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【摘 要】 介绍流体传动及控制的发展及特点,并分析其中的相关问题,促进其快速发展。
【关键词】 流体传动;控制技术
引言:
随着科学技术的不断进步,最初以水为介质的液体传动逐渐发展成一门综合性较强的流体传动及控制学科,它所涉及的领域十分广泛,在工业进程中扮演着不可替代的角色。也正是有了流体传动及控制技术,才将人类现代化进程更快的向前推进一步。
一、流体传动及控制
流体传动与控制技术起源于著名的“帕斯卡原理”,18世纪末,JosephBramah首次在伦敦用水作为工作介质把流体动力传动应用于“水压机”。1906年美国弗吉尼亚号军舰上火炮采用液压传动驱动,由此开拓了现代流体传动广泛应用于工业各个领域的先河。
流体传动与控制包括液压传动与控制和气压传动与控制两部分。液压传动是以液体作为工作介质,利用压力能传递动力,具有易于实现直线运动、功率与质量之比大、动态响应快等优点,在航空航天、舰船、武器装备、工程机械、冶金机械、运动模拟器、试验设备、机床、农林机械等领域得到了广泛的应用。而气压传动则是以空气作为工作介质,清洁、成本低,并具有防火、防爆、防电磁干扰等优点,在轻工、食品、饮料、包装、化工、电子和自动生产线等领域得到了广泛的应用。今天,流体动力传动技术与传感、微电子和控制技术密切结合,已发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术,是工业动力传动与控制技术不可缺少的重要组成部分。
二、流体传动及控制技术组成及特点
流体传动及控制技术从工作介质角度由液压传动与控制技术和气压传动与控制技术两类组成。这两种工作介质形成的技术各有其独特的特点。
(一)液压传动及控制技术特点
液压传动是以水、油等液体作为工作介质,将压力能量转换成动力能量来传递动力,实现液压传动。液压传动的优点是能够实现直线运动、功率与质量之比大、动态响应快等等;液压传动与控制技术的优点使得其应用领域越来越广。然而,液压传动不够节能、不够环保的缺点同样是其更快发展的瓶颈。主要体现在液压传动与控制技术的发展需要尽快解决泄露控制,以达到不污染外界和不被外界所污染的目的。另外,需要开发创新意识,寻找新的液体介质来替代石油基液压油的使用,来降低污染,实现环保。而在节能方面,液压传动系统能量损失包括各元件中运动件的机械摩擦损失、泄漏损失、输入和输出功率不匹配的无功损失等几方面。因此节能是液压技术的重要课题之一,随着节能和环保要求的日益高涨,有效活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。综观国内外液压技术发展历程,无时无刻不伴随节能的需要及创新。因此,随着现代化技术的进步与人类环保意识的觉醒,液压传动与控制技术需要在节能、环保上进行改革与创新。
(二)氣压传动与控制技术特点
气压传动是以气体作为工作介质,通过气体压缩机,经过冷却、干燥、除尘、净化等等一系列的内部工作,将电动机的机械能转换为压力能输送给气动系统,利用净化并带有润滑雾油的气体经气缸或气马达再将压力能转变为机械动力,进行动力传递,并由控制技术进行细化控制。气压传动的优点是空气原料取之不尽,处理方便,清洁环保无污染、成本低廉,气动控制动作快,能够有效防火、防爆、防电磁干扰、防尘防辐射等等。这些优点是液压传动无法替代的。正因为如此,气压传动及控制技术在自动化生产线、食品、包装、电子产品生产等领域得到广泛应用。气压传动的缺点是空气可压缩性大,气压传动系统的速度稳定性差,给系统的速度和位置控制精度带来很大的影响,另外,气压传动系统的噪声大,尤其是排气时,需要加消音器。可见,噪声污染是不可忽略的。
三、流体传动及控制技术
