液压技术创新及发展趋势毕业论文.doc

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1、摘要液压传动和控制由应用电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术及新工艺 、新材料等后取得了新的发展，使液压系统和元件在技术水平上有很大提高。本文从液压技术现状、液压现场总线技术、水压元件及系统、液压节能技术等方面介绍液压技术创新及发展趋势。指出液压传动向自动化、高精度 、高效率 、高速化、高功率 、小型化、轻量化方向发展，是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。关键词：液压技术；创新；节能；发展趋势In this paperHydraulic transmission and control by the application of electronic technology,

2、computer technology, information technology, automatic control technology and new technology, new materials has made a new development, make the hydraulic system and components in technical level has greatly improved. This article from the hydraulic technology present situation, the hydraulic field

3、bus technology, hydraulic components and systems, hydraulic energy saving technology introduced from the aspects such as hydraulic technology innovation and the development trend. Points out that the hydraulic transmission to automation, high precision, high efficiency, high speed, high power, minia

4、turization, lightweight direction, is continuously improve it and electric drive and mechanical drive competition ability of the key. Key words: hydraulic technology; Innovation; Energy saving; The development trend 13目录摘要1绪论3第一章液压技术的现状41.1 液压元件41.2 系统集成与控制技术41.3 密封技术5第二章液压技术的创新发展62.1液压现场总线技术62.1.1液

5、压现场总线技术的定义62.1.2现场总线技术在液压系统应用中的特点62.2水压元件及系统72.2.1水压传动技术概述72.2.2水压传动技术特点72.2.3水压传动技术的应用及展望82.3液压节能技术8第三章现代液压技术的应用103.1液压技术在风力发电领域中的应用103.3液压技术在工程机械领域中的应用143.4液压技术在海底作业领域中的应用143.5液压技术在矿山机械领域中的应用153.6液压技术在日常设施领域中的应用15第四章液压技术发展趋势174.1 可靠性和性能稳定性逐渐提高174.2 增强对环境的适应性、拓宽应用范围174.2.1减少能耗,充分利用能量184.2.2主动维护184.

6、2.3机电一体化194.3目前，液压传动发展的动向194.4发展趋势194.4.1 减少损耗，充分利用能量194.4.2 泄漏控制194.4.3 污染控制204.4.4 主动维护204.4.5 机电一体化20结论22参考文献.23致 谢24绪论技术创新及其管理是当今管理科学的重要学科，对于提高国家、地方和企业的科技竞争力，实现可持续发展具有十分重要的意义。无论是发达国家还是发展中国家，都非常重视对这一问题的研究。20世纪80年代初，我国开始重视技术创新理论问题的研究，研究范围包括技术创新的模式、机制，技术创新的扩散，产创新和技术创新经济学，技术创新的区域研究以及有关技术创新的政策、体系等诸多方

7、面。经过20多年的研究，人们已经注意到创新在生产各个方面所起的关键作用 ，并将创新作为企业、产业和国家竞争获胜的中心环节。近年来，流体动力传动由于应用了电子技术、计算机技术 、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料等后取得了新的发展，使液压气动系统和元件在技术水平上有很大提高。它已成为工业机械。工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。而其向自动化高精度高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向发展，是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。为了保持现有的良好发展势头，必须重视液压传动固有缺点的不断改进和创新，走向2 l世纪的流体传动除不断改进现有液压气动技术外，最重要的是移植现有的先

8、进技术，使流体技术创造新的活力，以满足未来发展的需要。 第一章液压技术的现状20世纪是液压技术快速发展的一个世纪。从20世纪初的矿物油作为动力传递介质概念的引入，到柱塞泵、三大类阀的发明，到四、五十年代电液伺服阀的发明和电液伺服控制理论的确立，再到1970年代插装阀及比例阀的发明，这些都是液压技术领域极具革命性的技术进步。经过将近一个世纪的发展，液压技术在机械结构及流体原理方面已很少再有创新。但液压技术却从与之相关的技术中得益良多。正如1998年德国国际流体技术年会(IFK)上引用的数据表明：近20年来，液压技术的发展来源于自身的科研成果仅约20，来源于其他领域的发明占50，移植其他技术成果占

