液压马达的国内外发展现状

液压马达的国内外发展现状

一、液压马达的简介

液压马达是液压传动中的一种执行元件。它的功能是把液体的压力能转换为机械能以驱动工作部件。它与液压泵的功能恰恰相反。液压马达在结构、分类和工作原理上与液压泵大致相同。有些液压泵也可直接用作为液压马达。液压马达可分为柱塞马达、齿轮马达和叶片马达。柱塞马达的种类较多，有轴向柱塞马达和径向柱塞马达。轴向柱塞马达大都属于高速马达，径向柱塞马达则多属低速马达。下图有轴向柱塞马达原理图。压力油通过配油盘进入缸体内，迫使柱塞从缸体中伸出，并沿斜盘滑动，使缸体与轴一同旋转而做功，回油通过配油盘的另一开口排出。齿轮马达和叶片马达属于高速马达，它们的惯性和输出扭矩很小，便于起动和反向，但在低速时速度不稳或效率显著降低。液压泵只是单向转动,而液压马达则能正反转,故齿轮马达的进出油口对称，而齿轮泵进口大而出口小。叶片马达的叶片在转子上径向排列；叶片泵的叶片则不是径向排列，而有一定倾角。液压马达是作连续回转运动并输出转矩的液压执行元件

二、液压马达的发展历程

19世纪50年代末期，最初的低速大扭矩液压马达是由油泵的一个定转子部件发展而来的，这个部件由一个内齿圈和一个与之相配的齿轮或转子组成。内齿圈与壳体固定能接在一起，从油口进入的油推动转子绕一个中心点公转。这种缓慢旋转的转子通过花键轴驱动输出成为摆线液压马达。这种最初的摆线马达问世后，经过几十年演化，另一种概念的马达也开始形成。这种马达在内置的齿圈中安装了滚子.具有滚子的马达能提供较高的启动与运行扭矩，滚子减少了摩擦，因而提高了效率，即使在很低的转速下输出轴也能产生稳定的输出。通过改变输入输出流量的方向使马达迅速换向，并在两个方向产生等价值的扭矩。各系列的马达都有各种排量的选者，以满足各种速度和扭矩的要求。

从1795年世界上第一台水压机诞生，到现在已有200多年的历史。至上世纪50～70年代，随着工艺水平的极大提高，液压技术也得到了迅速发展，成为实现现代传动和控制的关键技术，其发展速度仅次于电子技术。特别是近年来流体技术与微电子、计算机技术相结合，使液压与气动技术进入了一个新的发展阶

段。据有关资料记载，国外生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%的自动生产线，均采用了液压与气动技术。在国民经济很多领域均需应用液压与气动技术，其水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志之一。

活塞连杆式径向马达是国外应用较早的一种，国外也成“斯达法”型液压马达，国内型号为JMD型。

现在的液压马达在工业生产中采用的越来越少了，现在都采用电机或私服电机。

液压马达的优点在于不易损坏，适合冲击力较大的场合使用，缺点是没有定位精度，需要依靠限位开关来控制其运行。还有就是需要庞大的液压支持。

液压马达属于液压件一类，是为车辆与工程机械、冶金机械、机床等配套的重要的机械基础零部件。目前全国液压马达制造企业共有20家，其中合资企业有2家。液压马达主要产品中，柱塞马达产值所占比重最大，摆线马达的产值占总产值的比重为7%。叶片马达占总产值的比重最小。

中国的液气行业己从1996年世界排名第9位上升到2000年的第7位,占有比从1.4%上升到1.6%,有了明显发展。但差距仍大,如何在近3-5年内再跃至第5位乃至更前仍我们行业界之所望。

液压行业以美国Vickers公司1921年建立为象征，各大工业国于上世纪50年代建立了液气工业协会为标志已经历了大半个世纪。液压在现代化工业发展中已成为不可取代的技术，并成为大多数主机中的关键技术与元件之一。

三、液压马达的发展现状

液压马达产品行业与宏观经济周期相关性

DELTA POWER齿轮马达适用于要求启动速度平稳、且高速加速性能平稳的工况。将齿轮泵中采用的高精度齿轮副先进技术用于齿轮马达制造中，内部采用的滚针轴承，在转速500-4000转/分情况下，均可正常工作。轴封安装内部，采用了一种专利技术的高压密封方式，允许回油背压最高为1.4Mpa。

"DM"系列液压马达经过精心的设计，其特点如下：高强度铸铁外壳，精密加工的储油沟槽，淬火处理的齿轮副和传动轴保证了运转的平稳性，特殊的密封设计允许回油背压最高为1.4Mpa，抗磨轴承可吸收60-70%的起始力矩，推力球轴承可承受轴向和径向力，内置单向阀允许泵正向或反向旋转，最低转速可达300转/分，在低扭矩情况下，最低转速还可更低。

