淺談液壓傳動技術及其在我國的發展情況

崔淵博 葉洋 趙威

摘 要：本文首先簡要介紹了液壓傳動技術的發展歷史以及液壓傳動技術的基本原理和組成結構，然后列舉了液壓傳動技術的應用領域，最后介紹了我國液壓產業的發展情況。

關鍵詞：液壓傳動；工作介質

1 液壓傳動技術簡介

1.1 液壓傳動技術的歷史進展

液壓技術的發展是與流體力學的理論研究相關聯的。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摩擦定律，18世紀流體力學的兩個重要原理——連續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的發展。1795年，英國人約瑟夫·布萊曼將水做為工作介質，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·金肯發明了世界上第一臺差壓補償流量閥。1905年，美國科學家詹尼首先將礦物油做為工作介質引入液壓傳動領域，并且設計制造了世界上第一臺軸向柱塞泵及其液壓驅動裝置，從而開啟了液壓傳動技術發展的歷史新篇章。第一次世界大戰以后，液壓傳動技術得到了廣泛應用，但這種應用主要體現在軍事領域。1920年以后，液壓元件已經開始進入大規模的工業生產階段。1925年，文克斯發明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件產業的逐步建立奠定了基礎。20世紀30年代以后，為了滿足車輛、航空等工業領域對大功率傳動的需求，人們開發了斜軸式和彎軸式軸向柱塞泵、軸向和徑向液壓馬達。第二次大戰以后，液壓傳動技術開始被大規模應用于民用領域，并且隨著各種國際標準、國家標準及行業標準的制定和完善，液壓傳動技術的應用和推廣得到了長足的發展。經過數百年的發展，液壓傳動技術已經成為現代化傳動與控制行業的關鍵技術，它的應用成為衡量一個國家工業水平的重要標志之一。

1.2 液壓傳動的工作原理及組成結構

液壓傳動技術是以壓力油、乳化液和純水等液體為工作介質來傳遞能量的（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歷兩次能量形式的轉換，首先是將電動機或者液壓馬達輸入的機械能轉換為工作介質的壓力能，然后工作介質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應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換為壓力能，為液壓系統提供壓力介質的裝置。最為常見的是液壓泵。

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

③控制調節元件：它是控制液壓系統所需的壓力、流量、方向和工作性能，以保證執行元件實現不同的工作要求的裝置。常見的有溢流閥、節流閥、截止閥和換向閥等。

④輔助元件：它是保證液壓系統的可靠性和穩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：它是傳遞能量的液體介質。常用的有液壓油、乳化劑和純水等。

2 液壓傳動技術在工業領域的應用

2.1 液壓傳動技術在農業機械領域的應用

液壓傳動技術在農業機械領域有著廣泛的應用，例如拖拉機、農具懸掛系統、聯合收割機等普遍采用了液壓傳動技術。液壓傳動技術在農業機械上的廣泛應用極大地提高了農業機械的技術水平和智能化水平，顯著提高了農業機械的舒適性和可操作性。我國農業機械使用的液壓元件數量較多、品種少、價格較低，是我國最具發展潛力的領域之一。2016年公布的中央一號文件明確提出要加快研發高端農機裝備及關鍵核心零部件，提升主要農作物生產全程機械化水平。從國家大力推進農業現代化的舉措不難看出，液壓傳動技術作為高端農業機械必不可少的技術必將得到進一步的發展。

2.2 液壓傳動技術在軍事工業領域的應用

第二次世界大戰期間，由于軍事工業需要反應迅速、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的發展。在現代軍事工業中，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，如飛機的起落架系統、坦克的穩定系統、火炮的隨動系統、雷達的無線掃描系統、導彈和火箭的發射控制系統以及軍艦上的炮塔瞄準系統等都采用了液壓技術。

2.3 液壓傳動技術在機床工業的應用

機床工業是應用液壓技術最早的行業，目前機床傳動系統有85%都采用了液壓傳動及控制技術，如磨床、刨床、車床、和剪床等。在機床上，液壓傳動技術常應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。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構，提高機床的自動化程度。

3 液壓傳動技術在我國的發展概況

我國的液壓技術是隨著新中國的建立、發展而發展起來的。經過幾十年的艱苦探索和發展，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和設備，使我國的液壓技術有了很大的提高。到目前為止，我國的液壓行業已經形成了一個門類比較齊全、有一定生產能力和技術水平的工業體系。盡管我國的液壓行業已經取得了長足的進步，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產品種類較少，液壓技術使用率低；產品的水平低，質量不穩定，早期故障率高，可靠性較差，特別是機電一體化領域的相關元件和系統，國內尚未廣泛應用。

②大多數從事液壓行業的企業專業化程度低，規模小，經濟效益差。

③人才培養理念和方法落后，研究人員人才科研開發力量薄弱，技術進步緩慢。

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

參考文獻

[1]閆利文，浦文禹，杜玉紅，侯偉峰.液壓與氣壓傳動.國防工業出版社.

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

[3]液壓技術在機床中的應用.廣州機床研究所