9、30。液压技术正是在汲取与其相关技术并与替代性技术的竞争中得以发展的。可以说，电气传动与机械传动不单纯是与液压技术相竞争的技术，其互相的融合也正是技术发展、完善的一种方向。就目前而言，液压技术主要在以下领域中拥有不可替代的作用：需要大功率传递、要求功率重量比大的场合；需要高动态响应的场合。下面从液压元件、系统集成与控制、密封技术等方面分别阐述液压技术的现状。1.1 液压元件液压元件近年来的主要成果：（1）元件的小型化、模块化元件的小型化，如电磁阀的驱动功率逐渐减小，从而适应电子器件的直接控制，同时也节省了能耗。元件的功能日益复合，如螺纹插装阀的大量运用，使系统的功能拓展更灵活。（2）节能化变量

10、泵在国外的研发已日趋成熟。目前，恒压变量、流量压力复合控制，恒功率比例伺服控制等技术已被广泛地集成到柱塞泵上。节能、减少系统发热已成为系统设计时必须考虑的问题之一。值得一提的是变频调速技术得到了足够的重视1.2 系统集成与控制技术（1）比例阀技术比例阀的发展主要在频宽的增大及控制精度的提高上，以期性能接近伺服2阀。同时，比例阀又沿着标准化、模块化及廉价的方向发展，以促进其应用。前者如Bosch 的带位置反馈的比例伺服阀，其性能已很接近电液伺服阀的性能。后者如螺纹插装式比例阀，在某些工程机械中得到了运用。（2）电液伺服技术电液伺服阀是最早将液压技术引入自动控制领域的功臣。但电液伺服阀的结构自发明

11、以来，就少有改进。除了在传统的需要特别高频响的场合外，其传统地位正日益受比例技术的挑战。MOOG 公司也开始生产与比例阀类似的采用永磁式线性力马达的直接驱动式伺服阀（DDV）。（3）控制理论控制理论是该领域最为活跃的一个分支。液压控制系统正从不断发展的自动控制理论中得益，并不断丰富自控理论的实践。目前，自适应控制、鲁棒控制、模糊控制及神经网络控制等均得到了不同程度的运用。1.3 密封技术自从液压技术诞生以来，泄漏一直是困扰着业界人士的一大难题。伴随着泄漏的是：矿物油的浪费及对环境的污染、系统传动效率的降低等等。在静密封领域， 橡胶类密封件拥有不可替代的地位，当然，根据应用场合（如温度）的不同，

12、又有丁腈橡胶及氟橡胶之分。在动密封领域，聚四氟乙烯（PTFE）已拥有不可动摇的地位。近年来，密封技术的进步也主要集中在PTFE 的使用方面。随着对材料及密封机理的深入了解，已可以在PTFE 中有针对性的添加某些材料以达到提高性能的要求。国外许多大的密封件公司均有针对不同应发已日趋成熟。目前压变量、流量压力复合控制，恒功率、比例伺服控制等技术已被广泛地集成到柱塞泵上。节能、减少系统发热已成为系统设计时必须考虑的问题之一。值得一提的是变频调速技术得到了足够的重视。采用定量泵变转速的方案是与恒转速变量泵相异的种思路。目前的研究尚处于初步阶段。 （3）新材料的应用新材料如陶瓷技术的使用是与非矿物油介质

13、元件的要求及提高摩擦副的寿命联系在一起的。目前，已有德、英、芬兰等国的厂商在纯水液压件上使用了该项技术。新型磁性材料的运用是与电磁阀、比例阀的性能提高结合在一起的。由于磁通密度的提高，可以使阀的推力更大，其直接作用便是阀的控制流量更大，响应更快，工作更可靠。（4）环保环保的要求体现了现代工业的人文关怀。环保的液压元件应当至少无泄漏及低噪声，这也是液压元件发展的一个永恒的主题。（5）非矿物油介质元件非矿物油介质元件是应用于特殊场合的元件，如要求耐燃、安全、卫生，此时就需要考虑采用高水基或纯水元件。能源危机催生了该类元件的诞生，但目前的发展动力可能更大程度上与环保、工作介质的廉价及其安全性相关。目

