液压5000论文

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1、液压技术创新及发展趋势液压技术创新及发展趋势摘要摘要：液压传动和控制由丁应用_ r 电子技术 、计算机技术 、信息技术、自动 控制技术及新_ L 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 上有很大提高。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 节能技术等方 介绍液压技术创新及发展趋势。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。 关键词关键词：液压技术；创新；节能；发展趋势前言前言 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 业的 科技竞争力

2、，实现可持续发展具有 十分重要的意义。尢论是发达国家还是发展 中国家，都非常重视对这一问题 的研究。2 0 世纪 8 0 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 2 0 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。 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 术水平上有很大提高。它

3、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。为了保 持现有的良好发展势头，必须重视液压传动固有缺点的不断改进和创新 ，走向 2 l 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。 1. 液压现场总线技术液压现场总线技术1.1 液压现场总线技 术的定义 现场总线是连接智能化仪表和

4、自动化系统的全数字式、双向传输 、多分支 结构的通信网络。现场总线控制系统简化为工作站和现场设备两层结构，它可 以看作是一个由数字通讯设备和监控设备组成的分布式系统 从计算机角度看， 现场总线是一种工业网络平台；从通信角度看，它是一种新的全数字、串行 、 双向、多路设备的通信方式 ；从 j I 程角度看 ，它足一种工厂结构化布线。 随着现代制造技术的 速发展，流体控制技术和电子控制技术的结合越来越紧密，在液压领域越来越多的人开始使用或关注总线技术在液压系统中的应用， 液压技术人员也越来越感受到现场总线技术的优越性。液压系统是在液压总线 的供油路和回油路间安装数个开关液压源 ，其 与各 自的控制

5、阀、执行器相连 接。开关液压源包括液感元件 、高速开关阀、单向阀、液容元件。根据开关液 压源功能不同，它可组合成升压 或降压增流型开关液压源。由于将开关源的输 入端直接挂在液压总线 卜，町通过高速开关方式加以升压或降压增流。该系统 克服 r 传统液压系统无法实现升压以及降压增流的问题 ，最终输出与各执行器 需求相适应的压力和流量。 1.2 现场总线技 术在液压 系统应用中的特点 ( 1 )经济性。任何一种新技术新产品的开发与使用，其成本是首先需要考虑的 因素之一，总线技术也不例外。设计开发总线技术产品的初衷之一就是降低系 统及工程成本。所以，应用单位使用总线产品和供应商提供产品的第一前提应 该

6、是以降低总线系统的使用成本为 目的。 ( 2 )按 I E C 6 1 1 3 1 3 标准的柔性化程序，易学、易懂，可操作性强。 ( 3 )可靠性 、可维护性。现场总线技术采用总线代替一对一 的 I O 连线。 对于大规模 I O 系统来说，减少了由接线点造成的不可靠因素，同时系统 具有在线故障诊断，报警记录功能；可完成现场液压系统的远程参数设定 、 修改等参数化工作 ，增强了系统 的可维护性。 ( 4 )友好的人机对话界面，可方便进行液压系统的参数修改和故障监控。 ( 5 )满足所有有关人身安全 、电磁兼容、抗冲击 及抗震动的重要标准。 ( 6 )相对于传统的液压比例控制系统更具有其价格竞

7、争优势。 2自动化控制软件技术自动化控制软件技术 在多轴运动控制中，采用 S P S 町编程控制技术。在这种情况下，以 P c 机 为基础的现代控制技术也和许多自动化控制领域一样，有着 自己的用武之地。 自动化控制软件将 S P S 的工作原则 操作 控两项任务集于一身。操作监控技 术在伺服驱动中已经发展得比较成熟，并且具有强大的功能和功率。住大量的 应用实践中已经证明，以微机软件为基础的控制方案在不同类型的液压控制中 也是非常有效的控制方案。将液压控制回路 ( 控制 阀、变量泵 )和执行机构 ( 液压缸 、液压马达)进行不同的变型与组合配置，可以提供多种不同特性的控 制方案。有些液压控制的运

8、动与电气驱动的运动类似，因此，这样的液压运动 控制也可以当作坐标轴的电气运动控制来对待和处理。各种液压控制方案可在 基于 P c 机的自动化控制系统下接受控制。自动化控制系统的适时性已经达到 了毫秒级 ( 精度达到 1 2 m s ) ，视所使用的局部总线系统不同，一个图像 跳动的传输控制时问可短到 1 0 m s 。这样的速度完全可以做到与常用 的液压 控制系统同步 ，可以完成对液压系统的功能控制。 在液压轴控制的运算中， 现代化的 P c 微处理器运算速度很快 ，完全可以与伺服控制技术中的伺服运算 器相媲美。通常的微处理器在多轴控制过程中具有强大的运算能力 ，可在 1 2 m s 之内完成

9、多轴控制工作循环的计算 ，它已被应用到液压传动机床的大批量生产中。由于 P C 控制系统在主存储器 中运行 S P S 可编程控制器 的控制 程序 ，使得任意编写的 S P S 应用控制程序也可在高层次的运算速度下运行。 同样，用户 自定义的专用控制程序也可在该层面中运行。在标准的自动化软件 控制系统中，已经集成 了对若干液压 “ 坐标轴”的控制监控功能。对精确度 要求较高的，例如切削加工机床，使用分散控制式的液压监控软件，它采用了 液压阀、液压缸和位置测量系统复合的液压伺服机构 ，使得 P C 控制软件可以 像控制电气元件一样来控制调节各个液压元件。 P L C 可编程序数据库使得液 压定位

