現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

孫權(quán) 李亞志

摘要：隨著微電子、計(jì)算機(jī)等方面的科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)在這幾年也飛躍式的發(fā)展，我國各類工程機(jī)械中也大規(guī)模地將液壓技術(shù)與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用，液壓技術(shù)的應(yīng)用開始迎來了新的高潮。本篇文章分析了液壓技術(shù)的基本原理和技術(shù)特點(diǎn)，系統(tǒng)闡述了計(jì)算機(jī)在液壓技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用以及液壓技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。希望給液壓技術(shù)在設(shè)備改造中的應(yīng)用創(chuàng)新一些參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：液壓技術(shù);發(fā)展;應(yīng)用

一、液壓技術(shù)發(fā)展歷史概述

液壓技術(shù)的原理就是密閉在設(shè)備中的液體上的壓強(qiáng)，能夠轉(zhuǎn)化為大小不變地作用力向各個(gè)方向傳遞。19 世紀(jì)初液壓技術(shù)取得了一些重大的進(jìn)展，其中包括采用油作為工作流體及首次用電來驅(qū)動(dòng)方向控制閥等。第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，電液技術(shù)的發(fā)展加快，出現(xiàn)了兩級電液伺服閥、噴嘴擋板元件以及反饋裝置等。電液伺服閥控制技術(shù)在軍事應(yīng)用中大顯身手，特別是在航空航天上的應(yīng)用。這些應(yīng)用最初包括雷達(dá)驅(qū)動(dòng)、制導(dǎo)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)及導(dǎo)彈發(fā)射架控制等，后來又?jǐn)U展到導(dǎo)彈的飛行控制雷達(dá)天線的定位、飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)的增強(qiáng)穩(wěn)定性、雷達(dá)磁控管腔的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以及飛行器的推力矢量控制等。電液伺服作動(dòng)器也被用于空間運(yùn)載火箭的導(dǎo)航和控制。電液控制技術(shù)在非軍事工業(yè)上的應(yīng)用也越來越多，最主要的是機(jī)床工業(yè)。液壓技術(shù)的快速發(fā)展與創(chuàng)新，近年來，還出現(xiàn)一些全液壓工程機(jī)械。

二、液壓技術(shù)的特點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)靈活。液壓傳動(dòng)裝置跟傳統(tǒng)的機(jī)械式傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)比較起來，液壓傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)布置十分的靈活，可以隨便調(diào)換它的各個(gè)元器件，可以根據(jù)不同的任務(wù)要求靈活的布置各個(gè)元器件，讓調(diào)換后的結(jié)構(gòu)更具有合理性、科學(xué)性，更加符合該任務(wù)的獨(dú)特需求。有利于壓強(qiáng)作用力的傳遞。

2、體積較輕。一般傳統(tǒng)的機(jī)械式傳動(dòng)裝備的體積和自重都比較大，很容易產(chǎn)生較大的慣性，從而直接導(dǎo)致工作時(shí)操作出現(xiàn)失誤或誤差。而液壓裝置就避免這樣的問題。它本身的體積比較小，慣性作用力十分小。

3、易自動(dòng)化、智能化。液壓裝置具有結(jié)構(gòu)靈活布置、操作較簡便等特點(diǎn)，做作業(yè)之前只需要布置好相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，操作和控制十分簡單方便，能達(dá)到無級調(diào)速的效果。如果再進(jìn)行工作量超負(fù)荷了，它能自動(dòng)開啟安全模式。可見液壓技術(shù)和液壓裝置是能比較容易被實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化和智能化，所以現(xiàn)在的液壓技術(shù)不只是應(yīng)用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備，有些軍用裝備都在廣泛使用。

三、計(jì)算機(jī)在電液控制系統(tǒng)中應(yīng)用

計(jì)算機(jī)在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用主要有以下五個(gè)方面：

1、閉合回路，將計(jì)算機(jī)用作使環(huán)路閉合的伺服控制器，即代替模擬或數(shù)字式求和點(diǎn)并處理誤差信號(hào)以驅(qū)動(dòng)液壓控制器。