14、前，丹麦的Danfoss 公司提供了成套的NESSIE系列纯水液压元件，已在食品等行业得到了运用。第二章液压技术的创新发展2.1液压现场总线技术 2.1.1液压现场总线技术的定义 现场总线是连接智能化仪表和自动化系统的全数字式、双向传输 、多分支结构的通信网络。现场总线控制系统简化为工作站和现场设备两层结构，它可以看作是一个由数字通讯设备；和监控设备组成的分布式系统从计算机角度看，现场总线是一种工业网络平台；从通信角度看，它是一种新的全数字串行、双向、多路设备的通信方式；从工程角度看，它是一种工厂结构化布线。随着现代制造技术的快速发展，流体控制技术和电子控制技术的结合越来越紧密，在液压领域越来

15、越多的人开始使用或关注总线技术在液压系统中的应用，液压技术人员也越来越感受到现场总线技术的优越性。液压系统是在液压总线的供油路和回油路间安装数个开关液压源，与其各自的控制阀、执行器相连接。开关液压源包括液感元件、高速开关阀、单向阀、液容元件。根据开关液压源功能不同，它可组合成升压或降压增流型开关液压源。由于将开关源的输入端直接挂在液压总线上，通过高速开关方式加以升压或降压增流。该系统克服了传统液压系统无法实现升压以及降压增流的问题，最终输出与各执行器需求相适应的压力和流量。2.1.2现场总线技术在液压系统应用中的特点 ( 1 )经济性。任何一种新技术新产品的开发与使用，其成本是首先需要考虑的因

16、素之一，总线技术也不例外。设计开发总线技术产品的初衷之一就是降低系统及工程成本。所以，应用单位使用总线产品和供应商提供产品的第一前提应该是以降低总线系统的使用成本为目的。 ( 2 )按 I E C 6 1 1 3 1 3标准的柔性化程序，易学、易懂，可操作性强。( 3 )可靠性、可维护性。现场总线技术采用总线代替一对一的 I O连线。对于大规模 I O系统来说，减少了由接线点造成的不可靠因素，同时系统具有在线故障诊断，报警记录功能；可完成现场液压系统的远程参数设定 、 修改等参数化工作，增强了系统的可维护性。 (4)友好的人机对话界面，可方便进行液压系统的参数修改和故障监控。(5)满足所有有关

17、人身安全 、电磁兼容、抗冲击及抗震动的重要标准。(6)相对于传统的液压比例控制系统更具有其价格竞争优势。2.2水压元件及系统 2.2.1水压传动技术概述 用水作介质的液压元件古而有之，最早的液压设备就是用水的。今灭随便一个洗车店里都装备了带容积式泵的高压清洗机这样的水液压设备。但后来所谓“水压机”的介质中也添加了许多东西以满足方方面面的性能要求，其实是一种乳化液。后来发展的“难燃液压液”有几种也是水基的。在某种意义上，液压技术的发展是一个元件与工作介质互相适应和协调发展的历史。液压介质性能水平的提高对于现代液压技术的发展功不可没。现在所谓的水液压元件企图用普通水或天然海水作为介质，所有技术难点

18、就都集中到了元件本身。液压元件的发展越来越依赖于材料科学和制造技术的进步，这在水液压元件中体现得尤为突出。在现代技术条件下，造出能在密封、润滑、抗蚀等性能方面适应纯水甚至海水介质的液压元件是可能的，当然由于无法同时改进介质的相关特性，水液压装置的性能，特别是性价比较高之元件和介质都经过多年“磨合”和优化的传统液压装置会大打折扣，一般也只能在水的冰点以上才能运行。水上和水下作业 的船只和装置上，以及用高压水工作的设备中(如高压水清洗、切割设备、消防设备和艺术喷泉等)，使用直接从外界吸水和向外排水的开式循环的水液压系统有其必要性和合理性。 水压传动技术就是基于绿色设计和清沽生产技术而重新崛起的一门

