液压技术发展概论

第一章液压技术发展概述概述：液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。

自1795年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906年开始应用于国防战备武器。

第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要发应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统。

20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰及计算机技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术相应也得到了很大发展，渗透到国民经济的各个领域中。

在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用。

近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。

目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成话等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机防真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。

解放前，我国经济落后，液压工业完全是空白。

解放后，我国经济获得迅速发展，液压工业也和其它工业一样，发展很快。

20世纪50年代就开始生产各种通用液压元件。

当前，我国已生产出许多新型和自行设计的系列产品，如插装式锥阀、电液比例阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液脉冲马达以及其它新型液压元件等。

但由于过去基础薄弱，所生产的液压液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。

技术创新对于提高国家、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。

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。

随着应用了电子技术、计算及技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的发展和应用，液压传动技术也在不断创新。

液压传动技术已成为工业机械、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。

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传动技术发展动态。

液压传动技术是一门新的学科技术，它的发展历史虽然较短，但是发展的速度却非常之快。

自从1795年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域；1906年开始应用于国防战备武器。

第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服控制系统。

从60年代起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的控制系统，这种技术得到更加广泛的发展和应用。

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传动技术。

1.在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。

如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。

2.在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业。

另外，近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、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。

总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。

它的发展如此之快，应用如此之广，其原因就是液压技术有着优异的特点，归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点：其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大；液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活，易实现无级调速，调速范围宽，便于与电气控制相配合实现自动化；易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化。

液压传动系统的组成、概念、原理及特点：1.一个完整的液压系统由五个部分组成：即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。

①动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。

液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。

②执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。

③控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。

根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。

压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。

根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

④辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。

液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。

2．液压传动的基本概念：流体传动是以流体（液体、气体）为工作介质进行能量转换、传递和控制的传递形式。

一页题为工作介质时为液体传动；以压缩空气为工作介质时为气体传动。

流体传动又分为性质截然不同的两种传递形式：液压传动和液力传动。

液压传动主要利用液体的静压能来传递运动和动力，其工作原理基于物理学中的帕斯卡原理【帕斯卡定律（Pascal law）：帕斯卡大小不变地由液体向各个方向传递。

大小根据静压力基本方程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体，其外加压强p0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。

这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。

这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理。

】，也称静液传动或容积式传动。

液力传动主要是利用液体的动能来传递运动和动力，其工作原理基于流体力学中的动量矩定理。

3.液压传动的工作原理：液压传动应用了液体的两个最重要的特征：①假定液体不可压缩；②静止液体压力各向相等。

它是由两个大小不同的液缸组成的，在液缸里充满水或油。

充水的叫“水压机”；充油的称“油压机”。

两个液缸里各有一个可以滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定律，小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞，将大活塞顶上去。

液压千斤顶工作原理图1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞4，7—单向阀5—吸油管6，10—管道?8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱图为是液压千斤顶的工作原理图。

大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。

杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。

如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。

再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。

不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。

如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。

这就是液压千斤顶的工作原理。

通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。

液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。

压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。

大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。

由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。

结论：I液压传动中负载F与压力p之间的关系可表述为：液压系统的压力取决于负载，并且随负载的变化而变化。

II液压缸的运动速度取决于液压缸的流量，并且随负流量的变化而变化。

4.液压传动的特点：⑴液压传动必须用具有一定压力的液体作为工作介质。

⑵传动过程经过两次能量转换。

⑶传动必须在密闭容器内进行，而且容积要发生变化。

（两个必要条件）液压传动的优点：1.功率体积比大2.可在实现无级调速3.容易实现自动化4.平稳，寿命长5.易于实现过载保护6.布置灵活液压传动的缺点：1．石油资源有限，可燃。

2．不能保证严格的传动比。

3．易对环境造成污染。

4．液压传动系统成本高5．要求有单独的能源，使用不方便。

6．故障不易检查排除。

我国液压技术的发展历程及趋势：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声比例溢流阀（拥有专利）、宁波华液公司的电液比例压力流量阀（已申请专利），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，适用于冶金、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、噪声低、性能指标先进等特点。

榆次液压件有限公司的高性能组合齿轮泵，可广泛用于工程、冶金、矿山机械等领域。

另外，还有广东广液公司的高压高性能叶片泵、宁波永华公司的超高压软管总成、无锡气动技术研究所有限公司为各种自控设备配套的WPI新型气缸系列都是很有特色的新产品。

我国液压产品有一定生产能力和技术水平的生产科研体系。

尤其是近十年来基础产品工业得到国家支持，装备水平有所提高，目前已能生产品种规格齐全的产品，已能为汽车、工程机械、农业机械、机床、塑机、冶金矿山、发电设备、石油化工、铁路、船舶、港口、轻工、电子、医药以及国防工业提供品种基本齐全的产品。

通过科研攻关和产学研结合，在液压伺服比例系统和元件等成果已用于生产。

在产品CAD和CAT等方面已取得可喜的进展，并得到广泛应用。

并且在国内建立了不少独资、合资企业，在提高我国行业技术水平的同时，为主机提供了急需的高性能和高水平产品，填补了国内空白。

虽然取得上述成果，但和目前国内的需求和国外先进水平相比还有较大差距。

包括产品趋同化、构成不合理，性能低、可靠性差，创新和自我开发能力弱，自行设计水平低。