液压气动技术的现状和发展课件

液压与气动技术液压与气动技术现状和发展现状和发展 常州机电职业技术学院常州机电职业技术学院 机械工程系机械装备教研室机械工程系机械装备教研室一、国内液压气动技术现状一、国内液压气动技术现状 我国液压气动行业己形成了门类齐全、我国液压气动行业己形成了门类齐全、有一定生产能力和技术水平、初具规有一定生产能力和技术水平、初具规模的生产科研体系。模的生产科研体系。目前全国约有超过目前全国约有超过300300家企业家企业国家各研究院所中设有国家各研究院所中设有2020多个液压气动多个液压气动研究室研究室有有1010多个大学设有流体传动与控制专业多个大学设有流体传动与控制专业国家级液压元件质量监督检测中心以及国家级液压元件质量监督检测中心以及国家重点实验室。国家重点实验室。我国液压气动工业己可为工程机械、我国液压气动工业己可为工程机械、农业机械、机床、塑机、冶金矿山、农业机械、机床、塑机、冶金矿山、石油化工、铁路、船舶、轻工机械等石油化工、铁路、船舶、轻工机械等提供比较齐全的产品提供比较齐全的产品液压元件产品约有液压元件产品约有10001000多个品种，近多个品种，近1000010000个规格个规格从从20012001年开始，液压气动产品产值每年年开始，液压气动产品产值每年递增约递增约5050通过科技攻关和技术引进，产品水平有通过科技攻关和技术引进，产品水平有一定提高，生产出一些具有世界水平的一定提高，生产出一些具有世界水平的产品。产品。另外，在另外，在CADCAD和和CATCAT技术、污染控制、故技术、污染控制、故障诊断、机电一体化、海水及高水基溶障诊断、机电一体化、海水及高水基溶液的应用、现代控制技术的应用等方而液的应用、现代控制技术的应用等方而也取得可喜成果，不少己应用于生产。也取得可喜成果，不少己应用于生产。我国液压气动工业重视同国外企业进我国液压气动工业重视同国外企业进行有效的经济和技术合作，近年来先行有效的经济和技术合作，近年来先后从国外引进了很多液压元件和液压后从国外引进了很多液压元件和液压系统等制造技术，为提高产品水平和系统等制造技术，为提高产品水平和生产能力起到了重要作用。生产能力起到了重要作用。二、国外液压企业发展概况二、国外液压企业发展概况1 1、液压工业生产规模、液压工业生产规模 在在国国外外，液液压压工工业业的的发发展展速速度度高高于于机机械械工工业业。全世界液压产品产值约全世界液压产品产值约200200亿美元。亿美元。在在美美、日日、德德等等国国家家的的比比较较中中以以日日本本人人均均产产值值为为最最高高，其其主主要要原原因因是是日日本本工工厂厂设设备备自自动动化化程程度度高高和和生生产产管管理理完完善善，此此外外，日日本本各各企企业业外外协协量量大大，将将一一些些零零件件扩扩散散给给协协作作厂厂加加工工，实实现现零零件专业化。件专业化。据据统统计计，各各国国液液压压工工业业产产值值约约占占机机械械工工业业产产值值的的2 23 3，而而我我国国仅仅占占0.0.8%8%左左右右，充充分分说说明明我我国国液液压压技技术术使使用用率率低低，需需努努力力扩扩大大其其应应用用领领域。域。2 2、世界液压工业市场概况、世界液压工业市场概况(1)(1)液压产品需求动向液压产品需求动向液液压压技技术术的的应应用用领领域域越越来来越越广广泛泛，据据分分析析，建建筑筑工工程程机机械械、农农机机等等行行走走机机械械是是液液压压工工业的主要用户；业的主要用户；在在产产业业机机械械中中，机机床床、冶冶金金、塑塑机机是是主主要要用户；用户；建建筑筑机机械械和和工工业业车车辆辆液液压压使使用用率率有有增增长长趋趋势。