我國液壓氣動(dòng)技術(shù)的現(xiàn)狀及展望

張愛忠

本鋼板材股份有限公司煉鋼廠，遼寧本溪，117000

0 引言

液壓與氣壓動(dòng)力等元件在系統(tǒng)的運(yùn)行中主要起到提供動(dòng)力源的作用，所以其是系統(tǒng)運(yùn)行中的主要元件。但是，由于其屬于基礎(chǔ)件，在應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)損壞。要想保證這類基礎(chǔ)件的穩(wěn)定性和可靠性，需要加大對(duì)液壓氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用和研究，提高機(jī)械基礎(chǔ)件的質(zhì)量，為我國各行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，液壓氣動(dòng)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代化系統(tǒng)和機(jī)械構(gòu)件中的主要組成部分，可以完成對(duì)能量的合理配置和控制，保證其有效轉(zhuǎn)換，強(qiáng)化機(jī)械的傳動(dòng)力、速度和效率，保證機(jī)械的各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)定，促進(jìn)我國機(jī)電產(chǎn)品向著自動(dòng)化、高速化和高精度的方向發(fā)展。對(duì)此，要分析我國液壓氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，了解其未來發(fā)展的趨勢(shì)，進(jìn)而為此行業(yè)的發(fā)展提供借鑒[1]。

自從改革開放以來，我國的機(jī)械制造行業(yè)取得了快速的進(jìn)步，已經(jīng)從以前的小主機(jī)廠車間，發(fā)展成能夠滿足國家各種裝備要求的產(chǎn)業(yè)，具有一定的獨(dú)立性，并且在國際市場(chǎng)上的競(jìng)爭力也得到了顯著提高，更是我國整體經(jīng)濟(jì)體系中的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。然而，雖然液壓氣動(dòng)行業(yè)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，但是由于其起步較晚，與發(fā)達(dá)國家之間還存在一定的差距。尤其是在高端元器件上，我國每年幾乎都需要大量進(jìn)口，不管是產(chǎn)品的品種，還是技術(shù)水平都不能滿足先進(jìn)設(shè)備和主機(jī)的要求。如，一些工業(yè)設(shè)備在生產(chǎn)中要用大排量柱塞泵等，但是我國需要大量進(jìn)口這些關(guān)鍵設(shè)備，這會(huì)影響液壓氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。

液壓氣動(dòng)產(chǎn)品并不能滿足市場(chǎng)發(fā)展的需求，我國液壓氣動(dòng)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且用戶對(duì)產(chǎn)品的要求也存在差異性，不同高品質(zhì)和高質(zhì)量的氣動(dòng)元件在市場(chǎng)上大量銷售。但是，一些企業(yè)為了獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，其所能提供的產(chǎn)品，在質(zhì)量和種類上還存在問題，影響了液壓氣動(dòng)工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 液壓氣動(dòng)技術(shù)研發(fā)的重要性

在對(duì)液壓氣動(dòng)技術(shù)的作用機(jī)制進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其主要包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和新工藝等，這些技術(shù)的共同作用，能夠在強(qiáng)化液壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的同時(shí)，提高元件水平，已成為工業(yè)機(jī)械尖端產(chǎn)品生產(chǎn)中的主要技術(shù)。然而，現(xiàn)階段的液壓氣動(dòng)技術(shù)已經(jīng)不能滿足各行業(yè)發(fā)展的要求了，要促進(jìn)其向自動(dòng)化和高速化的方向發(fā)展，在提高我國電機(jī)械傳動(dòng)水平和競(jìng)爭能力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有液壓傳動(dòng)元件的改進(jìn)。

最近幾年，液壓技術(shù)在我國的很多領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用，如在機(jī)床、工程機(jī)械、塑料機(jī)械和汽車領(lǐng)域等，此技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了我國行業(yè)的快速發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化傳動(dòng)、控制與檢測(cè)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，95%以上的發(fā)達(dá)國家在工程生產(chǎn)和自動(dòng)線中，應(yīng)用了液壓傳動(dòng)技術(shù)。我國為了實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓氣動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)，取得了非常好的成效，研究出了更多的高新技術(shù)產(chǎn)品。如，北京機(jī)床在運(yùn)行中，使用了直動(dòng)式電液伺服閥。寧波華液等公司，對(duì)電液比例的壓力流量進(jìn)行了控制，更加大了對(duì)高新技術(shù)產(chǎn)品的創(chuàng)新和研發(fā)。通過對(duì)液壓氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)，更填補(bǔ)了大排量的柱塞泵空白，非常適合在冶金和礦山等大型設(shè)備中應(yīng)用[2]。例如，天津某個(gè)公司對(duì)三種齒輪泵進(jìn)行了研發(fā)和應(yīng)用，此構(gòu)件的結(jié)構(gòu)新穎、耐高壓，性能指標(biāo)也非常先進(jìn)，在礦山機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域中已經(jīng)得到了應(yīng)用。特別是高壓高性能葉片泵等先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用，促進(jìn)了液壓傳動(dòng)產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)程，更在一定程度上提高了機(jī)電產(chǎn)品性能。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有液壓氣動(dòng)技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新，可以滿足機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，幫助重大工程項(xiàng)目盡早完善，實(shí)現(xiàn)對(duì)重大技術(shù)裝備的完善，認(rèn)識(shí)到液壓氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用的重要性，從而進(jìn)一步提高我國的整體科學(xué)技術(shù)水平。

