液壓技術(shù)創(chuàng)新及發(fā)展趨勢(shì)研究

張弛?李越?韓磊

摘 要：隨著應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、新材料等的發(fā)展，液壓系統(tǒng)和元件在技術(shù)水平上有很大提高。本文從液壓現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、自動(dòng)化控制軟件技術(shù)、水壓元件及系統(tǒng)、液壓節(jié)能技術(shù)等方面，介紹液壓技術(shù)創(chuàng)新及發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：液壓技術(shù)；創(chuàng)新；節(jié)能；發(fā)展趨勢(shì)

1.液壓現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

1.1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的定義

現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能化儀表和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化為工作站和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備兩層結(jié)構(gòu)，它可以看作是一個(gè)由數(shù)字通訊設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備組成的分布式系統(tǒng)，從計(jì)算機(jī)角度看，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；從通信角度看，它是一種新的全數(shù)字、串行、雙向、多路設(shè)備的通信方式；從jI程角度看，它是一種工廠結(jié)構(gòu)化布線。

1.2現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)

（1）經(jīng)濟(jì)性。這是應(yīng)用單位使用總線產(chǎn)品和供應(yīng)商提供產(chǎn)品的第一前提，即以降低總線系統(tǒng)的使用成本為目的。

（2）按IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的柔性化程序，易學(xué)、易懂，可操作性強(qiáng)。

（3）可靠性、可維護(hù)性?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)采用總線代替一對(duì)一的I/O連線。對(duì)于大規(guī)模I/O系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，減少了由接線點(diǎn)造成的不可靠因素，同時(shí)系統(tǒng)具有在線故障診斷，報(bào)警記錄功能；可完成現(xiàn)場(chǎng)液壓系統(tǒng)的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

（4）友好的人機(jī)對(duì)話界面，方便進(jìn)行液壓系統(tǒng)的參數(shù)修改和故障監(jiān)控。

（5）滿足人身安全、電磁兼容、抗沖擊及抗震動(dòng)的重要標(biāo)準(zhǔn)。

（6）相對(duì)于傳統(tǒng)的液壓比例控制系統(tǒng)更具有其價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2.自動(dòng)化控制軟件技術(shù)

在多軸運(yùn)動(dòng)控制中，采用SPS編程控制技術(shù)。在這種情況下，以PC機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制技術(shù)有著自己的用武之地。自動(dòng)化控制軟件將SPS的工作原則、操作控制兩項(xiàng)任務(wù)集于一身。操作監(jiān)控技術(shù)在伺服驅(qū)動(dòng)中已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，并且具有強(qiáng)大的功能和功率。大量的應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，以微機(jī)軟件為基礎(chǔ)的控制方案在不同類型的液壓控制中也是非常有效的。將液壓控制回路（控制閥、變量泵）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（液壓缸、液壓馬達(dá)）進(jìn)行不同的變型與組合配置，可以提供多種不同特性的控制方案。因此，這樣的液壓運(yùn)動(dòng)控制也可以當(dāng)作坐標(biāo)軸的電氣運(yùn)動(dòng)控制來(lái)對(duì)待和處理。各種液壓控制方案可在基于PC機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)下接受控制。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的適時(shí)性已經(jīng)達(dá)到了毫秒級(jí)，一個(gè)圖像跳動(dòng)的傳輸控制時(shí)問(wèn)可短到10ms。這樣的速度完全可以做到與常用的液壓控制系統(tǒng)同步，可以完成對(duì)液壓系統(tǒng)的功能控制。在液壓軸控制的運(yùn)算中，現(xiàn)代化的PC微處理器運(yùn)算速度很快，完全可以與伺服控制技術(shù)中的伺服運(yùn)算器相媲美。

3.水壓元件及系統(tǒng)

