液壓與氣動技術(shù) 思政 附件1 液壓與氣壓傳動技術(shù)的發(fā)展

液壓與氣壓傳動技術(shù)的發(fā)展液壓傳動技術(shù)的發(fā)展液壓傳動技術(shù)的發(fā)展是與流體力學(xué)理論的發(fā)展密切相關(guān)的。1650年帕斯卡提出了靜止液體的壓力傳遞規(guī)律——帕斯卡原理，1686年牛頓提出了牛頓內(nèi)摩擦定律，18世紀(jì)相繼建立了流體力學(xué)的兩個重要原理——連續(xù)性方程和伯努利方程，這些理論成就為液壓技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。18世紀(jì)末世界上第一臺水壓機(jī)的制造成功，標(biāo)志著液壓傳動技術(shù)開始進(jìn)入工程領(lǐng)域。世界上第一臺水壓機(jī)但是，液壓傳動技術(shù)在工業(yè)上被廣泛采用并有較大幅度的發(fā)展卻是20世紀(jì)中期的事情。第二次世界大戰(zhàn)期間，在一些武器裝備上用上了功率大、反應(yīng)快、動作準(zhǔn)的液壓傳動和控制裝置，大大提高了武器裝備的性能，也大大促進(jìn)了液壓與氣壓傳動本身的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速由軍事轉(zhuǎn)入民用，在機(jī)械制造、工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械、冶金機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。特別是在20世紀(jì)60年代以后，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等新技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)也得到了很大發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域中，在軍工、冶金、工程機(jī)械、農(nóng)機(jī)、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機(jī)床工業(yè)中都得到了普遍應(yīng)用。起重吊車挖掘機(jī)收割機(jī)國產(chǎn)航空母艦液壓傳動由于應(yīng)用了電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、摩擦磨損技術(shù)及新工藝、新材料等后取得了新的發(fā)展,使液壓系統(tǒng)和元件在水平上有很大提高。它已成為工業(yè)機(jī)械、工程建設(shè)機(jī)械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要手段。是它們向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率密度(小型化、輕量化)方向發(fā)展,不斷提高它和電機(jī)械傳動競爭能力的關(guān)鍵技術(shù)。為了保持現(xiàn)有勢頭,必需重視液壓傳動固有缺點的不斷改進(jìn)和更新,走向二十一世紀(jì)的液壓傳動不可能有驚人的突破,除不斷改進(jìn)現(xiàn)有液壓技術(shù)外,最重要的是移植現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù),使液壓傳動創(chuàng)造新的活力,以滿足未來發(fā)展的需要?，F(xiàn)今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動技術(shù)。近年來，我國液壓氣動密封行業(yè)堅持技術(shù)進(jìn)步，加快新產(chǎn)品開發(fā)，取得良好成效，涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。北京機(jī)床所的直動式電液伺服閥、杭州精工液壓機(jī)電公司的低噪聲比例溢流閥（擁有專利）、寧波華液公司的電液比例壓力流量閥（已申請專利），均為機(jī)電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，并已投入批量生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。北京華德液壓集團(tuán)公司的恒功率變量柱塞泵，填補(bǔ)了國內(nèi)大排量柱塞泵的空白，適用于冶金、鍛壓、礦山等大型成套設(shè)備的配套。天津特精液壓股份有限公司的三種齒輪泵，具有結(jié)構(gòu)新穎、體積小、耐高壓、噪聲低、性能指標(biāo)先進(jìn)等特點。榆次液壓件有限公司的高性能組合齒輪泵，可廣泛用于工程、冶金、礦山機(jī)械等領(lǐng)域。另外，還有廣東廣液公司的高壓高性能葉片泵、寧波永華公司的超高壓軟管總成、無錫氣動技術(shù)研究所有限公司為各種自控設(shè)備配套的WPI新型氣缸系列都是很有特色的新產(chǎn)品。由此可見液壓傳動產(chǎn)品等在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的地位和作用十分重要。它的發(fā)展決定了機(jī)電產(chǎn)品性能的提高。它不僅能最大限度滿足機(jī)電產(chǎn)品實現(xiàn)功能多樣化的必要條件，也是完成重大工程項目、重大技術(shù)裝備的基本保證，更是機(jī)電產(chǎn)品和重大工程項目和裝備可靠性的保證。