应用于物料搬运，农机，清雪车，船用绞盘，各种工业设备和机床，可用来带动泵，风扇，压缩机，切割机等，特别适用于要求启动速度平稳、且高速加速性能平稳的工况。由于该元件设计独特，质量可靠，因此采用该产品可提高设备的整体性能，提高设备耐久性。

1、国外的现状

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,使系统的功能的拓展更灵活。

2）节能化

变量泵在国外的研发己日趋成熟。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的集成到柱塞泵上。节能、减少系统发热已成为系统设计时必需要考虑的问题之一。

二次调节单元如Rexroth 的A4VSG/ODSI-DSI 可以实现液压能与机械能的相互转化,在由转速及扭矩构成的二维平面上可实现在四个象限内连续运行。在对负载进行控制的同时还可实现能量的回收与利用,具有明显的节能效果,尤其适合大型试验台等设备的选用。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一种思路。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是少无泄漏及低噪声,这也是液压元件发展的一个永恒的主题。借助于密封技术,在泄漏的控制方面已取得了长足的进步。在噪声的控制方面,也取得了显著的成效,如Voith Turbo的IPC内啮合齿轮泵和DENISON的T7B叶片泵等在中高压时均达到了余60分贝的水平。传统的噪声等级较高的柱塞类元件,其噪声也得到了较好的控制,如Rexroth的A10VSO71,其噪声约为71-73Db(A)

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。目前,丹麦的Danfoss公司提供了NESSIE 成套的系列纯水液压元件,已在食品等行业得到了运用。纵观元件的现状,其值得关注的趋势有：

Ⅰ机电一体化的设计今后的设计可能会从机电一体化的角度考虑,会集成多种传感元件甚至嵌人芯片,从而适应系统对元件状态监测及控制的要求。现场总线技术也有可能成为元件的标准配置,以实现信号采集及与计算机的通讯。

Ⅱ高效节能元件的研发目前已有的节能元件很难满足高频控制的要求,如能研制出高频响的变量泵马达,将使泵控电液系统比阀控电液系统更有竞争力,显然前者更节能。

Ⅲ环保与纯水液压采用纯水为介质的液压系统将会适应环保的要求而得到长足的发展。今后的发展主要集中在元件类别的增加及工作压力的提升。相信随着新材料的运用,其成本也会大大降低

2、国内的现状

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。

Ⅰ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。

Ⅱ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。

Ⅲ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。

Ⅳ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。

为应对我国加入WTO后的新形势，我国液压行业各企业加速科技创新，不断提升产品市场竞争力，一批优质产品成功地为国家重点工程和重点主机配套，取得较好的经济效益和社会效益。

天津市精研工程机械传动有限公司的天然气输送管道生产线液压设备是国家西气东输工程的配套设备；

慈溪博格曼密封材料公司的高温高压W型缠绕垫片，现已成功地用于加氢裂化装置上；

大连液压件厂和山西长治液压件厂的转向叶片泵，是中、重型汽车转向系统中的关键部件，目前两个厂的年产量已达10万台以上；

青岛基珀密封公司的新型组合双向密封和大型防泥水油封是分别为一汽解放牌9吨车和一拖拖拉机配套的密封件；

此外天津特精液压股份有限公司的静液压传动装置和多路阀、湖州生力液压件公司的多功能滑阀、威海气动元件公司的组合调压阀的空气减压

阀、贵州枫阳液压公司的液压泵站和液压换挡阀等控制工程网版权所有，都深受用户的好评。

由此可见液压传动产品等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。

3、国内外的比较

虽然我国取得很多成果，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。

四、液压马达的发展趋势

近年来,随着液压技术不断向高压、大功率方向发展及人们对环境保护的日益重视,要求液压执行元件具有噪声低、污染小、运转平稳等特点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。综合国内外专家的意见，液压马达主要的发展趋势将集中在以下几个方面：

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：

①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。

②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。

③采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。

④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。

⑤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。

⑥为及时维护液压马达，防止污染对马达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。

2、主动维护

液压马达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马达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，必须使液压马达故障诊断现代化，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。要进一步引发液压马达故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压马达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。

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，实现液压马达柔性化、智能化，改变液压马达效率低，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：

(1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液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。

(2)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。

(3)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。

(4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。

(5)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展。

液压行业：液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。

气动行业：产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润滑，应用新工艺、新技术、新材料。

（1）采用的液压元件高压化，连续工作压力达到40Mpa，瞬间最高压力达到48Mpa；

（2）调节和控制方式多样化；

（3）进一步改善调节性能，提高动力传动系统的效率；

（4）发展与机械、液力、电力传动组合的复合式调节传动装置；

（5）发展具有节能、储能功能的高效系统；

（6）进一步降低噪声；

（7）应用液压螺纹插装阀技术，紧凑结构、减少漏油。

技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着我国液压马达市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外液压马达生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。

总结

从上述分析不难看出，我国与国外仍然存在很大的差距，但国内外的发展方向大致相同，所以我们应该加大对液压马达的投入，争取赶上国外先进水平。