液壓傳動是以流體作為工作介質(zhì)對能量進(jìn)行傳動和控制的一種傳動形式。利用有壓的液體經(jīng)由一些機(jī)件控制之后來傳遞運(yùn)動和動力。相對于電力拖動和機(jī)械傳動而言,液壓傳動具有輸出力大,重量輕,慣性小,調(diào)速方便以及易于控制等優(yōu)點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械,建筑機(jī)械和機(jī)床等設(shè)備上。
由于要使用原油煉制品來作為傳動介質(zhì),近代液壓傳動技術(shù)是由19世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的,最早實(shí)踐成功的液壓傳動裝置是艦船上的炮塔轉(zhuǎn)位器,其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床,一些通用車床到20世紀(jì)30年代末才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間,在一些兵器上用上了功率大,反應(yīng)快,動作準(zhǔn)的液壓傳動和控制裝置,大大提高了兵器的性能,也大大促進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展。
戰(zhàn)后,液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用,并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制訂和完善,各類元件的標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)格化,系列化而在機(jī)械制造,工程機(jī)械,材料科學(xué),控制技術(shù),農(nóng)業(yè)機(jī)械,汽車制造等行業(yè)中推廣開來。由于軍事及建設(shè)需要的刺激,液壓技術(shù)日益成熟。20世紀(jì)60年代后,原子能技術(shù),空間技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)推向前進(jìn),使它發(fā)展成為包括傳動,控制,檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù),在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面都得到了應(yīng)用。如工程機(jī)械,數(shù)控加工中心,冶金自動線等。液壓傳動在某些領(lǐng)域內(nèi)甚至已占有壓倒性優(yōu)勢。
液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn):
(1)在相同功率下,液壓執(zhí)行元件體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊。液壓傳動一般使用的壓力在7Mpa左右,也可高達(dá)50Mpa。而液壓裝置的體積比同樣輸出壓力的電機(jī)及機(jī)械傳動裝置的體積小得多。
(2)液壓傳動的各個(gè)元件,可根據(jù)需要方便,靈活地來布置。
(3)液壓易于自動化。液壓設(shè)備配上電磁閥,電氣元件,可編程控制器和計(jì)算機(jī)等,可裝配成各式自動化機(jī)械。
(4)速度調(diào)整容易。液壓裝置速度調(diào)整非常簡單,只要調(diào)整流量控制閥即可輕易且可實(shí)行無級調(diào)速。
(5)不會有過載的危險(xiǎn)。液壓系統(tǒng)中裝有溢流閥,當(dāng)壓力超過設(shè)定壓力時(shí),閥門開啟,液壓經(jīng)由溢流閥流回油箱,此時(shí)液壓油不處在密閉狀態(tài),故系統(tǒng)壓力永遠(yuǎn)無法超過設(shè)定壓力。
我國的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代,目前正處于迅速發(fā)展,提高的階段。其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備,后來才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自從1964年從國外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù),同時(shí)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來,我國的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列,并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。
80年代起更加速了對國外先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn),消化,吸收和國產(chǎn)化工作,以確保我國的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)效益,研究開發(fā)等各個(gè)方面全方位地趕上世界水平。隨著工業(yè)迅猛發(fā)展逐日發(fā)展壯大,相繼建立了科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)生產(chǎn)廠家,從事液壓技術(shù)研究和液壓產(chǎn)品生產(chǎn)。他們不但能生產(chǎn)液壓泵,液壓閥等液壓元件,還設(shè)計(jì)制造了許多新型液壓的元件,如電液比例閥,電液伺服閥等。到目前為止,液壓元件的生產(chǎn),已成為了我國液壓元件產(chǎn)品的生產(chǎn)系列。液壓技術(shù)的發(fā)展正向著高效率,高精度,高性能方向邁進(jìn)。液壓元件向著體積小,重量輕,微型化和集成化方向發(fā)展,液壓技術(shù),交流液壓等新興的液壓技術(shù)正在開拓。又由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,更大大地推進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展,像液壓系統(tǒng)的輔助設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化,微機(jī)控制等工作,也都取得了顯著成果。