19、新技术。是新型工业化发展进程中出现的一门绿色新技术。由于水具有清洁、尤污染、廉价、安全、取之方便、再利用率高、处理简单等突出优点，用其取代矿物油作为液压系统工作介质时不仅能够解决未来因石油枯竭带来的能源危机，而且能够最大限度地解决因矿物油泄漏和排放带来的污染与安全问题，最符合环境保护以及可持续发展的要求，使得人们开始重新考虑和认识到将这一清洁能源作为液压系统工作介质的重要性，并已引起人们的普遍关注，成为现代水压传动技术发展的最直接动力。 2.2.2水压传动技术特点( 1 )资源丰富，来源广泛，再利用率高。水是地球上最为丰富且与世共生的资源，在水压传动系统应用的整个周期内，可多次回收，重复使用，

20、且不易变质( 2 )水是一种无毒无污染资源，对人体和环境尢害。有利于提高T作环境的舒适性和安全性 ，排除的液体不需作任何处理即可直接排放 ，从根本上消除油压传动系统冈泄漏和排放 而造成的牛产与环境污染。( 3 )阻燃性好，安全性高。特别适合高温、核辐射和明火等场合下的应用 ，有效地解决油压传动所带来的易燃 、易爆 、油蒸汽对人体的危害等安全问题以及核辐射造成的液油变质和放射性污染等问题。( 4 )处理技术与工艺简单 ，系统 的运行与维修费用低。水长时间使用不会变质，使用前后的水处理简单；而且系统在航运、水下作业、潜艇等水环境下工作时，不用油箱 、冷却装置，大大简化了系统。52.2.3水压传动技

21、术的应用及展望随着科学技术的进步，水压产品及技术取得了较大的进展，目前，不仅水压泵形式增多了，符合ISOCETOP连接尺等各标准规格的各种阀，甚至叠加阀、比例阀和连续可调的流量控制阀都形成了产品系列，配套用的液压缸、油箱、接头零件、密封件等也一应俱有，而且在专家的指导下，用户可以根据自己的需求进行系统配组。正式推出了多种工作压力为l621MPa的作为成套机械和设备用 的独立产品(动力站和控制阀)。在欧、美水压传动开始广泛进入食品工业、医药、化学、造纸木材加工、海上作业、核能工业、消防、工程、地质钻探、环境工程等一些对安全 、清洁、环境无害要求较高的行业。一些量大面广的街道和路面清洗车以及新的铁

22、路机械中的应用，加上传统的钢厂轧机和水压机等应用正在扩大。可见水液压作为一种更符合环保要求的传动技术，将会使流体技术在与电传动技术的竞争中得到新的支持。随着新材料、新技术的不断涌现，必将推动水压技术的发展，逐步地取代现有的油压传动系统。可以预见，水压传动这一在第一次工业革命中兴起的古老技术，通过创新发展终将成为与电气、油压、气动并列的第四种传动技术。2.3液压节能技术液压传动系统能量损失包括各元件中运动件的机械摩擦损失 、泄漏损失溢流损失、节流损失、输入和输出功率不匹配的无功损失几方面。机械摩擦损失、泄漏损失所占比例与所选元件本身的机械效率 、容积效率 、介质粘度、回路密封性以及系统组成的复杂

23、程度有关；溢流损失、节流损失所占比例与回路和控制形式有关；而输入和输出功率不匹配的无功损失所占比例与控制策略有关。因此节能是液压技术的重要课题之一，随着节能和环保要求的日益高涨，有效活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。综观国内外液压技术发展历程，无时无刻不伴随节能的需要及创新。 (1)二次调节系统。二次调节静液传动系统由恒压油源、二次元件(液压泵 马达)、工作机构和控制调节机构等组成。二次调节系统是工作于恒压网络的压力耦联系统，通过调节二次元件斜盘倾角来改变二次元件排量，以适应负载转矩的变化，使负载按设定的规律变化。系统中的压力基本保持不变，二次元件直接与恒压油源相连，在系统中没有原理