10、的控制和自动化工作过程的同步运行更加方便。其控制电路与电气 自动 化控制基本没有什么区别，它同时也对操作与监控进行调节。另外，液压控制 软件也可在 P L C 的标准环境中工作，而且是全透明的运行。利用这种液压控 制软件可以对内部数据进行读写，最大限度地满足了操作监控和自动化控制的 需要。所有液压系统的控制信号均可在工业控制局域网的接线柱中测得。可以 被检测的信号包括 ：实际位置信号，实际压力信号和控制阀的状态 、设置参 数。 利用液压控制技术可以满足各种要求 ，新的适时以太网解决方案以及与 新以太网方案配套的连接元器件可以满足高新技术领域中高精度切削加工机床 液压控制系统 的所有需要。而液压

11、控制系统的 I O 系统也是少有的高效系 统。所有工业液压技术的要求均可以以低廉的资金投入来得以实现。所有液压 控制的运动功能，它都可以实现。除此以外，还提供了工作力的调节功能，利 用电气伺服对输出的扭矩进行限定、调节。液压系统总体功能的制定 ，原则上 按照实际需要而制定，并以模块的形式接受 P L C 数据库的控制。现代化的液 压 自动化控制软件使得 自动化丁程技术人员可以像使用电气控制软件一样方 便 自如地进行操作 因为在解除了技术壁垒的封锁之后 ，各种专项控制技术 之间有了很大的融合与统一。操作监控与机床运动的相互集成必须是更简单 、 更方便和更高效的。在液压控制技术中不 断创新的目标是

12、 ：为用户提供更全面、更可靠 、更物美价廉的自动化控制解 决方案。 3 水压元件及系统水压元件及系统 3.1 水压传动技术概述 用水作介质的液压元件古而有之，最早的液压设备就是用水的。今灭随便 一个洗车店里都装备了带容积式泵的高压清洗机这样的水液压设备。但后来所 谓“ 水压机”的介质中也添加 了许多东西以满足方方面面的性能要求 ，其实 是一种乳 化液。后来 发展的 “ 难燃液压液”有几种也足水基的。在某种意 义上，液压技术的发展是一个元件与工作介质互相适应和协调发展的历史。液 压介质性能水平的提高对于现代液压技术的发展功不可没。现在所谓的水液压 元件企图用普通水或天然海水作为介质 ，所有技术难

13、点就都集中到了元件本身。 液压元件的发展越来越依赖于材料科学和制造技术的进步，这在水液压元件中 体现得尤为突出。在现代技术条件 下，造 出能在密封 、白润滑、抗蚀等性能 方面适应纯水甚至海水介质的液压元件是可能的，当然 由于无法同时改进介质 的相关特性 ，水液压装置的性能，特别是性价比较高之元件和介质都经过多年 “ 磨合”和优化的传统液压装置会大打折扣，一般也只能在水的冰点以上才能 运行。水上和水下作业 的船只和装置上，以及用高压水工作的设备中 ( 如高压水清洗、切割设备、消 防设备 和艺术喷泉等) ，使用直接从外界吸水和向 外排水 的开式循环的水液压系统有其必要性和合理性。 水压传动技术就是

14、基于绿色设计和清沽生产技术而重新崛起的一门新技术。 是新型_ 丁 业化发展进程中出现的一门绿色新技术。由于水具有清洁、尤污 染、廉价、安全、取之方便 、再利用率高、处理简单等突出优点，用其取代矿 物油作为液压系统工作介质时不 仅能够解决未来因石油枯竭带来的能源危机，而且能够最大限度地解决因矿物 油泄漏和排放带来的污染与安全问题，最符合环境保护 以及可持续发展的要求， 使得人们开始重新考虑和认识到将这一清洁能源作为液压系统工作介质的重要 性 ，并已引起人们的普遍关注，成为现代水压传动技术发展的最直接动力。 3.2 水压传动技术特点( 1 )资源丰富 ，来源广泛，再利用率 高。水是地球上最为丰富且

15、 与世共生的 资源，在水压传动系统应用的整个周期内，可多次回收，重复使用 ，且不易变 质 ( 2 )水是一种无毒无污染资源，对人体和环境尢害。有利于提高 T 作环境的舒 适性和安全性 ，排除的液体不需作任何处理即可直接排放 ，从根本上消除油 压传动系统冈泄漏和排放 而造成的牛产与环境污染。 ( 3 )阻燃性好，安全性高。特别适合高温、核辐射和明火等场合下的应用 ，有 效地解决油压传动所带来的易燃 、易爆 、油蒸汽对人体的危害等安全 J 题以及核辐射造成的液 油变质和放射性污染等问题。 ( 4 )处理技术 与工艺简单 ，系统 的运行与维修费用低。水长时间使用不会变 质，使用前后的水处理简 ；而且

16、系统在航运 、水下作、 、潜艇等水环境下 工作时，l 口 不用油箱 、冷却装置，大大简化了系统。 3.3 水压传动技术的应用及展望 随着科学技术的进步，水压产品及技术取得了较 大的进展，目前，不 仅 水压 泵形 式增多 了，符合 I S O C E T O P 连接尺等各标准规格 的各种 阀，甚至叠加阀、比例阀和连续可调的流量控制阀都形成了产品系列，配套用 的液压缸、油箱、接头零件 、密封件等也一应俱有，而且在专家的指导下，用 户可以根据自己的需求进行系统配组。正式推出了多种工作压力为 l 6 2 1 MP a 的作 为成套机 械和设备用 的独立产品( 动力站和控制阀) 。在欧、美水 压传动开始广泛进入食品工业、医药、化学 、造纸木材加 工、海上作业、核 能工业、消防： 程、地质钻探 、环境工程等一些对安全 、清洁、环境无害 要求较高的行业。一些量大面广的街道和路面清洗车以及新的铁路机械中的应 用，加上传统的钢厂轧机和水压机等应用正在扩大。可见水液压作