3.1水壓傳動(dòng)技術(shù)概述

用水作介質(zhì)的液壓元件古而有之。當(dāng)今洗車店里都裝備的帶容積式泵的高壓清洗機(jī)就是水液壓設(shè)備。后來(lái)在所謂“水壓機(jī)”的介質(zhì)中添加了以滿足各方面性能要求的乳化液添加物。在某種意義上，液壓技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)元件與工作介質(zhì)互相適應(yīng)和協(xié)調(diào)發(fā)展的歷史。液壓介質(zhì)性能水平的提高對(duì)于現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展功不可沒(méi)?，F(xiàn)在所謂的水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質(zhì)，所有技術(shù)難點(diǎn)就都集中到了元件本身。液壓元件的發(fā)展越來(lái)越依賴于材料科學(xué)和制造技術(shù)的進(jìn)步，這在水液壓元件中體現(xiàn)得尤為突出。在現(xiàn)代技術(shù)條件下，造出能在密封、白潤(rùn)滑、抗蝕等性能方面適應(yīng)純水甚至海水介質(zhì)的液壓元件是可能的，當(dāng)然，由于無(wú)法同時(shí)改進(jìn)介質(zhì)的相關(guān)特性，水液壓裝置的性能，特別是性價(jià)比較高之元件和介質(zhì)都經(jīng)過(guò)多年“磨合”和優(yōu)化的傳統(tǒng)液壓裝置會(huì)大打折扣，一般也只能在水的冰點(diǎn)以上才能運(yùn)行。水上和水下作業(yè)的船只和裝置上，以及用高壓水工作的設(shè)備中（如高壓水清洗、切割設(shè)備、消防設(shè)備和藝術(shù)噴泉等），使用直接從外界吸水和向外排水的開(kāi)式循環(huán)的水液壓系統(tǒng)有其必要性和合理性。

3.2水壓傳動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)

（1）資源豐富，來(lái)源廣泛，再利用率高。

（2）水是一種無(wú)毒無(wú)污染資源，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害。有利于提高工作環(huán)境的舒適性和安全性，可以從根本上消除油壓傳動(dòng)系統(tǒng)泄漏和排放而造成的環(huán)境污染。

（3）阻燃性好，安全性高。特別適合高溫、核輻射和明火等場(chǎng)合下的應(yīng)用，有效地解決油壓傳動(dòng)所帶來(lái)的易燃、易爆、油蒸汽對(duì)人體的危害問(wèn)題以及核輻射造成的液油變質(zhì)和放射性污染等問(wèn)題。

（4）處理技術(shù)與工藝簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的運(yùn)行與維修費(fèi)用低。

3.3水壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用及展望

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水壓產(chǎn)品及技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，目前，不僅水壓泵形式增多了，符合ISO/CETOP連接尺等各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的各種閥已經(jīng)形成了產(chǎn)品系列，配套用的液壓缸、油箱、接頭零件、密封件等也一應(yīng)俱有，而且在專家的指導(dǎo)下，用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行系統(tǒng)配組。正式推出了多種工作壓力為l6～21MPa的作為成套機(jī)械和設(shè)備用的獨(dú)立產(chǎn)品（動(dòng)力站和控制閥）。在歐、美水壓傳動(dòng)開(kāi)始廣泛進(jìn)入食品工業(yè)、醫(yī)藥、化學(xué)、造紙木材加工、海上作業(yè)、核能工業(yè)、消防工程、地質(zhì)鉆探、環(huán)境工程等一些對(duì)安全、清潔、環(huán)境無(wú)害要求較高的行業(yè)。

4.液壓節(jié)能技術(shù)

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)能量損失包括各元件中運(yùn)動(dòng)件的機(jī)械摩擦損失、泄漏損失、溢流損失、節(jié)流損失、輸入和輸出功率不匹配的無(wú)功損失幾方面。機(jī)械摩擦損失、泄漏損失所占比例與所選元件本身的機(jī)械效率、容積效率、介質(zhì)粘度、回路密封性以及系統(tǒng)組成的復(fù)雜程度有關(guān)；溢流損失、節(jié)流損失所占比例與回路和控制形式有關(guān)；而輸入和輸出功率不匹配的無(wú)功損失所占比例與控制策略有關(guān)。因此節(jié)能是液壓技術(shù)的重要課題之一，隨著節(jié)能和環(huán)保要求的日益高漲，有效活用能源和降低噪聲已成為液壓行業(yè)的重要目標(biāo)。綜觀國(guó)內(nèi)外液壓技術(shù)發(fā)展歷程，無(wú)時(shí)無(wú)刻不伴隨節(jié)能的需要及創(chuàng)新。

5.結(jié)語(yǔ)

目前，除了產(chǎn)品和技術(shù)不斷創(chuàng)新之外，還有一點(diǎn)是讓用戶能很方便選用創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品。從而使他們自身的設(shè)備或產(chǎn)品得到更新?lián)Q代或創(chuàng)造更高的附加值和效率。因此，為客戶提供優(yōu)化的技術(shù)方案十分重要。