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1、 液压或气动技术在工业中的应用液压或气动技术在工业中的应用机制机制113113 31106111023110611102 吕译厅吕译厅液压传动和气压传动统称为流体传动 ，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压 力传动原理，利用液体与气体来传递能量的一门新兴技术，是工农业生产中广 为应用的一门技术。液压技术最初用水作为工作介质 , 以水压机的形式将其应 用于工业上,后来随着技术的逐步进步，介质改为油，至今大部分的液压机械仍 然是使用油作为介质，但制造出来的产品无论在性能、范围、用途等各方面都 是以往的技术所不能比及的。经过二百多年的发展，到如今，流体与气体传动 技术水平的高低已成为一个国家工业发展水
2、平的重要标志。液压与气动技术开始大范围的应用是在二十世纪，特别是1920年以后,发展 更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间 , 才开始进入正规的工 业生产阶段。 1925年维克斯发明了压力平衡式叶片泵 , 为近代液压元件工业 或液压传动标准的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁尼斯克对能量波 动传递进行了理论及实际研究 。液压技术一般应用于重型、大型、特大型设备，如冶金行业轧机压下系统， 连铸机压下系统等； 军工中高速响应场合，如飞机尾舵控制，轮船舵机控制， 高速响应随动系统等 工程机械，抗冲击，要求功重比较高系统一般都采用 液压系统这是应用液压技术的最大的三个领域。液压传
3、动基本原理 从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说， 液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的 压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。 所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个 变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助 元件等。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压 泵。液压泵依靠容积变化原理来工作，所以一般也称为容积液压泵。齿轮泵是 最常见的一种液压泵，它通过两个啮合的
4、齿轮的转动使得液体进行运动。其他 的液压泵还有叶片泵、柱塞泵，在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音。 液压执行元件是用来执行将液压泵提供的 液压能转变成机械能的装置，主要包括液压缸和液压马达。液压马达是与液压 泵做相反的工作的装置，也就是把液压的能量转换称为机械能，从而对外做功。液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进 行预期的控制，以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性， 使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力 控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械 操纵法、电动操
5、纵阀等。 除了上述的元件以外，液压控制系统还需要液压 辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。 通过以上的各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通 过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标，我们能够设计 不同的回路，比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。 根据液压传动的结构及其特点，在液压系统的设计中，首先要进行系统分析， 然后拟定系统的原理图，其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通 过计算选择液压器件，进而再完成系统的设计和调试。这个过程中，原理图的 绘制是最关键的。它决定了一个设计系统的优劣。 液压传动的应用
6、性是很 强的，比如装卸堆码机液压系统，它作为一种仓储机械，在现代化的仓库里利 用它实现纺织品包、油桶、木桶等货物的装卸机械化工作。也可以应用在万能 外圆磨床液压系统等生产实践中。这些系统的特点是功率比较大，生产的效率 比较高，平稳性比较好。 经过不断的发展，液压或气动在下面两个方面的应用尤为突出：1.军事工业：第一次世界大战。这时候世界各主要工业国家的机械化水平都不是很高， 因此机械化在军事器械中所占的比例不高，虽然也有了飞机、坦克、各式运输 车，但这些并没有对战争的胜负造成多大的影响。第二次世界大战。各主要参战国的工业化水平都有了很大的提高，特别是在美 国的机械化部队中，有30%应用了液压传
7、动，如此之高的自动化水平，成为了二 战中美国在世界各地战场上长胜的法宝，中国当时工业极其落后，在战争中所 受的被动也显而易见。二战以后，应该是世界各国军事工业发展最快的时候。海湾战争、越南战争以及美苏争霸期间，军事工业的发展已经具有相当的水平。大型军舰、军用 运输船、军用运输机、航母、导弹等大型军事机械，液压与气动技术的运用随 处可见，高水平、大规模的机械化、自动化、智能化是现代军事工业的突出特 点，也大大增加了现代战争的不确定性，未来的太空军事中，卫星、飞船、航 天飞机、空间站等太空飞行器上自动化水平会更高，这也是液压与气动技术在 未来要研究、发展的一个大方向。但可以肯定的是，这些军事科技上