2、環(huán)路前處理，在普通閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)之前處理指令信息，即作為模擬伺服的環(huán)路前處理器或指令發(fā)生器，應(yīng)用最廣。

3、外圍處理，在普通閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)之前和之后處理信息。

4、自適應(yīng)控制，這是計(jì)算機(jī)在電液控制系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，自適應(yīng)控制系統(tǒng)通常是非線性的，并具有多個(gè)相互作用的環(huán)路，要求能夠辨識(shí)參數(shù)的變化并自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用大大促進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)的發(fā)展。

5、多余度控制，為了提高重要系統(tǒng)的重要性，多余度在電液伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多，利用計(jì)算機(jī)可以確定哪個(gè)元件失效及失效的程度，局部失效不會(huì)引起整個(gè)停工，根據(jù)系統(tǒng)的需要而不是根據(jù)保守的預(yù)定尺度來判斷失效。

四、元件的數(shù)字化

隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電于技術(shù)開始同液壓技術(shù)相結(jié)合，通過把電子控制裝置安裝于傳統(tǒng)閥、缸或泵內(nèi)，并進(jìn)行集成化處理，形成了種類眾多的數(shù)字產(chǎn)品，如數(shù)字閥、數(shù)字缸、數(shù)字泵等，這些元件一般由先進(jìn)電機(jī)作為數(shù)模轉(zhuǎn)換元件，直接與計(jì)算機(jī)相連，利用計(jì)算機(jī)輸出的脈沖數(shù)和頻率來控制電液系統(tǒng)的壓力和流量。在數(shù)字化元件中，系統(tǒng)的性能是由軟件控制的，所以要改變方案，只要改變響應(yīng)的程序即可;同時(shí)，也可以方便地實(shí)現(xiàn)多種功能。控制精度可以通過內(nèi)部的微處理器進(jìn)行數(shù)字化補(bǔ)償來解決。

五、基于現(xiàn)代控制理論的電液技術(shù)

電液控制系統(tǒng)屬于本質(zhì)非線性和不確定性系統(tǒng)，如電液伺服閥的壓力- 流量特性、液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的摩擦特性和死區(qū)特性、負(fù)載特性等都是非線性;而不確定性因素則包括外來干擾力、溫度變化、油源壓力和流量脈動(dòng)等。現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用在于提高電液控制系統(tǒng)的精確性和適應(yīng)性。

六、電液控制技術(shù)的發(fā)展趨勢

電液控制技術(shù)已經(jīng)開始向數(shù)字化發(fā)展，液壓技術(shù)同電子技術(shù)控制技術(shù)的結(jié)合日益緊密，電液元性和系統(tǒng)的性能有了進(jìn)一步的提高。電液控制技術(shù)將在電子設(shè)備、控制策略、軟件和材料方面取得更大的突破，主要包括以下幾個(gè)方面：

1、與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)融為一體。隨著電子組件系統(tǒng)的集成，相應(yīng)的電子組件接口和現(xiàn)場總線技術(shù)開始應(yīng)用于電液系統(tǒng)的控制中，從而實(shí)現(xiàn)高水平的信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)簡化了控制環(huán)節(jié)，易于維護(hù)，提高液壓系統(tǒng)的可控性能和診斷性能。

2、更加注重節(jié)能增效。負(fù)荷傳感系統(tǒng)和變頻技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用將使效率大大提高。

3、新型電液元件和一體化敏感元件將得到廣泛研究和應(yīng)用，如具有耐污染、高精度、高頻響的直動(dòng)型電液控制閥，液壓變換器及電子油泵等的研究。

4、計(jì)算機(jī)技術(shù)將廣泛應(yīng)用于電液控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建模、仿真試驗(yàn)和控制中。包含CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAE（計(jì)算機(jī)輔助分析）、CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃）、CAT（計(jì)算機(jī)輔助測試）的CIMS（計(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)）將會(huì)在電液元件及系統(tǒng)的全過程中發(fā)揮更大的作用。

5、在電液系統(tǒng)中，像電磁材料，陶瓷，聚合物等新材料將得到進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。

6、無線電電液比例遙控系統(tǒng)開始得到進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。

7、電流變技術(shù)將應(yīng)用于液壓技術(shù)中。

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