3 措施

3.1 提高元件質(zhì)量與性能

新時(shí)期，為了進(jìn)一步提高我國的液壓氣動(dòng)技術(shù)水平，相關(guān)學(xué)者對(duì)液壓氣動(dòng)元件進(jìn)行了研發(fā)和創(chuàng)新，新的液壓氣動(dòng)技術(shù)和元件，具備非常高的質(zhì)量與水平，可以促進(jìn)該行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。在我國自動(dòng)與工業(yè)化產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展下，國家提出了相關(guān)的政策，積極鼓勵(lì)實(shí)力雄厚的企業(yè)，對(duì)液壓氣動(dòng)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，通過對(duì)新技術(shù)與新產(chǎn)品的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)電生產(chǎn)的機(jī)械化和系統(tǒng)化，加強(qiáng)對(duì)精密過濾器的應(yīng)用，將帶邏輯回路的組合元件，科學(xué)引入到其中。在對(duì)氣動(dòng)元件的新開發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其具有非常高的自動(dòng)化水平，在一定程度上顯示了行業(yè)的技術(shù)水平和工藝裝備應(yīng)用情況。因此，為了進(jìn)一步強(qiáng)化液壓氣動(dòng)技術(shù)的性能，在具體的研究中，要提高元件的質(zhì)量。

3.2 推動(dòng)高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的聯(lián)合

由于液壓氣動(dòng)技術(shù)具有非常獨(dú)特的特點(diǎn)，所以此技術(shù)的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)展，如納米技術(shù)、生命科學(xué)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)等行業(yè)中都應(yīng)用了液壓氣動(dòng)技術(shù)，屬于高新和新興技術(shù)。此外，在我國的海洋勘察、航空航天工程和地下工程等領(lǐng)域，也加強(qiáng)了對(duì)液壓氣動(dòng)技術(shù)的有效應(yīng)用，更成為了未來技術(shù)發(fā)展和研究的主要課題。因此，需要對(duì)現(xiàn)有的液壓氣動(dòng)技術(shù)和元件進(jìn)行全面改造，適當(dāng)減小其尺寸，不斷降低其功耗，在提高其靈敏度與安全性的同時(shí)，讓液壓氣動(dòng)技術(shù)在未來發(fā)展中可以成為一個(gè)自動(dòng)化和系統(tǒng)化新元件。

3.3 提高技術(shù)人員的專業(yè)能力

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同層次人才的快速培養(yǎng)，要在各大高校中科學(xué)設(shè)置液壓氣動(dòng)專業(yè)，并且還要設(shè)置和液壓氣動(dòng)相關(guān)的內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)液壓氣動(dòng)專業(yè)人才的培養(yǎng)，為我國液壓氣動(dòng)行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供更多人才支持。同時(shí)，在條件允許的情況下，相關(guān)企業(yè)要加強(qiáng)與院校之間的合作，在其中建立培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，采取措施定期對(duì)專業(yè)人才進(jìn)行綜合性教育，加強(qiáng)他們對(duì)液壓氣動(dòng)理論和操作知識(shí)的了解和學(xué)習(xí)，不斷提高他們的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)。

3.4 加快液壓氣動(dòng)產(chǎn)品的出口速度

早在2003年，我國在生產(chǎn)液壓氣動(dòng)元件時(shí)，就已經(jīng)到國外參加了展覽會(huì)，并獲得了國外廠商的認(rèn)可。當(dāng)前我國大多數(shù)的液壓氣動(dòng)元件在應(yīng)用中，都具備非常強(qiáng)的批量出口能力，在價(jià)格方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，這為日后國際市場(chǎng)的發(fā)展提供了條件。相關(guān)學(xué)者預(yù)計(jì)在未來的5年中，我國液壓氣動(dòng)元件的整體出口值會(huì)達(dá)到2億元。特別是在我國液壓氣動(dòng)管理體系不斷完善的背景下，液壓氣動(dòng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和專業(yè)化水平也在不斷提高，這為我國液壓氣動(dòng)行業(yè)的發(fā)展帶來了更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.5 實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)的改造與創(chuàng)新

