液压技术的现状、发展动向ppt课件

1、液压控制技术的现状及展望山 东 大 学机械工程学院报告人：刘延俊 教授一、国内液压技术现状 1整个行业现状近年来，虽然液压技术外于与其他传动和控制技术的竞争中，但还是呈现比较高的开展速度。我国液压行业已构成了门类齐全、有一定消费才干和技术程度、初具规模的消费科研体系。目前全国约有近400 家企业，有些大学浙大、哈工大、华南理工大设有流体传动与控制专业，每个工科类高校都将液压控制技术作为必修课，还有国家级液压元件质量监视检测中心以及国家重点实验室。我国液压工业已可为工程机械、农业机械、塑机、冶金、矿山、石油化工、铁路、船舶、轻工机械等提供比较齐全的产品，目前，液压元件产品约有1000个种类，近1

2、0000个规格。液压产品占GDP的比重也逐渐添加。1、农业机械2、工程机械3、机床4、塑机5、汽车6、冶金设备7、石油化工8、其他图1 国产液压产品销售去向经过科技攻关和技术引进，产品程度有一定提高，消费出一些具有世界程度的产品，另外，在CAD 和CAT 技术、污染控制、缺点诊断、机电一体化、海水及高水基溶液的运用、现代控制技术的运用等方面也获得可喜成果，不少已运用于消费。我国液压工业注重同国外企业进展有效的经济和技术协作，近年来先后从国外引进了很多液压元件和液压系统等制造技术，为提高产品程度和消费才干起到了重要作用。目前已和美国、日本、德国共同建立了某些合资企业，这些企业将推进我国液压工业的

3、开展。2液压产品构成比分析近年来，由于主机产品开展的需求，产品种类构成有所变化:A、柱塞泵构成比有增长趋势，齿轮泵变化不大，而叶片泵那么下降了。B、柱塞马达构成比有增长趋势。C、阀门、通用三类阀门占总产量的比例有减少趋势，叠加阀、插装阀、比例阀、多路阀等所占比例将显著添加，电磁换向阀产量和销售额占的比重最大。D、由于注重液压系统污染控制，过滤器销售额有显著增长。二、液压控制技术的历史回想现代液压控制技术是在古老的水压传动技术的根底上开展和完善起来的。液压传动的根本原理Pascal 原理是Pascal 在17 世纪发现的。第一个将这一原理用于手工业消费的英国人Jeseph.Brama (1749

4、1814) 研制了水压机。19 世纪后半叶，W.G.Arm2strong 研制了以水为介质的液压机械和元件，主要用于船舶锚机和起重机上。由于纯水存在粘度低、光滑性能差和易呵斥元件腐蚀等缺陷，同时也由于电机和电驱动的开展，使液压技术停滞不前。20 世纪初叶，Janny研制胜利以油液为介质的轴向柱塞机械(1905年)。Hele Shaw 和Hans Thoma 先后研制胜利以油液为介质的径向柱塞机械(19101922)，标志着液压技术开展到油压技术阶段。第二次世界大战期间，尤其20世纪6070年代，液压技术得到了快速开展并日臻完善，并进入到稳定成熟的开展时期。可以预见，除液压元件大型化、高压、微型

5、化及计算机技术、信息技术、微电子技术与液压技术融为一体外，液压技术难以构成艰苦突破。伴随着液压技术的开展，液压控制元件发生了革命性的变化。最初大都采用直动式机械机构，直到20世纪30年代Vickers发明了先导式压力控制阀以及稍后电磁阀和电液换向滑阀问世，先导控制方式趋于多样化。1950年Moog研制胜利采用微小信号功率的电液伺服阀，1970年前后信号功率介于开关控制和伺服控制之间的比例阀问世。以后，伴随微电子集成和数字化技术的快速提高，机电液一体化控制技术得到长足开展，特别是以电液先导控制为技术特征的液压控制技术趋于成熟。 在主级构造上，早期采用水介质是液压控制元件大多项选择择锥阀构造。20

