現代液壓技術的發展與應用

孫權 李亞志

摘要：隨著微電子、計算機等方面的科學技術的不斷進步，機電一體化技術在這幾年也飛躍式的發展，我國各類工程機械中也大規模地將液壓技術與微電子、計算機技術結合起來應用，液壓技術的應用開始迎來了新的高潮。本篇文章分析了液壓技術的基本原理和技術特點，系統闡述了計算機在液壓技術領域的應用以及液壓技術未來的發展趨勢。希望給液壓技術在設備改造中的應用創新一些參考依據。

關鍵詞：液壓技術;發展;應用

一、液壓技術發展歷史概述

液壓技術的原理就是密閉在設備中的液體上的壓強，能夠轉化為大小不變地作用力向各個方向傳遞。19 世紀初液壓技術取得了一些重大的進展，其中包括采用油作為工作流體及首次用電來驅動方向控制閥等。第二次世界大戰期間及戰后，電液技術的發展加快，出現了兩級電液伺服閥、噴嘴擋板元件以及反饋裝置等。電液伺服閥控制技術在軍事應用中大顯身手，特別是在航空航天上的應用。這些應用最初包括雷達驅動、制導平臺驅動及導彈發射架控制等，后來又擴展到導彈的飛行控制雷達天線的定位、飛機飛行控制系統的增強穩定性、雷達磁控管腔的動態調節以及飛行器的推力矢量控制等。電液伺服作動器也被用于空間運載火箭的導航和控制。電液控制技術在非軍事工業上的應用也越來越多，最主要的是機床工業。液壓技術的快速發展與創新，近年來，還出現一些全液壓工程機械。

二、液壓技術的特點

1、結構靈活。液壓傳動裝置跟傳統的機械式傳動和電氣傳動比較起來，液壓傳動裝置的結構布置十分的靈活，可以隨便調換它的各個元器件，可以根據不同的任務要求靈活的布置各個元器件，讓調換后的結構更具有合理性、科學性，更加符合該任務的獨特需求。有利于壓強作用力的傳遞。

2、體積較輕。一般傳統的機械式傳動裝備的體積和自重都比較大，很容易產生較大的慣性，從而直接導致工作時操作出現失誤或誤差。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、易自動化、智能化。液壓裝置具有結構靈活布置、操作較簡便等特點，做作業之前只需要布置好相應的結構，操作和控制十分簡單方便，能達到無級調速的效果。如果再進行工作量超負荷了，它能自動開啟安全模式。可見液壓技術和液壓裝置是能比較容易被實現設備自動化和智能化，所以現在的液壓技術不只是應用傳統的機械設備，有些軍用裝備都在廣泛使用。

三、計算機在電液控制系統中應用

計算機在液壓系統中應用主要有以下五個方面：

1、閉合回路，將計算機用作使環路閉合的伺服控制器，即代替模擬或數字式求和點并處理誤差信號以驅動液壓控制器。

2、環路前處理，在普通閉環伺服機構之前處理指令信息，即作為模擬伺服的環路前處理器或指令發生器，應用最廣。

3、外圍處理，在普通閉環伺服機構之前和之后處理信息。

4、自適應控制，這是計算機在電液控制系統中的典型應用，自適應控制系統通常是非線性的，并具有多個相互作用的環路，要求能夠辨識參數的變化并自動進行調整，計算機的應用大大促進自適應控制技術的發展。

5、多余度控制，為了提高重要系統的重要性，多余度在電液伺服控制系統中的應用越來越多，利用計算機可以確定哪個元件失效及失效的程度，局部失效不會引起整個停工，根據系統的需要而不是根據保守的預定尺度來判斷失效。

四、元件的數字化

隨著微電子技術的迅速發展，電于技術開始同液壓技術相結合，通過把電子控制裝置安裝于傳統閥、缸或泵內，并進行集成化處理，形成了種類眾多的數字產品，如數字閥、數字缸、數字泵等，這些元件一般由先進電機作為數模轉換元件，直接與計算機相連，利用計算機輸出的脈沖數和頻率來控制電液系統的壓力和流量。在數字化元件中，系統的性能是由軟件控制的，所以要改變方案，只要改變響應的程序即可;同時，也可以方便地實現多種功能。控制精度可以通過內部的微處理器進行數字化補償來解決。

五、基于現代控制理論的電液技術

電液控制系統屬于本質非線性和不確定性系統，如電液伺服閥的壓力- 流量特性、液壓動力機構的摩擦特性和死區特性、負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等。現代控制理論的應用在于提高電液控制系統的精確性和適應性。

六、電液控制技術的發展趨勢

電液控制技術已經開始向數字化發展，液壓技術同電子技術控制技術的結合日益緊密，電液元性和系統的性能有了進一步的提高。電液控制技術將在電子設備、控制策略、軟件和材料方面取得更大的突破，主要包括以下幾個方面：

1、與電子技術、計算機技術融為一體。隨著電子組件系統的集成，相應的電子組件接口和現場總線技術開始應用于電液系統的控制中，從而實現高水平的信息系統，該系統簡化了控制環節，易于維護，提高液壓系統的可控性能和診斷性能。

2、更加注重節能增效。負荷傳感系統和變頻技術等新技術的應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用，如具有耐污染、高精度、高頻響的直動型電液控制閥，液壓變換器及電子油泵等的研究。

4、計算機技術將廣泛應用于電液控制系統的設計、建模、仿真試驗和控制中。包含CAD（計算機輔助設計）、CAE（計算機輔助分析）、CAPP（計算機輔助工藝規劃）、CAT（計算機輔助測試）的CIMS（計算機制造系統）將會在電液元件及系統的全過程中發揮更大的作用。

5、在電液系統中，像電磁材料，陶瓷，聚合物等新材料將得到進一步的研究和應用。

6、無線電電液比例遙控系統開始得到進一步的研究和應用。

7、電流變技術將應用于液壓技術中。

參考文獻：

[1]呂明源.現代液壓技術在機械自動化生產中的運用[J].科技與企業，2015（21）

[2]陳曉梅.我國液壓技術的發展動態[J].機電技術，2011（03）

[3]高紀念，蔚長春.電液控制技術及其應用[M].北京：石油工業出版社，1993

[4]關景泰.機電液控制技術[M].上海：同濟大學出版社，2003