淺談液壓傳動技術(shù)及其在我國的發(fā)展情況

崔淵博 葉洋 趙威

摘 要：本文首先簡要介紹了液壓傳動技術(shù)的發(fā)展歷史以及液壓傳動技術(shù)的基本原理和組成結(jié)構(gòu)，然后列舉了液壓傳動技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，最后介紹了我國液壓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。

關(guān)鍵詞：液壓傳動；工作介質(zhì)

1 液壓傳動技術(shù)簡介

1.1 液壓傳動技術(shù)的歷史進展

液壓技術(shù)的發(fā)展是與流體力學(xué)的理論研究相關(guān)聯(lián)的。1650年帕斯卡提出了帕斯卡原理，1686年牛頓揭示了黏性液體的內(nèi)摩擦定律，18世紀流體力學(xué)的兩個重要原理——連續(xù)性方程和伯努利能量方程的建立，都極大地推動了液壓技術(shù)的發(fā)展。1795年，英國人約瑟夫·布萊曼將水做為工作介質(zhì)，研制了歷史上第一臺水壓機。18世紀中葉，英國工程師弗萊明·金肯發(fā)明了世界上第一臺差壓補償流量閥。1905年，美國科學(xué)家詹尼首先將礦物油做為工作介質(zhì)引入液壓傳動領(lǐng)域，并且設(shè)計制造了世界上第一臺軸向柱塞泵及其液壓驅(qū)動裝置，從而開啟了液壓傳動技術(shù)發(fā)展的歷史新篇章。第一次世界大戰(zhàn)以后，液壓傳動技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，但這種應(yīng)用主要體現(xiàn)在軍事領(lǐng)域。1920年以后，液壓元件已經(jīng)開始進入大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年，文克斯發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件產(chǎn)業(yè)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀30年代以后，為了滿足車輛、航空等工業(yè)領(lǐng)域?qū)Υ蠊β蕚鲃拥男枨螅藗冮_發(fā)了斜軸式和彎軸式軸向柱塞泵、軸向和徑向液壓馬達。第二次大戰(zhàn)以后，液壓傳動技術(shù)開始被大規(guī)模應(yīng)用于民用領(lǐng)域，并且隨著各種國際標準、國家標準及行業(yè)標準的制定和完善，液壓傳動技術(shù)的應(yīng)用和推廣得到了長足的發(fā)展。經(jīng)過數(shù)百年的發(fā)展，液壓傳動技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代化傳動與控制行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，它的應(yīng)用成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。

1.2 液壓傳動的工作原理及組成結(jié)構(gòu)

液壓傳動技術(shù)是以壓力油、乳化液和純水等液體為工作介質(zhì)來傳遞能量的（與依靠液體的動能來傳遞能量的液力傳動有所不同），并且能量在傳遞的過程中要經(jīng)歷兩次能量形式的轉(zhuǎn)換，首先是將電動機或者液壓馬達輸入的機械能轉(zhuǎn)換為工作介質(zhì)的壓力能，然后工作介質(zhì)的壓力能再以機械能的形式帶動負載做直線位移或者角位移。

一套完整的、能夠正常工作的液壓傳動系統(tǒng)應(yīng)該包括以下五個主要部分：

①動力元件：它是將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為壓力能，為液壓系統(tǒng)提供壓力介質(zhì)的裝置。最為常見的是液壓泵。

②執(zhí)行元件：它是將壓力介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的輸出裝置。常見的有輸出直線位移的液壓缸，有做回轉(zhuǎn)運動輸出轉(zhuǎn)矩的液壓馬達。

③控制調(diào)節(jié)元件：它是控制液壓系統(tǒng)所需的壓力、流量、方向和工作性能，以保證執(zhí)行元件實現(xiàn)不同的工作要求的裝置。常見的有溢流閥、節(jié)流閥、截止閥和換向閥等。

④輔助元件：它是保證液壓系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性必不可少的裝置。常見的有油箱、濾油器和壓力表等。

⑤工作介質(zhì)：它是傳遞能量的液體介質(zhì)。常用的有液壓油、乳化劑和純水等。

2 液壓傳動技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 液壓傳動技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的應(yīng)用