24、性节流损失，从而提高了系统效率。另外，蓄能器的加入，不但抑制了压力限制元件发热所引起的功率损耗。而且还通过回收 、释放液压能有效提高液压系统的工作效率。 (2)电液负载感应系统。负载感应就是将变化的负载压力反馈到压力补偿装置或液压泵的变量调节机构 ，使液压系统压力 与负载压力相适应 ，消除了系统压力过剩，由于负载感应装置与变量泵的变量调节机构联系在一起，使变量泵的流量 与负载流量相适应，系统不会产生过剩流量。(3)定量泵加变频调速电机电液系统。交流变频调速液压系统避免节流损耗和溢流损耗，另外，交流变频调速液压系统还大大提高了原动机异步电动机的效率，并显著改善功率因数，是其它液压调速方式所无法比

25、拟的。利用变频器改变泵的转速，使泵的输出流量与系统所要求相适应，可以使溢流损失降至最低，有效地节约了能量。交流变频调速液压系统在大功率间歇运动的调速系统中，其优越性更为显著。(4)尽可能地节省空间。采用无油压控制阀可以减少系统装置空间，依据闭回路的构成使油箱小型化，减少发热量从而不须使用冷却器。例如，采用伺服马达使液压泵正反转向，不必使用方向、流量 、压力控制阀也能达到控制的效果。采用闭回路系统，可以自我形成油量补偿机能，混合式伺服系统可以使油箱控制在储存最小作动油的状态下作功，体现油箱小型化的优点。由于只在需要时使液压泵输出必要的流量，从而将发热源控制降至最低，也就无需再加装冷却器。因为不需

26、冷却水的循环以及减少作动油的消费量，所以也能节省资源。另外，降低噪声也依然重要。(5)一体化构造。将液压泵 、马达、油箱、油量补偿回路构成为一体，形成无配管的一体构造。(6)省电节能的液压系统设计。高的响应速度、高的控制精度和重复精度的比例阀、比例泵、伺服阀的应用；由转速叮调的伺服电机+柱塞泵、伺服马达螺杆驱动、蓄能器 +高速伺服组成闭环同路控制油电式高速注塑机液压系统设计和应 用。有高低压双联或多联式泵、变量泵、蓄压器系统等的推出：针对阀控电液系统有较大能量损失的问题，推出了泵和电液比例阀结合的负载感应型，泵和比例压力、比例流量控制阀结合的注塑机电液控制系统。7第三章现代液压技术的应用在工业

27、各领域，如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草领域等，液压传动技术已成为基本组成部分。在尖端技术领域如核工业和宇航中，液压传动技术也占据着重要的地位。 目前 , 它们分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时 , 由于与微电子技术密切配合 , 能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率并加以准确的控制 , 从而更使得它们在各行各业中发挥出了巨大作用。 应该特别提及的是, 近年来, 世界科学技术不断迅速发展 , 各部门对液压传动提出了更高的要求。液压传动与电子技术配合在一起

28、, 广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震予测及各种电液伺服系统 , 使液压传动的应用提高到一个崭新的高度。3.1液压技术在风力发电领域中的应用 风力发电机中的风机是有许多转动部件的。机舱在水平面旋转，随时跟风。风轮沿水平轴旋转，以便产生动力。在变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况。在停机时，叶片尖部要甩出，以便形成阻尼。液压系统就是用于调节叶片桨矩、阻尼、停机、刹车等状态下使用。驱动系统 风力发电机使用两个驱动系统，即制动系统(偏转器和主轴一高速轴回转系统)和叶片角度控制及机舱偏转器回转控制系统。制动系统用液压控制，而叶片和偏转器的控制则用液压或电气驱