一般情況下，氣壓技術(shù)主要以壓縮空氣作為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)的控制，專業(yè)性強(qiáng)。這種技術(shù)具有節(jié)能、高效、低成本和結(jié)構(gòu)簡單等多種優(yōu)勢(shì)，在各種機(jī)械與生產(chǎn)線上得到了有效應(yīng)用。尤其是液壓氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，不僅促進(jìn)了我國工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有元件的應(yīng)用和創(chuàng)新?，F(xiàn)階段，對(duì)現(xiàn)有的液壓氣動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，不僅可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，還可以改善其質(zhì)量，創(chuàng)造出更加適合市場(chǎng)發(fā)展要求的產(chǎn)品。同時(shí)，要注意對(duì)液壓氣動(dòng)技術(shù)的完善和改造，及時(shí)發(fā)現(xiàn)液壓氣動(dòng)產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用中的薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化生產(chǎn)流程。

比如，在對(duì)鑄件進(jìn)行加工前，要完善處理環(huán)節(jié)。此處理過程中，要有清潔度實(shí)驗(yàn)臺(tái)與其他處理設(shè)備，主要是為了不斷提高元件的穩(wěn)定性和可靠性。此外，還要加強(qiáng)對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用，改進(jìn)傳統(tǒng)的設(shè)備，促進(jìn)液壓氣動(dòng)技術(shù)向著智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

4 展望

最近幾年，國外在液壓氣動(dòng)技術(shù)的研發(fā)方面已經(jīng)取得了非常不錯(cuò)的效果，更加強(qiáng)了對(duì)高新技術(shù)的應(yīng)用，可以在提高基礎(chǔ)產(chǎn)品整體水平的同時(shí)，豐富品種，實(shí)現(xiàn)對(duì)新工藝與新材料的研發(fā)，創(chuàng)新傳統(tǒng)技術(shù)，提高液壓氣動(dòng)技術(shù)的水平。因此，需要分析21世紀(jì)液壓技術(shù)的發(fā)展方向，對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)和元件進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)展，擴(kuò)大此技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，滿足該行業(yè)未來發(fā)展的要求。液壓氣動(dòng)技術(shù)在當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，主要集中在以下方面。

4.1 降低能耗，充分利用能量

現(xiàn)如今，液壓氣動(dòng)技術(shù)在機(jī)械能轉(zhuǎn)換等方面已經(jīng)進(jìn)行了更新，但是在具體能量轉(zhuǎn)換中，還存在一定的損耗，一般反映在系統(tǒng)容積的損失上，并且機(jī)械在運(yùn)行中還會(huì)出現(xiàn)損失。如果在此過程中，全部的壓力可以得到充分利用，就會(huì)使能量進(jìn)行充分轉(zhuǎn)換，提高工作效率。要想減少壓力能損失，在對(duì)液壓氣動(dòng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，需要從以下內(nèi)容出發(fā)[3]：

（1）在設(shè)計(jì)中要減少元件與系統(tǒng)中的內(nèi)部壓力損失，降低功率損失。在對(duì)元件進(jìn)行完善時(shí)，要注意對(duì)內(nèi)部流道壓力的改善，降低其損失，主要采用集成化回路等方式，不斷降低管道損失，減少漏油的發(fā)生。

（2）加強(qiáng)對(duì)靜壓技術(shù)和新型密封材料的有效應(yīng)用，不斷減少摩擦損失，促進(jìn)液壓氣動(dòng)元件向著小型化、輕量化和創(chuàng)新化方向發(fā)展，強(qiáng)化液壓系統(tǒng)的性能。

（3）利用負(fù)荷傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二次調(diào)節(jié)，采用蓄能器回路對(duì)液壓氣動(dòng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，及時(shí)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，主要是為了防止污染問題，影響系統(tǒng)運(yùn)行的壽命，保證其可靠性。對(duì)此，要積極發(fā)展新污染檢測(cè)技術(shù)和方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染的在線測(cè)量，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，不可以滯后，主要是為了避免由于處理不夠及時(shí)等所造成的經(jīng)濟(jì)損失。

4.2 主動(dòng)維護(hù)

以前的液壓氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)方式并不能滿足社會(huì)發(fā)展的要求，需要進(jìn)行創(chuàng)新，從以前簡單故障拆修，發(fā)展為對(duì)故障的預(yù)測(cè)和檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障問題時(shí)，可以預(yù)先對(duì)其進(jìn)行維修，及時(shí)清除其中的故障隱患，在此基礎(chǔ)上預(yù)防設(shè)備出現(xiàn)惡性事故。同時(shí)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)在液壓氣動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用，不僅對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確診斷，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況的綜合性檢測(cè)。在以前，一些維修技術(shù)人員在對(duì)液壓氣動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行維修和檢測(cè)時(shí)，一般會(huì)借助自身的經(jīng)驗(yàn)，通過聽、觸和測(cè)等判斷其中的故障，并不能適用現(xiàn)代化工業(yè)和機(jī)械行業(yè)發(fā)展，會(huì)影響其向大型化和現(xiàn)代化的方向發(fā)展[4]。