8、的进步也 一定程度上避免了战争的轻易发生，维护了世界的和平。传统意义上的军事武器都属于小型号的，体积小、重量轻、结构也不是很 复杂，由于没有太多的应用液压与气动技术，且当时的技术不是很发达，大部 分的操作过程都是通过人力完成的，操作起来不方便，需要的人手也很多，即 使这样也不一定能达到相应的目的；而如今的军事武器，体积大都相当庞大笨 重，少则几吨，多则几十几百吨，如果仅仅依靠人力和少量的技术运用，根本 无法完成操作，更不能完成相应的战略任务。相比旧时的武器，经过现代科技 武装的新式武器，需要的人力远远少于过去，且精度更高、效率更高、威力更 大，我国军队历史上的几次大裁员，很大的原因就是因为科技
9、的发展造成了军 人的冗杂繁多。如今的军事武器，飞机、坦克战车、军舰航母等等，液压与气动技术的运 用随处可见，举例说航母上的飞机升降平台。如果战斗机单纯的停靠在航母甲 板上，是不安全的，很容易遭到敌人的空袭，那样的话，整个甲板上的战斗机 都将成炮灰，没有了战斗机的航母舰队，就相当于损失了一大半的战斗力，对 战争的影响会很大；相反，航母上安装了升降平台以后，降落在甲板上的战斗 机，如果没有新的作战任务，可以通过飞机升降平台将战斗机运送到甲板下面 的机库，这样就避免了遭受空袭的危险，而且也为甲板上节约了很大一部分空 间，有利于其他战斗机的安全起降。再例如导弹战车。一个庞大的导弹战车， 整个重量都在三
10、十吨以上，用过去的人拉肩扛是根本无法完成操作的，运用了 液压与气动技术后，几十吨重的导弹，可以通过发射车的自动控制系统通过大 型液压杆将弹体举起并精准的安排好发射角度，整个过程最多只需要三个人， 十分高效。此外军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞 机起落架的收放装置和方向舵控制装置等，都是液压气动技术的真实应用。2.民用工业：民用工业的发展与军事工业的发展是相辅相承的。二战前，世界各主要工 业国的工业化水平参差不齐，这在军事工业中就已经体现出来，由于液压与气 动技术的发展还不是很成熟，因此这些主要工业国的民用工业机械化不是太明 显，但欧美日等主要国家还是很有实力的，德英美较日
11、本要强得多。二战后， 日本德国虽作为战败国，但德日的发展速度非常快，尤其是日本。日本液压传 动的发展较欧美等国家晚了近20多年，但在1955年前后 ,日本迅速发展液压传 动 ,1956年还专门成立了“ 液压工业会” 。经过近半个世纪的发展之后，如今 日本液压传动的发展已经具有相当的规模和水平，届世界领先地位。气液压传动的应用历史悠久。从18世纪的工业革命开始 ,气液压传动逐渐 被应用于各类行业中。如矿山用的风钻 ,火车的刹车装置等。而气液压传动应 用于一般工业中的自动化、省力化则是近些年的事情。目前世界各国都把气液 压传动作为一种低成本的工业自动化手段。国内外自20世纪60年代以来 ,气液 压
12、传动发展十分迅速,目前气液压传动元件的发展速度已具有相当的规模, 但与 国际水平相比，还有很大差距。因为气液压传动有许多突出的优点，因此它在民用工业中的应用更加广泛。 小到一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、 建筑机械、农业机械、汽车等；大到钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊 调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操 纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等国；船舶用的甲板起重机械、 船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、 升降旋转舞台等。液压与气动技术在民用工业中的应用远比军事工业广泛得多。现在的工
13、业已经发展成为了一个相当庞大的工业体系，可以分为制造业、 建筑业、服务业等几大部门，液压与气动技术在制造业和建筑业中应用的较多， 特别是大型的装备制造业中，气液压的作用相当重要，例如我们经常见到的挖 掘机、推土机、铲车等，都是通过一个个的液压杆来传递动力，从而指使各个 部件运动，最终达到工作目的。建筑业中，大型的轨行式施工机械，可以将重 达几百吨几千吨的材料运送到规定的地点并完成工作，例如高铁高架桥的修建， 大部分的桥梁部件都是在一个地方浇灌铸成，然后再用运输车运送到大桥上安 装上的，整个过程需要功率相当大的液压组合机械来完成。气液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着我国社会
14、主义建设步伐的加快，我国交通、能源、铁路、民航等基础设施建设进程的快 速发展，大型建筑施工和资源开发规模不断扩大，工程机械在市场上的需求大 大增加，各个方面对于气压液压的依赖会越来越强，而且要求也会越来越高， 同时，这些大型工程面临的作业环境更为苛刻、工况条件更为复杂等所带来的 挑战，也进一步推动着对气液压传动技术的深入研究，随着计算机技术的深入 发展，液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起 来，这样就能够在更多的场合中发挥作用。以更加精巧的、更加灵活地完成预 期的控制任务。 气液压传动技术已经在各个方面改变了人类的生活，但始终不能满足人们 的要求，气液压传动技术还有很大的发展空间，我国在这方面的水平还不是很 高，因此还需要投入更多的力量，尽快赶上世界水平，并积累一定的工业技术 水平，以满足社会的快速发展。液压技术的前景广泛，期待该技术有更大的突破。附 . 参考文件： 中文科技期刊数据库百度文库