29、动方式。采用那一种传动的争论在风力发电机的设计中也不例外。至于采用液压还是电气来控制叶片角度的输出功率、速度或频响，一般取决于制造厂家的经验而定。变桨控制系统 叶片角度（变桨）控制系统设计时主要应考虑当风力发电机遇到像台风等强风力时，机组能立即停止运行，以使电源中断，而此时的叶片需要控制在和风向相平行的位置上，确保叶片不再转动，电源中断后，机组的能量贮存系统开始工作，如液压蓄能器或蓄电池。用液压控制时，用液压直线驱动器(液压缸)，用电气控制时，采用电气回转式驱动器。装在主轴内的液压直线驱动器，及停止时应用的蓄能器也装在轴内。 国外液压直线驱动器是将液压、电子、电气的优点融合在一起的液压直线驱动

30、装置（Electro-hydraulic system），简称Hybrid 系统，这种系统节能是值得提倡。 这种由液压缸、液压泵、AC 马达、蓄能器、电磁阀、传感器和动力源组成的集成式电气液压伺服驱动系统具有动态性能好，输出功率大，电气安装性和维护性好等优点。它可以降低液压系统的缺点，如漏油和油污染的影响，使可靠性得到显著提高，而当电力中断时，又能充分显示出液压传动的优点，即和液压缸串联的液压缸，从蓄能器获得供油，使叶片迎风面和风向平行，使叶轮停止转动。液压系统由带位置传感器的液压缸和双向供油的齿轮泵直接供油，中间没有阀，减少了压力损失和漏油点，这种系统比伺服控制系统节能40以上。 除上述Hy

31、brid 系统外，在国外，叶片角度控制和偏转器回转也有采用直线式电液伺服比例液压缸和回转型液压比例伺服驱动马达的。这些系统具有动静态性能好，寿命长等优点，但在节省能耗和油液污染度等方面较Hybrid 系统差。 目前世界各大公司提供的风电液压系统，广泛采用比例伺服闭环控制系统。AAAA美国Parker 公司为风力发电提供各种液压元件和成套风电系统(包括制动、偏转器和叶片角度等的控制系统)。角度控制系统由特殊设计的液压缸组成，装在风轮轮毂内，液压缸内装有位置传感器，缸上还集成了所需的液压阀，每台风电设备都设有二三套独立的角度控制系统(每个叶片一个)。该系统具有高可靠性和安全性，动静态性能好，维护方

32、便，泄漏少等优点。系统采用高性能比例伺服控制可以由模拟信号或数字信号控制。Parke 公司提供的阀总成预先都经过严格验，可减少安装调试时间，降低成本，还可节省运行维护费用。液压源由过滤性能良好的单独液压站提供。偏转器回转系统具有良好的保持叶片正确与风向对中，使风力发电具有良好的性能。Parker 公司可提供电控和液压控制两种系统，液压系统可实现更加紧凑的直接驱动，还具有良好的过载保护，避免部件损坏，系统采用闭环比例伺服控制，动态和静态性能好。Parker 公司为和上述三个系统配套，还提供独立的过滤性好并可在停电故障时，由蓄能器提供的液压动力源，保证安全停止和机组安全。 美国伊顿（Eaton）公

33、司在风力发电液压控制系统方面做了不少研究工作，所提供的风轮叶片角度闭环比例控制系统可承受高温、低温的工作条件，系统的动静态性能好、位置精度高。德国博世力士乐公司是欧洲风力发电液压系统和电气系统的供应商，可以成套提供机组用的增速齿轮箱、制动系统、风轮叶片控制系统、偏转器控制系统。根据用户需要可提供电气控制系统和液压比例伺服闭环系统。液压驱动系统已广泛用于大型风力发电机组。113.3液压技术在工程机械领域中的应用液压式可变高频冲击锤在海洋和地质勘探领域具有非常好的应用前景。一般振动冲击锤的激振频率为1020 Hz，而日本新近推出的液压式可变高频冲击锤激振频率可达60Hz并可在施工中根据现场的实际情