所以說液壓傳動產(chǎn)品的發(fā)展是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、尤其是工業(yè)自動化不可缺少的重要手段。現(xiàn)在世界各國都重視發(fā)展基礎(chǔ)產(chǎn)品。近年來，國外液壓技術(shù)由于廣泛應(yīng)用了高新技術(shù)成果，使基礎(chǔ)產(chǎn)品在水平、品種及擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域方面都有很大提高和發(fā)展。但目前國內(nèi)的需求和國外先進(jìn)水平相比還有較大差距。包括產(chǎn)品趨同化、構(gòu)成不合理，性能低、可靠性差，創(chuàng)新和自我開發(fā)能力弱，自行設(shè)計水平低。具體表現(xiàn)在產(chǎn)品水平、產(chǎn)品體系與市場需求存在較大的結(jié)構(gòu)性矛盾。中國的液壓市場很大，用戶對產(chǎn)品的要求各異，各種高品質(zhì)、高性能的液壓元件市場需求量很大。而大部分國內(nèi)企業(yè)所能提供的產(chǎn)品，無論在檔次上還是種類上，都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這些需求。因此，在眾多低檔產(chǎn)品壓價競爭的同時，不得不讓出一塊巨大的市場給國外產(chǎn)品。這表明，在市場豐富多樣的需求面前，國內(nèi)液壓行業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品體系的結(jié)構(gòu)性過剩與結(jié)構(gòu)性短缺兩個矛盾同時并存；也表明我們在產(chǎn)品的多樣性、層次分布性和市場適應(yīng)性等方面亟待調(diào)整和改善。企業(yè)在產(chǎn)品更新、裝備改造等方面的投入能力不足。目前，我國大部份氣動企業(yè)缺乏對產(chǎn)品及裝備進(jìn)行較大更新改造的能力，在高技術(shù)產(chǎn)品及專用生產(chǎn)檢測裝備的系統(tǒng)開發(fā)和投入能力上尤為缺乏，因而也限制了企業(yè)在高技術(shù)產(chǎn)品發(fā)展上取得大的突破，對縮短與國際先進(jìn)水平的差距帶來影響。當(dāng)然，投入資金只是個基礎(chǔ)條件，還必須有技術(shù)、人才等多方面的保障才行。由此可見現(xiàn)階段急需發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)包括：(1)液壓傳動與控制系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，如負(fù)荷傳感技術(shù)、新型節(jié)能系統(tǒng)和元件。(2)機(jī)電一體化技術(shù)及IT技術(shù)的應(yīng)用高精度、高頻響電液、電氣伺服比例系統(tǒng)和元件，液粘調(diào)速器速度控制技術(shù)。數(shù)字液壓、氣動系統(tǒng)和元件，直動型電液控制元件。(3)液壓系統(tǒng)及污染控制技術(shù)。(4)無泄漏液壓系統(tǒng)和元件。(5)水壓傳動與控制技術(shù)。(6)高速重載齒輪傳動設(shè)計與制造技術(shù)。(7)高速鐵路軸承設(shè)計制造技術(shù)。(8)高速、高精度機(jī)床主軸軸承設(shè)計與制造技術(shù)。(9)各種傳動系統(tǒng)降噪和增壽技術(shù)。(10)特種傳動技術(shù)（諧波傳動、機(jī)械無級變速等）。(11)先進(jìn)設(shè)計技術(shù)，如計算機(jī)輔助設(shè)計與試驗，仿真技術(shù)。(12)大型傳動系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)。(13)現(xiàn)代制造技術(shù)的應(yīng)用研究，如表面處理技術(shù)，計算機(jī)輔助制造技術(shù)、潤滑技術(shù)。氣壓傳動技術(shù)的發(fā)展氣壓傳動技術(shù)是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動和控制機(jī)械的一門專業(yè)技術(shù)。由于它具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和生產(chǎn)線上。過去汽車、拖拉機(jī)等生產(chǎn)線上的氣動系統(tǒng)及其元件，都由各廠自行設(shè)計、制造和維修。氣動技術(shù)應(yīng)用面的擴(kuò)大是氣動工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志。氣動元件的應(yīng)用主要為兩個方面：維修和配套。過去國產(chǎn)氣動元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動元件的應(yīng)用，從價值數(shù)千萬元的冶金設(shè)備到只有100-200元的椅子。鐵道扳岔、機(jī)車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設(shè)備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動元件。這說明氣動技術(shù)已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴(kuò)大。