6、世纪油压控制开展后圆柱滑阀构呵斥为主流。1970年前后三大类板式衔接液压阀分别一致到规范的安装衔接尺寸行走机械中多路阀为例外。与此同时，基于 “液压阻力回路系统学液阻实际和DIN24342安装衔接尺寸的二通插装阀以及用于行走机械的螺纹插装阀问世并得到处理并快速开展，使得滑阀构造和板阀构造遭到冲击和挤压。图2表达了液压阀的构成格局，反映了滑阀式构造趋于被座阀式构造挤压和侵入的情况。图2 液压控制元件构造和衔接方式的开展历程注：21世纪板式衔接将遭到两头挤压和冲击较大规格一端被二通插装阀向下挤压，较小规格一端那么被螺纹插装阀向上挤压三者重合部分特别是规格NG25以下多种方式将面临优胜劣汰，部分板式

7、阀将日显产品寿命告终，而插装阀的优势将进一步彰显。先导式换向阀的开展钻孔式阀体图3 先导式换向阀的历程Rexroth公司电液换向阀40年开展演化的情况图4 电液换向阀和二通插装阀的过流才干在衔接方式上，从管式衔接到板式“安装面衔接，开展到叠加式组合化和插式“安装孔集成化衔接。在功能复合方面，液压阀从单一功能的单立元件开展到多功能复合集成，尤其是行走机械上负载感应和功率协调控制做到了高度的集成化复合控制。三、液压控制技术的开展情势一节能、环保节能、环保是为了到达更好地维护地球环境，有效地活用能源和低噪声的目的。水本身固有的清洁性和阻燃性，满足现代社会对工程提出的环境维护和平安要求，这也是近几年来

8、水压传动技术重新被人们青睐的根本缘由液压传动技术阅历了从水压到油压的开展阶段，目前又在向水压传动方向进展。加之新资料技术和精细加工技术的提高，根本抑制了初始水压传动存在的易腐蚀、泄露、效率低等缺陷，使现代液压进入了现代水压传动的研讨和运用阶段。现代水压传动技术的研讨始于美国。1967 年美国的Vickers公司的J.R. Ryan发表了高压海水泵工程资料的研讨报告。首开现代水压传动技术研讨之先河。1991年，美国研制胜利水压冲击钻和圆盘锯，组成水下作业工具系统、交付海军水下工程队运用。南非也是从事水压传动研讨较早的国家，70 年代后期开场研制水压凿岩机，1990年研制成乳化液凿岩机，稍后又研制

9、平持式纯水凿岩机，性能显著优于气动凿岩机，且本钱低。80年代初期，美国、英国、芬兰、丹麦、日本、德国等国家不断投入宏大人力、物力和财力，从事纯水液压技术的研讨和开发，并获得艰苦进展。目前国内纯水液压元件的压力等级已到达1421MPa中高程度，流量规格从几十升到上千升，并有纯水比例方向阀和伺服阀问世。在西方工业兴隆的国家，纯水液压传动已在食品加工业、焊接机器人、轧钢消费线上等得到运用，并有向工程机械、通用机械扩展的趋势。国内开展水压传动技术的研讨较早的是华中理工大学。自1983年以来，华中理工大学主要从事高水基液压液及元件和系统的研讨任务。1996年完成海水液压泵实验研讨。近来，浙江大学投入大量

10、人力、物力和财力，从事纯水液压技术的研讨任务。总之，这方面的研讨任务仍局限于高等学校，缺乏大型企业的参与。评价一个国家的综合国力强弱的标志是对外层空间和海洋的利用才干。目前和未来，国家实力的竞赛不仅在天上，而且在海洋， 开发和利用公海海底矿产资源日益引起国际社会的广泛关注。目前，美国、俄罗斯、日本、法国和中国都在进展海底资源的调查和开采研讨任务大洋金属构造开采采用液体提升采矿法，有自动集矿机，扬矿(提升) 子系统、监控子系统、采矿船和运输支持子系统五大部分组成。其中集矿机和提升泵等关键设备都涉及到液压传动与控制技术。“八五期间，我国在深海采矿根底实际和原理性实验方面获得重要突破。但要进展工业开

11、采还有许多技术难题需求逐一处理。“九五期间，中国大洋协会组织专家对大洋开采能够遇到的难题进展了分析，其中深水液压系统和元件是难题之一。“十五期间，我国在深海探测方面运用液压控制技术获得了突破性进展。今年是郑和下西洋600周年，环球科考。可以预见，最适于大洋采矿的液压系统和元件该当以海水为介质。大洋采矿设备要求在70MPa压力下任务，如何将水压传动技术用于大洋采矿工程，该当作为液压界的艰苦课题，进展根底实际和实验研讨任务。可以预见，这一课题必将是液压技术的前沿课题，山东大学与山东山大液压气动公司在这一方面获得了一定成果。二与电子信息技术相结合， 实现机电一体化液压传动与电子技术相结合的产品电液伺