势。建建筑筑、工工程程、冶冶金金等等需需要要量量的的比比重重显显著著增增加。加。(2)(2)液压产品构成比分析液压产品构成比分析柱柱塞塞泵泵构构成成比比有有增增长长趋趋势势。齿齿轮轮泵泵变变化化不不大大，而叶片泵则有所下降。而叶片泵则有所下降。柱塞马达构成比有增长趋势。柱塞马达构成比有增长趋势。阀阀门门：通通用用三三类类阀阀门门占占总总产产量量的的比比例例有有减减少少趋趋势势，叠叠加加阀阀、插插装装阀阀、比比例例阀阀、多多路路阀阀等等所所占占比比例例将将显显著著增增加加。电电磁磁换换向向阀阀产产量量和和销销售额占的比重最大。售额占的比重最大。由由于于重重视视液液压压系系统统污污染染控控制制，过过滤滤器器销销售售额额有显著增长。有显著增长。3 3、国外液压工业生产方式变迁、国外液压工业生产方式变迁 及现状及现状为为了了满满足足用用户户的的需需要要，主主机机品品种种日日益益增增多多，产产品品更更新新速速度度加加快快，相相应应要要求求液液压压元元件件增增加加品品种种，实实现现多多样样化化，因因而而液液压压件件属属于于大大批批量量生生产产的的产产品相对减少，大部分属于成批或小批生产品相对减少，大部分属于成批或小批生产。几种生产模式几种生产模式(主要零件的冷加工主要零件的冷加工)：以普通机床加工装为主的生产线。以普通机床加工装为主的生产线。以高效半自动机床和组合机床为主的生产线。以高效半自动机床和组合机床为主的生产线。适用于大批或成批生产以以数数控控(NC)NC)、加加工工中中心心(CNC)CNC)及及制制造造单单元元(FMC)FMC)为为主组成的生产线。主组成的生产线。比第一种模式提高效率56倍以以柔柔性性生生产产线线(FMS)FMS)、柔柔性性自自动动生生产产线线(FTL)FTL)为为主主的生产模式。的生产模式。适于多品种、中小批量生产，生产效率高，显著缩短生产周期组合机床生产线。组合机床生产线。适用批量大、产品设计寿命长的零件生产，如电磁阀体、多路阀体、齿轮泵壳体等 重视辅助工艺重视辅助工艺主主机机厂厂要要求求液液压压件件和和系系统统具具有有较较高高的的清清洁洁度度。各各国国液液压压件件十十分分重重视视清清洗洗和和去去刺刺工工艺艺，铸铸件件进进厂厂后后都都采采用用电电化化学学清清理理、喷喷丸丸和和防防锈锈处处理理，工工序序间间和和组组装装前前都都进进行行认认真真清清洗洗，主主要要方方法法有有气气泡泡高高压压喷喷射射(压压力力5 51010MPaMPa)、超超声声波波及气浴等清洗方法。及气浴等清洗方法。国外对成批和大量生产的零件采用多种国外对成批和大量生产的零件采用多种多样的去刺工艺，如热能、挤压、高压多样的去刺工艺，如热能、挤压、高压喷射、电解、液体喷砂、尼龙刷、切削喷射、电解、液体喷砂、尼龙刷、切削等去刺工艺。等去刺工艺。清清洗洗去去刺刺己己是是液液压压件件生生产产过过程程中中不不可可缺缺少的工序。少的工序。三三、主主机机发发展展动动向向及及液液压压技技术术 发展趋势发展趋势1 1、工程建筑机械、工程建筑机械要求发展适用于大型工程项目、城要求发展适用于大型工程项目、城市建设及适应新的作业环境所需要市建设及适应新的作业环境所需要的产品，要求发展多样化和不断提的产品，要求发展多样化和不断提高其性能，其主要发展方向是：高其性能，其主要发展方向是：大型化大型化针对大型工程，如水利建设、填海工程等发展针对大型工程，如水利建设、填海工程等发展大型、专用工程机械。大型、专用工程机械。小型化小型化针对市政建筑发展小型的，操作优良的产品。针对市政建筑发展小型的，操作优良的产品。高速化高速化改善移位和方向变换性能。