34、况改变激振频率和振幅，同时可实现优化振动及工况要求。目前国内研制的液压振动设备的激振频率可在10100 Hz范围内随意调整。并能和相应的设备组合使用，既可进行水下作业又可用于矿山作业。液压式可变高频冲击锤的工作原理：来自专用液压泵站的高压油通过三级伺服阀与激振液压缸相结合，其激振频率和振幅由控制台控制。控制台以电气信号的形式设定。可根据实际工况进行调节。激振液压缸为开环控制，不设位移传感器，在此状态下若柱塞触到限制挡块就不能高效率作业。为使激振液压缸经常处于激振器中心附近保持振动。在结构上将其与定位液压缸设计成整体式。定位液压缸上装有称为定位阀的方向控制阀，液压缸的位移不采用机械式伺服阀。当液

35、压缸发生位移时。定位阀将缸上的运动部件利用油的吸排压力将其反馈供给定位液压缸，以实现控制。但如果定位阀的灵敏度高，激振缸和定位缸经常会产生相反的力这样就会导致能量利用率的降低。解决这一问题的措施是：对定位阀设置一定的重叠量，定位液压缸与集流腔连通，将定位系统的增益调整在低水平。液压式振动冲击锤的结构特征是：采用一般的伺服阀得到高频振动冲击，达到其开采矿石的目的，它主要取决于该装置控制系统和液压、机械部分所构成的要素。控制上的因素，一方面液压式可变高频冲击锤的输出能量大，最大输出可超过3 t，要使此等级的液压缸以主频60 Hz运动。伺服阀的流量必须在400 Lmin以上。因此选用满足此流量的62

36、6F高速型伺服阀，构成一般的定位系统。3.4液压技术在海底作业领域中的应用随着水下机器人技术的发展，其功能越来越强，已经不再局限于观察型，作业型的水下机器人更有发展空间和市场。在整个作业工具里，机械手是用途最广，最复杂的部件，灵活的机械手有助于水下机器人出色地完成作业任务。水下机械手分为开关手和关节手，其中关节手最为灵活，其控制系统也最为复杂。深海液压主从式机械手控制器是一个比较复杂的系统，可靠性要求高。该控制器运行稳定。机械手动作精度、速度满足使用要求。所控制的机械手具有大腕、小腕、肘、肩、肩转和手抓等6个自由度。液压驱动元件是由伺服阀来实现。系统中使用了5个伺服阀和一个电磁阀。机械手控制器

37、通过液压阀，进而间接控制液压执行元件油缸和马达，达到控制机械手完成既定的任务。深海液压主从式机械手控制器可以应用在我国作业型水下机器人和载人潜水器上。3.5液压技术在矿山机械领域中的应用新型的液压挖掘机具有重量轻、体积小、结构紧凑、传动平稳、操纵简单、以及容易实现无级变速和自动控制等一系列优点，其y性能正向着高效率、高可靠性、安全节能及自动化、智能化的方向发展。液压挖掘机工作装置是由动臂、斗杆、铲斗和液压油缸等构成的连杆机构，通过电液控制系统控制液压油缸的伸缩来实现运动控制。并在作业过程中，采用通过电磁比例先导阀控制多路换向阀的方法。液压的广泛应用在该领域使其工作时间大大缩短，劳动强度降低，操

38、作简便。3.6液压技术在日常设施领域中的应用液压电梯具有承载重量大和运行平稳的优点，由于梯式液压电梯采用r层叠式导轨的运动形式，滑轮式液压电梯采用了组合式滑轮组的运动形式，所以均可克服传统液压电梯提升行程短、速度慢的缺点；此外，梯式液压电梯的液压缸安装在一个特殊结构运动导轨中，滑轮式液压电梯的液压缸安装在滑轮组中，均非传统液压电梯液压缸的坑道安装方式，从而降低了安装成本，提高了电梯强度和可维修性。由于梯式液压电梯采用链条式啮合传动，在电梯结构大小相同的情况下，比滑轮式液压电梯有更大的承载力，但其结构略显复杂，且链轮运动导轨为非标准设计，需要专门加工制造，成本较高，影响批量生产。滑轮式液压电梯结