我國的氣動工業(yè)雖然達(dá)到了一定規(guī)模與技術(shù)水平，但是與國際先進(jìn)水平相比，差距甚大。由于氣動技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設(shè)備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷提高，同時陸續(xù)開發(fā)出適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：（1）體積更小，重量更輕，功耗更低。在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大拇指大小、有效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。能開發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元件更為理想。執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便。為了提高氣缸的定位精度，附帶制動機(jī)構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來越普遍。帶伺服系統(tǒng)的氣缸，即使供氣壓力和所負(fù)的載荷變化，仍可獲得±0.1mm的定位精度。在國際展覽會上，各種異型截面缸筒和活塞桿的氣缸甚多，這類氣缸由于活塞桿不會回轉(zhuǎn)，應(yīng)用在主機(jī)上時，無須附加導(dǎo)向裝置即可保持一定精度。（2）多功能化，復(fù)合化。為了方便用戶，適應(yīng)市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。如用于移動小件物品的組件，是將帶導(dǎo)向器的兩只氣缸分別按X軸和Z軸組合而成。該組件可搬動3kg重物，配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占有空間小，行程可調(diào)整。又如一種上、下料模塊，有七種不同功能的模塊形式，能完成精密裝配線上的上、下料作業(yè)，可按作業(yè)內(nèi)容將不同模塊任意組合。還有一種機(jī)械手是由外形小并能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。（3）與電子技術(shù)結(jié)合，大量使用傳感器，氣動元件智能化。帶開關(guān)的氣缸國內(nèi)已普遍使用，開關(guān)體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體；有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運行。氣動伺服定位系統(tǒng)已有產(chǎn)品進(jìn)入市場。該系統(tǒng)采用三位五通氣動伺服閥，將預(yù)定的定位目標(biāo)與位置傳感器的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，實施負(fù)反饋控制。氣缸最大速度達(dá)2m/s、行程300mm，系統(tǒng)定位精度±0.1mm。日本試制成功一種新型智能電磁閥，這種閥配有帶傳感器的邏輯回路，是氣動元件與光電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它能直接接受傳感器的信號，當(dāng)信號滿足指定條件時，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達(dá)到控制目的。它已經(jīng)應(yīng)用在物體的傳送帶上，能識別搬運物體的大小，使大件直接下送，小件分流。（4）更高的安全性和可靠性。從近幾年的氣動技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)可知，標(biāo)準(zhǔn)不僅提出了互換性要求，并且強(qiáng)調(diào)了安全性。管接頭、氣源處理外殼等耐壓試驗的壓力提高到使用壓力的4-5倍，耐壓時間增加到5-15min，還要在高、低溫度下進(jìn)行試驗。如果貫徹這些國際標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)的缸筒、端蓋、氣源處理鑄件和管接頭等都難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。除耐壓試驗處，結(jié)構(gòu)上也作了某些規(guī)定，如氣源處理的透明殼外部規(guī)定要加金屬防護(hù)罩。（5）針對某些特殊要求，改進(jìn)和開發(fā)氣動產(chǎn)品，即可占領(lǐng)一塊市場，獲得不小的經(jīng)濟(jì)效益，這已被大家共識。濟(jì)南華能氣動元器件公司為鐵路編組和輪軌潤滑的特殊要求開發(fā)了氣缸和閥，受到了鐵道部門的關(guān)注。使用新材料，與新技術(shù)相結(jié)合。國外開發(fā)了膜式干燥器，該干燥器利用高科技的反滲析薄膜濾去壓縮空氣中的水分，有節(jié)能、壽命長、可靠性高、體積小、重量輕等特點、適用于流量不大的場合。以聚四氟乙稀為主體的復(fù)合材料制造的氣動密封件能耐熱（260℃），耐寒（-55℃）和耐磨，其使用場合越來越多。為了提高質(zhì)量，真空壓鑄、氫氧爆炸去毛刺等新技術(shù)正在氣動元件制造中逐步推廣。便于保養(yǎng)、維修和使用。國外正在研