改善移位和方向变换性能。轻型化轻型化安装简便，搬运性好。安装简便，搬运性好。高效化高效化 提高作业效率并减少能耗。提高作业效率并减少能耗。机电一体化机电一体化 发发动动机机和和液液压压系系统统根根据据各各种种作作业业模模式式实实现现综综合合控制达到作业自动化。控制达到作业自动化。改善操作性能，提高舒适性改善操作性能，提高舒适性利用电子操作器，减轻操作人员的劳动强度。利用电子操作器，减轻操作人员的劳动强度。提高耐久性和早期故障诊断提高耐久性和早期故障诊断 (1000 (1000 h)h)高压化高压化 开式系统开式系统34 34 MPaMPa，闭式系统闭式系统47 47 MPaMPa。节省能耗节省能耗要求提高各种液压元件要求提高各种液压元件的效率，减少管路的压的效率，减少管路的压力损失，减轻元件重量，力损失，减轻元件重量，实现小型化，改善液压实现小型化，改善液压系统控制性能和防止泄系统控制性能和防止泄漏，目前小型液压挖掘漏，目前小型液压挖掘机己由传统的齿轮泵驱机己由传统的齿轮泵驱动改为动改为变量柱塞泵变量柱塞泵驱动，驱动，中大型挖掘机采用中大型挖掘机采用多种多种型式变量泵型式变量泵、负载传感、负载传感、一次调节、电子极限负一次调节、电子极限负载等系统。载等系统。采用电子直接控制采用电子直接控制实现智能化和自动化，挖掘机采用电子控制，可实现智能化和自动化，挖掘机采用电子控制，可以自动选用作业模式和实现复合动作机能。以自动选用作业模式和实现复合动作机能。降低噪声和振动降低噪声和振动要求降低泵噪声要求降低泵噪声 减少外部泄漏减少外部泄漏发展零泄漏系统发展零泄漏系统 提高产品清洁度，提高产品清洁度，保证产品可靠度保证产品可靠度要要求求元元件件出出厂厂内内部部残残留留油油液液达达到到NAS8NAS81010级级，要求元件制造厂建立质保体系。要求元件制造厂建立质保体系。故障诊断、便于维护故障诊断、便于维护2 2、机床、机床向向高高精精度度、高高效效率率、数数控控化化、柔柔性性化化方方向向发发展展。机机床床在在夹夹紧紧固固定定、平平衡衡装装置置、零零件件传传送送等等辅辅助助动动作作使使用用液液压压控控制制还还是是不不可可缺缺少少的的。为为适适应应机机床床的的发发展展，对对液液压系统和元件提出要求如下：压系统和元件提出要求如下：为减少温升，减少油箱尺寸，节能和保为减少温升，减少油箱尺寸，节能和保证夹紧力和平衡力的稳定，广泛采用低证夹紧力和平衡力的稳定，广泛采用低噪声变量泵。噪声变量泵。为为减减少少换换向向冲冲击击，影影响响精精度度，广广泛泛采采用用比例电磁阀和无冲击电磁阀。比例电磁阀和无冲击电磁阀。采用复合阀，简采用复合阀，简化液压回路。化液压回路。小型化，轻量化。小型化，轻量化。发发展展低低成成木木、维维修方便的液压油箱。修方便的液压油箱。降低泵噪声和振动。降低泵噪声和振动。发发展展不不需需要要维维护护的的液液压压油油箱箱，要要求使用寿命在求使用寿命在5 5年以上。年以上。3 3、塑料机械、塑料机械 由于电气传动难于实现力控制，结构由于电气传动难于实现力控制，结构复杂、成本高，因而液压传动及控制复杂、成本高，因而液压传动及控制还占主要地位，尤其是大中型塑料机还占主要地位，尤其是大中型塑料机械，它对液压系统的要求：械，它对液压系统的要求：采用伺服阀、比例阀、插装阀和闭环系采用伺服阀、比例阀、插装阀和闭环系统，提高响应速度。统，提高响应速度。简化回路，降低成本。简化回路，降低成本。采采用用复复合合阀阀，如如插插装装阀阀(包包括括螺螺纹纹式式)，减少占用空间和管路，提高防漏性能。减少占用空间和管路，提高防漏性能。