(一)液压控制:液压控制用液体作为工作介质,利用压力能够传递动力,具有易于实现直线运动,故能把由于功率的损耗而产生的热量,从发生的地方移动到别的地方,在这样的功率情况下,液压系统可以有效的减小部件的尺寸,液压系统在负载的影响下,其具有一定的刚性,一般用于闭环系统中,当液压系统中刚度较大时,其位置存在的误差较小;与机械液压系统机构相比较,机械的液压执行器的响应速度相对比较高,可以高速的启动、能高速启动、制动与反向,同时其力矩—惯量比也较大,因而其加速能力较强;液压传动易实现无级调速,具有自身润滑等优点,在航空航天、舰船、武器装备、冶金机械、运动模拟器、实验设备、机床、农林机械等领域得到了广泛的应用。
液压系统的缺点是:由于难以避免漏油,因而会影响液压系统运动的平稳性,并使液压系统效率降低;液压系统中的油液被尘埃或流体截止中其他杂质污损后,使液压系统发生一定的故障;液压系统中的油液具有易燃性,有引起爆炸的危险;液压系统中液体粘度受温度高低的影响,使液压系统供油量和液压系统执行机构的运动速度不稳定;液压系统中的油液中有空气会引起工作机构的不均匀跳动;就处理小功率信号的数学运算、误差检测、放大、测试与补偿等功能而言,液压系统的装置不如电子或机电装置那样线性、灵活、准确和方便,因而在控制液压系统的小功率部分,一般不宜采用,主要应用于液压系统的动力部分。
(二)气动控制:以空气作为工作介质,清洁、成本低,并具有防火、防爆、放电磁干扰等优点。气动控制与液压控制相比,动作迅速、方便,使用的元件和工作介质成本低,便于现有机器设备的自动化改装,近年在国际上得到很大发展,成为热点之一。在轻工、食品、饮料、包装、化工、电子和自动生产线等领域得到了广泛的应用。气动控制的缺点,是运动不平稳,有噪音,控制元件的体积较大。
技术创新对于提高国家、地方和企业的科技竞争力,实现可持续发展具有十分重要的意义。20世纪80年代初,我国开始重视技术创新理论问题的研究,研究范围包括技术创新的模式、机制,技术创新的扩散,产业创新和技术创新经济学,技术创新的区域研究以及有关技术创新的政策、体系等诸多方面。经过20多年的研究,人们已经注意到创新在生产各个方面所起的关键作用,并将创新作为企业、产业和国家竞争获胜的中心环节。
随着应用了计算及技术、信息技术、电子技术、自动控制技术及新工艺、新材料的发展和应用,流体传动技术也在不断创新。流体传动技术已成为工程建筑机械、工业机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。而流体传动技术向高精度、自动化、小型化、高效率、高功率、高速化、轻量化方向发展,是不断提高流体传动技术与电传动、机械传动竞争能力的关键。当今,流体动力传动技术与传感、微电子和控制技术密切结合,已成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术,是工业动力传动与控制技术不可或缺的重要组成部分。
四、流体传动及控制技术的发展趋势
由于流体传动技术的水平直接影响主机性能的提高和实现产品多样化,因此目前流体传动技术在国外非常受到重视,而且流体传动技术出现了新的发展趋势。一是为减少销售和生产成本,集中优势力量开发产品,提高竞争力,近年来,世界流体动力企业改组、并购活动十分活跃;二是产品由单件销售为主,向产品成套供应发展;三是液压气动零件实现专业化集中生产,各大主机厂主要抓开发和成品组装,大部分零件由专业厂定点供应;四是为适应可持续发展的需要和保护环境,产品朝节能节材、小型化、防止泄漏、多功能化、降低噪声、电子化方向发展。
五、结束语
如今流体传动及控制技术已经成为促进社会经济发展、技术进步的一门重要学科,需要有更多的人才进行技术创新,克服流体传动及控制技术的缺点,为现代化建设推波助澜。
参考文献:
[1]居冰峰.流体传动及控制技术学术进展[J].国际学术动态,2014,02:16-17.
[2]居冰峰.第7届流体传动及控制国际会议[J].国际学术动态,2010,05:52-53.
[3]刘国华,花蓉.现代液压控制技术应用及发展[J].淮南职业技术学院学报,2006,01:40-43.
[4].浙江大学流体传动及控制国家重点实验室简介[J].机械工程学报,2009,09:248.
[5]丁荣军.现代轨道牵引传动及控制技术研究与发展[J].机车电传动,2010,05:1-8.