39、构设计相对简单，受力部位集中。所有的零部件都是标准件，可以成批生产，经济性好；但在电梯结构大小相同的情况下，承载力不如梯式液压电梯。第四章液压技术发展趋势现代液压技术与微电子技术、计算机控制技术、传感技术等为代表的新技术紧密结合，形成一个完善高效的控制中枢，成为包括传动、控制、检测、显示乃至校正、预报在内的综合自动化技术。它是中大功率机械设备实现自动化不可缺少的基础技术，应用面极其广泛。下面从考查其主要服务领域需求人手，来展望液压技术的发展趋势。 4.1 可靠性和性能稳定性逐渐提高 可靠性和性能稳定性是涉及面最广的综合指标，它包括元、器、辅、附件的可靠性，系统的可靠性设计、制造以及可靠性维护三

40、大方面。随着诸如工程塑料、复合材料、高强度轻合金等新材料的应用，新工艺新结构的出现，元、器件性能的可靠性得以大大增加。系统可靠性设计理论的成熟与普及，使合理地进行元器件的选配有了理论依据。此外，过滤技术的完善和精度的提高（过滤器精度可达1一3 m ，而典型现代液压元件的动态间隙为0 .5一5 m ) ，除了能彻底清除固体杂质外，还能分离油中的气体和水分。在线实时油污检测器和电子报警逻辑系统的应用，使得液压系统的维护从过去的简单拆修发展到主动维护，对可预见的诸因素进行全面分析，最大限度地提前消除诱发故障的潜在因素。 4.2 增强对环境的适应性、拓宽应用范围 液压传动虽然具有很多优点，但由于存在着

41、发热、噪声、工作介质污染等不尽人意的地方，使其应用受到某种程度上的制约。面对环保意识越来越强的未来，应采取相应措施逐步解决和改善以上问题由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专将集中在以下几个方面： 4.2.1减少能耗,充分利用能量 液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要

42、反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题： 减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。 减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免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，减少磨擦损失。 发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。 改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。 为及时维护液压系统，防止

43、污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 4.2.2主动维护 液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知

44、识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。 另外，还应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，进市补偿，这是液压行业努力的方向。 4.2.3机电一体化 电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下： 电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液

45、压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,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。 发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。 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节系统将得到发展。 计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发

46、展。 4.3目前，液压传动发展的动向节约能源,发展低能耗元件,提高元件效率。 发展新型液压介质和相应元件,如发展高水基液压介质和元件,新型石油基液压介质。 注意环境保护,降低液压元件噪声。 重视液压油的污染控制。 进一步发展电气液压控制，提高控制性能和操作性能。 重视发展密封技术，防止漏油。 4.4发展趋势4.4.1 减少损耗，充分利用能量液压技术在将机械能转换成压力能及反转换过程中，总存在能量损耗。为减少能量的损失，必须解决下面几个问题：减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失；减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量；采用静压技术和新型密封材料，减少摩擦损失；改善液压系统性

47、能，采用负荷传感系统、二次调节系统和采用蓄能器回路。4.4.2 泄漏控制泄漏控制包括：防止液体泄漏到外部造成环境污染和外部环境对系统的侵害两个方面。今后，将发展无泄漏元件和系统，如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，电机油泵组合装置等。无泄漏将是世界液压界今后努力的重要方向之一。4.4.3 污染控制过去，液压界主要致力于控制固体颗粒的污染，而对水、空气等的污染控制往往不够重视。今后应重视解决：严格控制产品生产过程中的污染，发展封闭式系统，防止外部污染物侵入系统；应改进元件和系统设计，使之具有更大的耐污染能力。同时开发耐污染能力强的高效滤材和过滤器。研究对污染的在线测量；开发油水分离净化装置和排湿元件，以及开发能清除油中的气体、水分、化学物质和微生物的过滤元件及检测装置。4.4.4 主动维护开展液压系统的故障预测，实现主动维护技术。必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的开发研究，建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机和知识库中的知识，推算出引起故障的原因，提出维修方案和预防措施。要进一步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、自校正，在故障发生之前进行补偿，这是液压行业努力的方向。4.4.5 机电一体化机电一体化