液压技术创新及发展趋势

液压技术创新及发展趋势

摘要：液压传动和控制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，使液压系统和元件在技术水平上有很大的提高。本文从液压现场总线技术.自动化控制软件技术.水压元件及系统.液压节能技术等方面介绍液压技术及创新及发展趋势。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；

前言

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，都有非常重视这一问题的研究。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，产业创新和技术创新的经济学，技术创新的区域研究以及有关技术创新的政策.体系等诸多方面。经过20多年的研究，人们已经注意到创新在生产各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的提高。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.轻重量化方向发展，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21世纪的流体传动除不断改进现有液压气动技术外，最重要的是移植现在有的先进技术，使流体技术创造新的活力，以满足未来发展的需要。本文从液压现场总线技术.自动化控制软件技术.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。

1999年初，美国一所大学的振动试验室，他们正在用磁流变油（Magnetical rheologic Oil,简称MR油）作振动试验，令人很感兴趣。磁流变油是由普通液压油加上铁基或钻基的微细磁性铁粉组成。这种铁粉颗粒很细，粒径一般在0.005－ 10υm左右，最细的铁粉达到纳米级( 10－9m)。在磁流变油的液压油缸外面绕上线圈，线圈中通以电流，电流的大小可随意改变。随着线圈中电流的改变，线圈内产生的磁场大小也随之改变。磁流变油的粘度，随磁场大小急剧变化。磁场增大，

粘度也增大。粘度最大可增加108倍，而且反应速度很快，一般在毫秒级范围内。磁流变油粘度的改变，使图互中阻尼油缸中的阻尼力可在很大的范围内发生变化。振动系统中，振动质量、系统刚度和阻尼是三个主要因素。在振动质量、系统刚度及激振力幅值大小不变的情况下，整个系统的振幅是激振频率和阻尼的函数。因此用控制阻尼的办法，也就是控制磁流变油外加磁场的办法，可以控制振动系统振幅的大小。这样对振动的控制就简化了很多。这种系统可用来作减振装置，使阻尼增大，就可使振幅减少。由于用电气系统来控制阻尼，要实现计算机自动控制也很方便，在变频系统中更是如此。

目前正在对磁流变油是否可用于离合器和制动器作系统试验。离合器片或制动器片放置在封闭起来的容器中，容器中充满了磁流变油。磁流变油在无磁场作用时粘度很小。离合器片或制动片可自由运转。这时离合器处于分离状态，制动器则处于不制动工况。随着磁场的增大，磁流变油的粘度也急剧增加，最后磁流变油就接近成为刚体了。这时离合器接合，制动器则成制动状态。控制则由外加磁场来掌握。离合器接合的程度或制动器制动的程度由磁场的大小来控制。这种采用磁流变油的离合器或制动器，结构简单、工作可靠，零件磨损小，控制方便。因而受到一些汽车制造商的密切关注。

磁流变油在磁场作用下，它所含的磁性铁粉由原来的杂乱无序变为排列得整整齐齐的微细铁条，这就是磁流变油粘度急剧增加的机理。由于是电磁作用，磁性铁粉又很微细，它的惯性很小，而反应的时间很快，没有明显的时间滞后作用。在磁流变油中，纳米级的微细铁基、钻基磁性铁粉的制备是一个关键问题。没有这种微细磁性铁粉，就做不成磁流变油。这个问题实质上是一个纳米技术问题。

磁流变油的应用，目前还处在实验室试验阶段。如液压油中微细铁粉所含的比例，磁场度对磁流变油的影响等等参数都在研究之中，但可以看出，其前景是很令人鼓舞的。

液压方面的另一个新术是采用“生物降解液压油”（biodegradable hydraulic oil）来保护环境。这种液压油的符号见图2，标注在液压油箱上。图中BIO是 biodegradable（生物的）这个英文词的缩写。

所谓“降解”就是生物学上可逐步分解的意思。液压油经过一段较长的工作时间以后，由于污染增加或者粘度改变等原因，常需全部加以更换。普通的液压油排放到自然环境中，会引起环

境的污染。在环境保护越来越受到重视的今天，废液压油的环境污染问题，已越来越引起公众的关注，所以生物降解液压油也就应运而生。

生物降解液压油由饱和合成脂、合成基及添加剂组成。这种油只能用于液压系统，建议使用的工作温度为一32 T到100t。它不能用于制动系统。液压系统如果装生物降解油，其最大含水量为0．1％。含水量如超过此值，则要把油中的水份排出。目前美国卡特彼勒的部分推土机，瑞典戴纳帕克的振动压路机等都可选用生物降解液压油以保护环境。

采用生物降解液压油原来容易引起液压滤清器的堵塞，降低液压系统的性能，现在这些问题都已得到解决。这种油在较长的工作过程中，颜色可能变得较黑，这就需要分析一下油的质量。生物降解液压油和原来使用的矿物液压油工作性能一样好，现在欧美各国已有生物降解液压油作为商品供应，只是价格还比普通液压油贵，所以应用还不普遍，只在环境保护要求较高的地方才使用。

液压技术渗透到很多领域，不断在民用工业.在机床.工程机械.冶金机械.塑料机械.农用机械.汽车.船舶等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展成为包括传动.控制和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械.90%的数控加工中心.95%以上的自动线都采用了液压技术。

近年来，我国液压气动密封行业坚持技术进步，加快新产品开发，取得良好成效，涌现出一批各具特色的高新技术产品。北京机床所的直动式电液伺服阀.杭州精工液压机电公司的低噪音声比例溢流阀.宁波华液公司的电液比例液力流量阀，均为机电一体化的高新技术产品，并已投入批量生产，取得了较好的经济效益。北京华德液压集团公司的恒功率变量柱塞泵，填补了国内大排量柱塞泵的空白，适用冶金.锻压.矿山等大型成套设备的配套。天津特精液压股份有限公司的三种齿轮泵，具有结构新颖.体积小.耐高压.低噪声.性能指标先进等特点。

液压传动产品在国民经济和国防建设中的地位和作用十分重要。它的发展决定了机电产品性能的提高。它不仅能最大限度满足机电产品实现功能多样化的必要条件，也是完成重大工程项目.重大技术装备的基本保证，更是机电产品和重大工程项目和装备可靠性的保证。所以说液压传动产品的发展是实现生产过程自动化.尤其是工业自动化不可缺少的重要手段。

现在世界各国都很重视发展基础产品。近年来，国外液压技术由于广泛应用了高新技术成果，使基础产品在水平.品种及扩展应用领域方面都有很大提高和发展。我国液压产品有一定生产能力