未来液压与气动技术的发展趋势解读

未来液压与气动技术的发展趋势摘 要:本文对液压与气动技术的当前现状作了说明,积极主动提倡自主创新, 发挥中国液压与气动行业的优势 如何抓住液压与气动技术发展趋势等问题提出 的一些方法和建议。一 液压技术前言:液压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、 摩擦磨损技术及新工艺、新材料等后取得了新的发展 , 使液压系统和元件在水平 上有很大提高 . 它已成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品不可缺少的重 要手段 . 是它们向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率密度 (小型化、轻量 化 方向发展 , 不断提高它和电机械传动竞争能力的关键技术 . 为了保持现有势头 , 必需重视液压传动固有缺点的不断改进和更新 , 走向二十一世纪的液压传动不可 能有惊人的突破 , 除不断改进现有液压技术外 , 最重要的是移植现有的先进技术 , 使液压传动创造新的活力 , 以满足未来发展的需要1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、农林机械、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传动技 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。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2但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。具 体表现在产品水平、 产品体系与市场需求存在较大的结构性矛盾。 中国的液压市 场很大, 用户对产品的要求各异, 各种高品质、 高性能的液压元件市场需求量很 大。 而大部分国内企业所能提供的产品, 无论在档次上还是种类上, 都还远远不 能满足这些需求。 因此, 在众多低档产品压价竞争的同时, 不得不让出一块巨大的市场给国外产品。 这表明, 在市场丰富多样的需求面前, 国内液压行业现有产 品体系的结构性过剩与结构性短缺两个矛盾同时并存; 也表明我们在产品的多样 性、 层次分布性和市场适应性等方面亟待调整和改善。 企业在产品更新、 装备改 造等方面的投入能力不足。 目前, 我国大部份气动企业缺乏对产品及装备进行较 大更新改造的能力, 在高技术产品及专用生产检测装备的系统开发和投入能力上 尤为缺乏, 因而也限制了企业在高技术产品发展上取得大的突破, 对缩短与国际 先进水平的差距带来影响。当然,投入资金只是个基础条件,还必须有技术、人 才等多方面的保障才行。3 面对这样的状况液压技术和相关企业未来的发展趋势如下1 根据国内市场需求,依靠科技进步,不断调整产品结构。例如随着国家西 部大开发战略的实施, 适合西部工程建设的产品将受到市场的追捧。 现在, 西气 东输的序幕已经拉开, 如此大规模的管道工程建设和众多的西部开发项目, 为液 动压技术提供了良好的机遇。(2 适应国际传动技术产品工业向国际化发展趋向,对现有国内企业进行改 组、合并,使企业开发能力,装备能力、管理水平和服务水平不断提高,以保持 一定的竞争能力。(3 不断提高企业产品的开发能力和创新能力,加强产学研结合,充分利用高 等院校的科研开发人力资源,发展有自主产权的产品和技术。(4 完善质保体系, 不断提高产品质量, 尤其是产品可靠性, 提高产品知名度, 创立名牌。(5 针对产品品种发展和保证产品质量的需求,有计划地进行技术改造、设 备更新。而液压产品的发展方向主要是:(1 节省能耗,提高效率(2 用 AC 电机或变频电机驱动定量泵。(3 发展机电一体化元件和系统。(4 发展具有比例阀的耐污染和伺服阀高精度、高频响的直动型电液控制阀。(5 发展内置电子系统的电液伺服比例元件、电磁阀、液压定位油缸等。(6 重视环保。环保型产品将具竞争优势,随着人们环境意识的加强,开发保 护型液压产品,将成为今后国内液压技术的主流。(7 适应主机机电一体化的需要。(8 应用现代控制技术,提高电液压自动控制系统的性能(9 大力发展水压系统和元件,扩大其应用领域。由此可见现阶段急需发展的关键技术包括:(1 液压传动与控制系统的节能技术, 如负荷传感技术、 新型节能系统和元件。(2 机电一体化技术及 IT 技术的应用 高精度、高频响电液、电气伺服比例系 统和元件,液粘调速器速度控制技术。数字液压、气动系统和元件,直动型电液 控制元件。(3 液压系统及污染控制技术。(4 无泄漏液压系统和元件。(5 水压传动与控制技术。(6 高速重载齿轮传动设计与制造技术。(7 高速铁路轴承设计制造技术。(8 高速、高精度机床主轴轴承设计与制造技术。(9 各种传动系统降噪和增寿技术。(10 特种传动技术(谐波传动、机械无级变速等 。