4 4、锻压机械、锻压机械 高压化，系统压力达高压化，系统压力达35 35 MPaMPa 。广广泛泛采采用用电电液液伺伺服服和和比比例例系系统统，实实现现压力程序控制压力程序控制(NCNC压力机压力机)。高高精精度度位位置置控控制制(精精密密冲冲床床)闭闭环环系系统统的应用。的应用。5 5、冶金机械、冶金机械 主要向大型化、连续化、高速化和自主要向大型化、连续化、高速化和自动化方向发展。要求提高产品性能、高动化方向发展。要求提高产品性能、高效节能，用微电子技术改进传统产品，效节能，用微电子技术改进传统产品，发展机电一体化产品，提高设备使用可发展机电一体化产品，提高设备使用可靠性和易维修性，提高作业效率，改善靠性和易维修性，提高作业效率，改善操作性能和保护环境等，对液压系统和操作性能和保护环境等，对液压系统和元件要求如下：元件要求如下：提高电液位置控制系统精度和力控制提高电液位置控制系统精度和力控制系统精度，实现高精度和高响应。系统精度，实现高精度和高响应。提提高高各各类类元元件件可可靠靠性性，电电磁磁阀阀类类元元件件要求寿命达到要求寿命达到10001000万次以上。万次以上。提提高高电电液液伺伺服服阀阀和和比比例例阀阀精精度度(减减少少滞环和提高直线性滞环和提高直线性)、频响和可靠度。、频响和可靠度。发发展展内内藏藏电电子子控控制制器器的的电电液液伺伺服服驱驱动动马马达达、伺伺服服缸缸等等电电液液伺伺服服元元件件，实实现现机电一体化。机电一体化。广泛采用集成化广泛采用集成化(插装阀、桑加阀插装阀、桑加阀)和复和复合化元件及系统，减少占地空间和防止合化元件及系统，减少占地空间和防止外漏。外漏。易维修性，实现液压系统故障诊断。易维修性，实现液压系统故障诊断。适适应应 IS0 IS0 1400014000环环境境保保护护标标准准要要求求，应应用水液压技术。用水液压技术。液压系统的污染控制。液压系统的污染控制。综综上上所所述述，为为适适应应机机械械产产品品向向高高性性能能、高高精精度度和和自自动动化化方方向向发发展展需需要要，液液压压产产品主要发展方向是：品主要发展方向是：节能提高效率；节能提高效率；提高控制性能以适应机电一体化的发展；提高控制性能以适应机电一体化的发展；提高可靠性、寿命、安全性和维修性；提高可靠性、寿命、安全性和维修性；适应环境保护适应环境保护(降低噪声和振动、无泄漏降低噪声和振动、无泄漏)。四、二十一世纪的液压技术四、二十一世纪的液压技术 由于液压技术广泛应用了高技术成果，由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术，计算机技术，微电如自动控制技术，计算机技术，微电子技术，摩擦磨损技术、可靠性技术子技术，摩擦磨损技术、可靠性技术以及新工艺，新材料的应用，使传统以及新工艺，新材料的应用，使传统的液压技术有了新的进展，也使液压的液压技术有了新的进展，也使液压系统和元件、水平有很大提高。系统和元件、水平有很大提高。2121世世纪的液压技术应当主要靠现有技术的纪的液压技术应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面：将集中在以下几个方面：1、减少能耗，充分利用能量、减少能耗，充分利用能量2、泄漏控制、泄漏控制3、污染控制、污染控制4、主动维护、主动维护5、机电一体化、机电一体化6、液压、液压CAD技术技术7、新材料、新工艺的应用、新材料、新工艺的应用可以肯定，液压技术和其他传动方式相可以肯定，液压技术和其他传动方式相比将继续保持其有力的竞争地位。比将继续保持其有力的竞争地位。