當(dāng)前,液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓,高速,大功率,高效率,低噪音,經(jīng)久耐用,高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展,在完善比例控制,司服控制,數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外,在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面,日益顯示出顯著的成績。微電子技術(shù)的進(jìn)展,滲透到液壓與氣動技術(shù)中并與之結(jié)合,創(chuàng)造出了很多高可靠性,低成本的微型節(jié)能元件,為液壓氣動技術(shù)在工業(yè)各部門中的應(yīng)用開辟了更為廣泛的前景。 今天,為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步,液壓技術(shù)必須不斷發(fā)展,不斷提高和改進(jìn)元件和系統(tǒng)的性能,以滿足日益變化的市場需求。這是液壓技術(shù)的創(chuàng)新特征,液壓技術(shù)的不斷發(fā)展體現(xiàn)在如下一些比較重要的特征上:
一, 提高元件性能,創(chuàng)制新元件,體積不斷縮小。為了能在盡可能小的空間里傳遞盡可能大功率,液壓元件的結(jié)構(gòu)不斷地在向小型化發(fā)展。市場上出現(xiàn)了一種新型的被稱為“肌腱”的執(zhí)行元件。它的形狀像一根兩端有接頭的軟管,把它接入系統(tǒng)使用時(shí),它的徑向和軸向都會發(fā)生伸縮,軸向的伸縮量可達(dá)其總長的15%–30%。在相同條件下,它的作用力是普通汽缸的10倍。這種元件抗污染,運(yùn)動時(shí)不會生抖動,在有些場合還可用它的徑向膨脹去夾持工件等,是一種極有應(yīng)用前景的元件,而微型元件也得到發(fā)展,如活塞直徑小到2.5mm的汽缸,10mm寬的氣閥以及相關(guān)的輔助元件已成為系列化產(chǎn)品。由于這些元件能在 0.2—0.7Mpa壓力下工作,所以可被方便地集成到標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中。新小型閥,在流量相同時(shí),它的體積僅是過去的7%。這些小,微型的元件已被應(yīng)用于精密機(jī)械加工,電子工業(yè),制藥工業(yè),食品加工和包裝技術(shù)等場合。
二, 高度的組合化,集成化和模塊化。液壓系統(tǒng)由管式培配置經(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。也出現(xiàn)了一些組合集成件,如把液壓泵和壓力閥作成一體,把壓力閥插裝在液壓泵的殼體內(nèi),把液壓缸和換向閥作成一體,只需接一條高壓管與液壓泵相連,一條回油管與油箱相連,就可以構(gòu)成一個(gè)液壓系統(tǒng)。這種組合件不但結(jié)構(gòu)緊湊,工作可靠,而且簡便,也容易維護(hù)保養(yǎng)。
三, 與微電子結(jié)合,走向智能化。液壓技術(shù)從本世紀(jì)70年代中期起就開始和微電子工業(yè)接觸,并相互結(jié)合。在迄今30多年時(shí)間內(nèi),結(jié)合層次不斷提高,由簡單拼裝,分散混合到總體組合,出現(xiàn)了多種形式的獨(dú)立產(chǎn)品如數(shù)字液壓泵,數(shù)字閥,數(shù)字液壓缸等,其中的高級形式已發(fā)展到把編了程的芯片和液壓控制元件,液壓執(zhí)行元件或能源裝置,檢測反饋裝置,數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置,集成電路等匯成一體,這種匯在一起的聯(lián)結(jié)體只要一收到微處理機(jī)或微型計(jì)算機(jī)處送來的信息,就能實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)定的任務(wù)。
液壓技術(shù)的智能化階段雖然開始不久,但是從它的星星點(diǎn)點(diǎn)實(shí)踐成功的事例來看,成果已非常誘人。例如,折臂式小汽車裝卸器能把小汽車吊起來,拖入集裝箱內(nèi),按最緊湊的排列位置堆放好,最多時(shí)能裝入8輛。裝卸器內(nèi)裝有微型計(jì)算機(jī),它能按預(yù)定程序操縱8個(gè)液壓缸,在傳感器的配合下協(xié)調(diào)連桿機(jī)構(gòu)的動作,完成堆裝任務(wù)。卸車時(shí)的操作按相反的順序協(xié)調(diào)動作,以使受訓(xùn)練的波音民航噴氣客機(jī)駕駛員不用上天就可以經(jīng)歷6個(gè)自由度的顛簸搖擺,座椅振動,著陸彈跳等項(xiàng)的運(yùn)動感覺,并能對駕駛員的操作作出擬真的響應(yīng)。
總之,液壓技術(shù)在與微電子技術(shù)緊密結(jié)合后,在微型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)的控制下,可以進(jìn)一步拓寬它的應(yīng)用領(lǐng)域,形形式式機(jī)器人和智能元件的使用不過是它最常見的例子而已,F(xiàn)在國外已在著手開發(fā)多種行業(yè)能通用的智能組合硬件,它們只需配上適當(dāng)?shù)能浖涂梢栽诓煌男袠I(yè)中完成不同任務(wù)。這樣一來,用戶的主要技術(shù)工作將只是挑選,改編或自編計(jì)算程序了。綜上所述可以看到,液壓元件將向高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展;向低能耗、低噪聲、低振動、無泄漏以及污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)環(huán)保要求方向發(fā)展;開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機(jī)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(shù)。液壓工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用實(shí)在是很大的,它常常可以用來作為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。
與世界上主要的工業(yè)國家相比,我國的液壓工業(yè)還是相當(dāng)落后的,標(biāo)準(zhǔn)化的工作有待于繼續(xù)做好,優(yōu)質(zhì)化的工作須形成聲勢,智能化的工作則剛剛在準(zhǔn)備起步,為此必須急起直追,才能迎頭趕上?梢灶A(yù)見,為滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,液壓技術(shù)也將繼續(xù)獲得飛速的發(fā)展,它在各個(gè)工也部門中的應(yīng)用越來越廣泛。