现合理分配功率，自动保持最佳工作状态；实现软启动和制动等附加智能功能。
10 发展轻小型器件和微型液压技术
鉴于航天、航空、潜艇、轿车、机器人、医用器械等等特殊应用部门对液压技术的需求不断增加，它们共同的特点是安装空间狭小，需求低附加质量、高功率密度，响应频带宽，速度快。只有大力发展轻、小、微型液压技术，才能满足这种对液压技术的挑战和苛求。
(1)提高轻小型器件的功率密度
如小型叠加阀、小通径(6，10mm)螺纹式插装阀均已先后问世。插装阀原只是用于大流量的一种阀类，如今已突破不小于16mm通径界线，而且压力级别不断提高，有望达到50MPa以上。用少数几种零件就可组成结构紧凑，可靠性高的各种轻小型高功率密度的油路块，他们使用很方便。
(2)微型液压技术领域的开发
微型液压技术领域中的问题采用常规的结构和方式已不能解决，它将面临结构材料、工艺、装配、检验等等一系列有待研究解决的新课题。
冶金机械
主要向大型化、连续化、高速化和自动化方向发展。要提高产品性能，高效节能，用微电子技术改进传统产品，发展机电一体化产品，提高设备使用可靠性和易维修性，提高作业效率，改善操作性能和保护环境等，对液压系统和元件要求如下：
高精度和高响应。提高电液位置控制系统精度和力控制系统精度，如的精度和响应速度。
提高各类元件可靠性。电磁阀类元件要求寿命达到1000万次以上。
提高电液伺服阀和比例阀精度(减少滞环和提高直线性)、频响和可靠度。
机电一体化。发展内藏电子控制器的电液伺服驱动马达、伺服缸等电液伺服元件。
广泛采用集成化(插装阀、叠加阀)和复合化元件及系统，减少占地空间和防止外漏。
易维修性，实现液压系统故障诊断。
适应IS014000环境保护标准要求，应用水压技术。
液压系统的污染控制,
综合上述，为适应机械产品向高性能、高精度和自动化方向发展需要，液压产品主要发展方向是：节省能耗提高效率；提高控制性能以适应机电一体化的发展；Qg8F
提高可靠性、寿命、安全性和维修性；适应环境保护(降低噪声和振动、无泄漏)。