(11 先进设计技术,如计算机辅助设计与试验,仿真技术。(12 大型传动系统的故障诊断技术。(13 现代制造技术的应用研究,如表面处理技术,计算机辅助制造技术、润 滑技术。二 气动技术前言 :气动技术是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。 由 于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点,广泛应用 于各种机械和生产线上。 过去汽车、 拖拉机等生产线上的气动系统及其元件, 都 由各厂自行设计、制造和维修。1气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。气动元件的应用主要为两 个方面:维修和配套。过去国产气动元件的销售要用于维修,近几年,直接为主 要配套的销售份额逐年增加。 国产气动元件的应用, 从价值数千万元的冶金设备 到只有 12百元的椅子。铁道扳岔、机车轮轨润滑、列车的煞车、街道清扫、特 种车间内的起吊设备、 军事指挥车等都用上了专门开发的国产气动元件。 这说明 气动技术已 “ 渗透 ” 到各行各业,并且正在日益扩大。2我国的气动工业虽然达到了一定规模与技术水平,但是与国际先进水平相 比, 差距甚大。 由于气动技术越来越多地应用于各行业的自动装配和自动加工小 件、 特殊物品的设备上, 原有传统的气动元件性能正在不断提高, 同时陆续开发 出适应市场要求的新产品, 使气动元件的品种日益增加, 其发展趋势主要有以下 几个方面:(1体积更小,重量更轻,功耗更低 . 在电子元件、药品等制造行业中,由 于被加工件体积很小, 势必限制了气动元件的尺寸, 小型化、 轻型化是气动元件 的第一个发展方向。国外已开发了仅大姆指大小、有效截面积为 0.2mm2的超小 型电磁阀。 能开发出外形尺寸小而流量较大的元件更为理想。 执行元件的定位精 度提高,刚度增加,活塞杆不回转,使用更方便 . 为了提高气缸的定位精度,附 带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。 带伺服系统的气缸, 即使供气压 力和所负的载荷变化, 仍可获得0.1mm 的定位精度。 在国际展览会上, 各种异 型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多, 这类气缸由于活塞杆不会回转, 应用在主机上 时,无须附加导向装置即可保持一定精度。(2 多功能化,复合化 . 为了方便用户,适应市场的需要开发了各种由多只 气动元件组合并配有控制装置的小型气动系统。 如用于移动小件物品的组件, 是 将带导向器的两只气缸分别按 X 轴和 Z 轴组合而成。该组件可搬动 3kg 重物, 配有电磁阀、程控器,结构紧凑,占有空间小,行程可调整。又如一种上、下料 模块,有七种不同功能的模块形式,能完成精密装配线上的上、下料作业,可按 作业内容将不同模块任意组合。 还有一种机械手是由外形小并能改变摆动角度的 摆动气缸与夹头的组合件,夹头部位有若干种夹头可选配。(3与电子技术结合,大量使用传感器,气动元件智能化 . 带开关的气缸国 内已普遍使用,开关体积将更小,性能更高,可嵌入气缸缸体;有些还带双色显 示,可显示出位置误差,使系统更可靠。用传感器代替流量计、压力表、能自动 控制压缩空气的流量、 压力, 可以节能并保证使用装置正常运行。 气动伺服定位 系统已有产品进入市场。 该系统采用三位五通气动伺服阀, 将预定的定位目标与位置传感器的检测数据进行比较,实施负反馈控制。气缸最大速度达 2m/s、行 程 300mm 时,系统定位精度0.1mm 。日本试制成功一种新型智能电磁阀,这 种阀配带有传感器的逻辑回路, 是气动元件与光电子技术结合的产物。 它能直接 接受传感器的信号, 当信号满足指定条件时, 不必通过外部控制器, 即可自行完 成动作, 达到控制目的。 它已经应用在物体的传送带上, 能识别搬运物体的大小, 使大件直接下送,小件分流。(4更高的安全性和可靠性 . 从近几年的气动技术国际标准可知,标准不仅 提出了互换性要求, 并且强调了安全性。 管接头、 气源处理外壳等耐压试验的压 力提高到使用压力的 45倍,耐压时间增加到 515min,还要在高、低温度下进 行试验。如果贯彻这些国际标准,国内的缸筒、端盖、气源处理铸件和管接头等 都难达到标准要求。 除耐压试验处, 结构上也作了某些规定, 如气源处理的透明 壳外部规定要加金属防护罩。(5针对某些特殊要求,改进和开发气动产品,即可占领一块市场,获得不小 的经济效益, 这已被大家共识。 济南华能气动元器件公司为铁路编组和轮轨润滑 的特殊要求开发了气缸和阀,受到了铁道部门的关注。 使用新材料,与新技术 相结合 . 国外开发了膜式干燥器,该干燥器利用高科技的反渗析薄膜滤去压缩空 气中的水分,有节能、寿命长、可靠性高、体积小、重量轻等特点、适用于流量 不大的场合。 以聚四氟乙稀为主体的复合材料制造的气动密封件能耐热 (260,耐寒(-55和耐磨,其使用场合越来越