12、服早在20 世纪50年代末就早已出现，而今天电液比例阀已在大部分领域取代了电液伺服阀，此外高频响比例阀控制泵变量机构的电子油泵、带总线控制的电磁阀和带传感器的伺服油缸、油马达以及由它们组成的液压系统运用广泛。实现机电一体化可以提高任务可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改动液压系统效率低、漏油、维修性差等缺陷，充分发扬液压传动出力大、惯性小、呼应快等优点，其主要开展动向如下 ：(1) 电液伺服比例技术的运用将不断扩展。液压系统由过去的电气液压通断系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统。为顺应上述开展，压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现规范化。计算机接口也应实现一致和兼容。(

13、2) 开展和计算机直接接口的电流为5mA以下的电磁阀，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丈量和诊断。(4) 计算机仿真规范化，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，只需改动电子控制器的程序，即可实现液压泵的各种调理方式，实现合理分配功率，自动坚持最正确形状，实现软起动等功能。(6) 提高液压元件性能，顺应机电一体化需求。液压元件应在性能、可靠性、智能化方面做大量任务。下一个目的要开展内藏式传感器和带有计算机、自我管理机能(缺点诊断、缺点排除) 性能的智能化液

14、压元件。(7) 借助现场总线(field buses)，实现高程度的信息系统，从而简化液压系统的运用、调理、诊断和维护。三液压系统的高压和高速化在传送功率一定时，液压系统的任务压力越高那么所需流量越小，相应的元件体积及管道通径也减小。泵和马达的转速增高，同样流量时，泵和马达的排量就减小，泵和马达的体积分量亦减小。高压高速化可以添加能量的传输密度，降低传动系统的分量功率比，这是液压技术不断追求的目的，液压系统的压力等级和泵、马达的转速，代表着液压技术的开展程度。以泵和马达为例，在50年代，压力为8MPa，转速为1450r/min，分量功率比为3kg/kW;60年代，压力到达17.5MPa，转速为

15、1450r/min，分量功率比为1.3kg/kW，80年代，压力提高到35MPa，转速为25003000r/min，分量功率比降为0.5kg/kW， 到90年代，压力已呈超越35MPa的趋势，一些闭式系统甚至到达47MPa，转速到达3150r/min，分量功率比降低到0.3kg/kW。过去的40-50年中，液压技术在高压、高速化上获得宏大成果，使得液压技术在与其它传动和控制技术的猛烈竞争中显示出强大的才干。虽然，为进一步提高压力和转速，减少分量功率比的难度越来越大，付出的代价也越来越大，但这方面的努力是不会停顿的。四液压控制方法的开展液压控制方法从最初的开关控制、高速开关控制开展到如今的比例或

16、伺服控制与计算机、传感器相结合的综合控制方式。常用的控制方法有： PID控制自顺应控制模糊控制神经网络控制模糊神经元网络控制1、PID控制PID控制是最早开展起来的控制战略之一，它将系统误差的比例P、积分I和微分D经过线性组合构成控制量，对被控对象进展控制。由于它具有算法简单、鲁棒性好和可靠性高等优点，被广泛运用于工业过程控制 2、 自顺应控制在系统任务过程中，系统本身能不断地检测系统参数或运转目的，根据参数或运转目的的变化，改动控制参数或控制造用，使系统运转于最优或接近最优任务形状。它的出现改动了控制系统只能在事先确定的参数形状下任务的局限性，使被控对象能自动顺应任务环境及本身参数在一定范围内的变化。3、模糊控制模糊控制是以模糊集合论、模糊言语变量及模糊逻辑推理为根底的计算机智能控制，模糊控制的最大特征是，它能将操作者或专家的控制阅历和知识表示成言语变量描画的控制规那么，然后用这些规那么去控制系统。因此，模糊控制特别适用于数学模型未知的、复杂的非线性系统的控制。从信息的观念来看，模糊控制是一类规那么型的专家系统，从控制技术的观念来看，它是一类非线性控制器，对液压控制技术特别适用 。4、