液壓傳動技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如拖拉機、農(nóng)具懸掛系統(tǒng)、聯(lián)合收割機等普遍采用了液壓傳動技術(shù)。液壓傳動技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械上的廣泛應(yīng)用極大地提高了農(nóng)業(yè)機械的技術(shù)水平和智能化水平，顯著提高了農(nóng)業(yè)機械的舒適性和可操作性。我國農(nóng)業(yè)機械使用的液壓元件數(shù)量較多、品種少、價格較低，是我國最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域之一。2016年公布的中央一號文件明確提出要加快研發(fā)高端農(nóng)機裝備及關(guān)鍵核心零部件，提升主要農(nóng)作物生產(chǎn)全程機械化水平。從國家大力推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的舉措不難看出，液壓傳動技術(shù)作為高端農(nóng)業(yè)機械必不可少的技術(shù)必將得到進一步的發(fā)展。

2.2 液壓傳動技術(shù)在軍事工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)需要反應(yīng)迅速、精度高、功率大的液壓傳動裝置，從而極大地推動了液壓技術(shù)的發(fā)展。在現(xiàn)代軍事工業(yè)中，陸軍、海軍以及空軍的很多武器裝備都采用了液壓傳動技術(shù)，如飛機的起落架系統(tǒng)、坦克的穩(wěn)定系統(tǒng)、火炮的隨動系統(tǒng)、雷達的無線掃描系統(tǒng)、導(dǎo)彈和火箭的發(fā)射控制系統(tǒng)以及軍艦上的炮塔瞄準系統(tǒng)等都采用了液壓技術(shù)。

2.3 液壓傳動技術(shù)在機床工業(yè)的應(yīng)用

機床工業(yè)是應(yīng)用液壓技術(shù)最早的行業(yè)，目前機床傳動系統(tǒng)有85%都采用了液壓傳動及控制技術(shù)，如磨床、刨床、車床、和剪床等。在機床上，液壓傳動技術(shù)常應(yīng)用在以下的一些裝置中：①進給運動傳動裝置磨床砂輪架和工作臺的進給運動大部分采用液壓傳動，銑床、刨床和組合機床等的工作臺的進給運動也都可以采用液壓傳動。②仿形裝置車床、銑床和刨床等上的仿形加工可以用液壓伺服系統(tǒng)來完成，其精度可達0.01-0.02mm。此外，磨床上的成型砂輪修正裝置也可采用這種系統(tǒng)。③輔助裝置機床上的夾緊裝置、齒輪箱變速操縱裝置、垂直移動部件平衡裝置、工件和刀具的裝卸裝置等采用液壓傳動后，有利于簡化機床的結(jié)構(gòu)，提高機床的自動化程度。

3 液壓傳動技術(shù)在我國的發(fā)展概況

我國的液壓技術(shù)是隨著新中國的建立、發(fā)展而發(fā)展起來的。經(jīng)過幾十年的艱苦探索和發(fā)展，特別是20世紀80年代初期引進、吸收和消化美國、日本、德國等國家的先進技術(shù)和設(shè)備，使我國的液壓技術(shù)有了很大的提高。到目前為止，我國的液壓行業(yè)已經(jīng)形成了一個門類比較齊全、有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的工業(yè)體系。盡管我國的液壓行業(yè)已經(jīng)取得了長足的進步，但和世界先進水平相比差距還是很大，這種差距主要反映在一下幾個方面：

①產(chǎn)品種類較少，液壓技術(shù)使用率低；產(chǎn)品的水平低，質(zhì)量不穩(wěn)定，早期故障率高，可靠性較差，特別是機電一體化領(lǐng)域的相關(guān)元件和系統(tǒng)，國內(nèi)尚未廣泛應(yīng)用。

②大多數(shù)從事液壓行業(yè)的企業(yè)專業(yè)化程度低，規(guī)模小，經(jīng)濟效益差。

③人才培養(yǎng)理念和方法落后，研究人員人才科研開發(fā)力量薄弱，技術(shù)進步緩慢。

④產(chǎn)品尚未打開國際市場，液壓產(chǎn)品國際市場的容量很大，但是我國的出口剛剛起步，發(fā)展余地很大。

參考文獻

[1]閆利文，浦文禹，杜玉紅，侯偉峰.液壓與氣壓傳動.國防工業(yè)出版社.

[2]路甬祥.流體傳動與控制技術(shù)的歷史進展與展望，機械工學(xué)報.2001年10月

[3]液壓技術(shù)在機床中的應(yīng)用.廣州機床研究所