基于此，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓氣動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)，讓故障診斷更加現(xiàn)代化，實(shí)現(xiàn)對(duì)專家系統(tǒng)的全面研究。同時(shí)，相關(guān)的技術(shù)和維護(hù)人員要健全學(xué)習(xí)功能專家知識(shí)庫，通過對(duì)計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，將重點(diǎn)知識(shí)輸入到知識(shí)庫，然后應(yīng)用推理機(jī)中所存在的推理方法，對(duì)引出故障的具體原因進(jìn)行準(zhǔn)確推送，在此基礎(chǔ)上完善維修方案，制定預(yù)防措施。

為了進(jìn)一步對(duì)液壓系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，相關(guān)專家對(duì)通用的工具軟件進(jìn)行了研究，在對(duì)不同系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，一般要修改，或者是增減少量，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓自補(bǔ)償系統(tǒng)的開發(fā)，讓其在運(yùn)行中可以自調(diào)整和自校正，并且在其故障發(fā)生前，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，這才是液壓氣動(dòng)行業(yè)未來所努力的方向。

4.3 機(jī)電一體化

研究發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)電子技術(shù)與液壓傳動(dòng)技術(shù)之間的有效結(jié)合，可以增加傳統(tǒng)液壓氣動(dòng)技術(shù)與控制技術(shù)的活力，不斷擴(kuò)大上述技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，保證工作的可靠性和安全性，注意對(duì)液壓系統(tǒng)的合理化設(shè)計(jì)，強(qiáng)化此系統(tǒng)的柔性化和智能化，改變液壓氣動(dòng)系統(tǒng)效率低和漏油等問題，提高維修效果，積極發(fā)揮液壓傳動(dòng)技術(shù)的作用效果，讓其更加快速地適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展。

在未來的液壓氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展中，其中電液伺服比例技術(shù)的應(yīng)用范圍會(huì)不斷擴(kuò)大，液壓氣動(dòng)系統(tǒng)也會(huì)越來越完善，壓力、位置、速度和加速度等多個(gè)傳感器在發(fā)展和應(yīng)用中會(huì)更加標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)，在對(duì)計(jì)算機(jī)接口進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)兼容的統(tǒng)一，研究和發(fā)展計(jì)算機(jī)的接口功耗，讓其中的電磁閥在5mA以下，加強(qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)壓力和溫度的有效控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化診斷和測(cè)量[5]。

再加上，計(jì)算機(jī)的價(jià)格正在不斷降低，監(jiān)控系統(tǒng)完善，在液壓氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且計(jì)算機(jī)仿真更加標(biāo)準(zhǔn)化，具有高精度等特點(diǎn)。在液壓氣動(dòng)元件研發(fā)和創(chuàng)新中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化控制，保證液壓泵運(yùn)行的穩(wěn)定性。所以說采用通用化控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化也是未來液壓氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

4.4 擴(kuò)大液壓氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

新時(shí)期，為了讓液壓氣動(dòng)技術(shù)可以更好地適應(yīng)鐵路、紡織、家電和冶金等不同的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，需要對(duì)此技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，強(qiáng)化其性能，讓此技術(shù)在應(yīng)用中可以更加的安全、快速和易控制等。以前的液壓氣動(dòng)技術(shù)對(duì)設(shè)備的要求高，其主要包括自動(dòng)化配套的需求等[6]。

由于不同液壓氣動(dòng)元件在應(yīng)用中，性能不同，一些元件具有特殊的指標(biāo)，如超高速、高溫和高壓，通過對(duì)先進(jìn)系統(tǒng)控制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)故障診斷與智能控制，不斷擴(kuò)大液壓氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用范圍，明確未來液壓氣動(dòng)行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，保證其符合上述標(biāo)準(zhǔn)，從而進(jìn)一步提高我國液壓氣動(dòng)產(chǎn)品的生產(chǎn)水平，加大研發(fā)力度。

5 結(jié)語

總而言之，液壓氣動(dòng)技術(shù)在我國行業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用范圍非常廣，作用價(jià)值也非常高。大部分液壓氣動(dòng)產(chǎn)品在家電和機(jī)電等多個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了有效應(yīng)用，為了進(jìn)一步提高此技術(shù)的應(yīng)用效果，在不同角度對(duì)其進(jìn)行了研究，促進(jìn)液壓氣動(dòng)技術(shù)向著智能化、信息化和自動(dòng)化等方向發(fā)展，保證其滿足高新技術(shù)和精細(xì)加工的要求，進(jìn)而不斷提高液壓氣動(dòng)系統(tǒng)的靈敏度。