【关键词】 流体传动;控制技术
引言:
随着科学技术的不断进步,最初以水为介质的液体传动逐渐发展成一门综合性较强的流体传动及控制学科,它所涉及的领域十分广泛,在工业进程中扮演着不可替代的角色。也正是有了流体传动及控制技术,才将人类现代化进程更快的向前推进一步。
一、流体传动及控制
流体传动与控制技术起源于著名的“帕斯卡原理”,18世纪末,JosephBramah首次在伦敦用水作为工作介质把流体动力传动应用于“水压机”。1906年美国弗吉尼亚号军舰上火炮采用液压传动驱动,由此开拓了现代流体传动广泛应用于工业各个领域的先河。
流体传动与控制包括液压传动与控制和气压传动与控制两部分。液压传动是以液体作为工作介质,利用压力能传递动力,具有易于实现直线运动、功率与质量之比大、动态响应快等优点,在航空航天、舰船、武器装备、工程机械、冶金机械、运动模拟器、试验设备、机床、农林机械等领域得到了广泛的应用。而气压传动则是以空气作为工作介质,清洁、成本低,并具有防火、防爆、防电磁干扰等优点,在轻工、食品、饮料、包装、化工、电子和自动生产线等领域得到了广泛的应用。今天,流体动力传动技术与传感、微电子和控制技术密切结合,已发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术,是工业动力传动与控制技术不可缺少的重要组成部分。
二、流体传动及控制技术组成及特点
流体传动及控制技术从工作介质角度由液压传动与控制技术和气压传动与控制技术两类组成。这两种工作介质形成的技术各有其独特的特点。
(一)液压传动及控制技术特点
液压传动是以水、油等液体作为工作介质,将压力能量转换成动力能量来传递动力,实现液压传动。液压传动的优点是能够实现直线运动、功率与质量之比大、动态响应快等等;液压传动与控制技术的优点使得其应用领域越来越广。然而,液压传动不够节能、不够环保的缺点同样是其更快发展的瓶颈。主要体现在液压传动与控制技术的发展需要尽快解决泄露控制,以达到不污染外界和不被外界所污染的目的。另外,需要开发创新意识,寻找新的液体介质来替代石油基液压油的使用,来降低污染,实现环保。而在节能方面,液压传动系统能量损失包括各元件中运动件的机械摩擦损失、泄漏损失、输入和输出功率不匹配的无功损失等几方面。因此节能是液压技术的重要课题之一,随着节能和环保要求的日益高涨,有效活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。综观国内外液压技术发展历程,无时无刻不伴随节能的需要及创新。因此,随着现代化技术的进步与人类环保意识的觉醒,液压传动与控制技术需要在节能、环保上进行改革与创新。
(二)氣压传动与控制技术特点
气压传动是以气体作为工作介质,通过气体压缩机,经过冷却、干燥、除尘、净化等等一系列的内部工作,将电动机的机械能转换为压力能输送给气动系统,利用净化并带有润滑雾油的气体经气缸或气马达再将压力能转变为机械动力,进行动力传递,并由控制技术进行细化控制。气压传动的优点是空气原料取之不尽,处理方便,清洁环保无污染、成本低廉,气动控制动作快,能够有效防火、防爆、防电磁干扰、防尘防辐射等等。这些优点是液压传动无法替代的。正因为如此,气压传动及控制技术在自动化生产线、食品、包装、电子产品生产等领域得到广泛应用。气压传动的缺点是空气可压缩性大,气压传动系统的速度稳定性差,给系统的速度和位置控制精度带来很大的影响,另外,气压传动系统的噪声大,尤其是排气时,需要加消音器。可见,噪声污染是不可忽略的。
三、流体传动及控制技术
(一)液压控制:液压控制用液体作为工作介质,利用压力能够传递动力,具有易于实现直线运动,故能把由于功率的损耗而产生的热量,从发生的地方移动到别的地方,在这样的功率情况下,液压系统可以有效的减小部件的尺寸,液压系统在负载的影响下,其具有一定的刚性,一般用于闭环系统中,当液压系统中刚度较大时,其位置存在的误差较小;与机械液压系统机构相比较,机械的液压执行器的响应速度相对比较高,可以高速的启动、能高速启动、制动与反向,同时其力矩—惯量比也较大,因而其加速能力较强;液压传动易实现无级调速,具有自身润滑等优点,在航空航天、舰船、武器装备、冶金机械、运动模拟器、实验设备、机床、农林机械等领域得到了广泛的应用。
液压系统的缺点是:由于难以避免漏油,因而会影响液压系统运动的平稳性,并使液压系统效率降低;液压系统中的油液被尘埃或流体截止中其他杂质污损后,使液压系统发生一定的故障;液压系统中的油液具有易燃性,有引起爆炸的危险;液压系统中液体粘度受温度高低的影响,使液压系统供油量和液压系统执行机构的运动速度不稳定;液压系统中的油液中有空气会引起工作机构的不均匀跳动;就处理小功率信号的数学运算、误差检测、放大、测试与补偿等功能而言,液压系统的装置不如电子或机电装置那样线性、灵活、准确和方便,因而在控制液压系统的小功率部分,一般不宜采用,主要应用于液压系统的动力部分。
(二)气动控制:以空气作为工作介质,清洁、成本低,并具有防火、防爆、放电磁干扰等优点。气动控制与液压控制相比,动作迅速、方便,使用的元件和工作介质成本低,便于现有机器设备的自动化改装,近年在国际上得到很大发展,成为热点之一。在轻工、食品、饮料、包装、化工、电子和自动生产线等领域得到了广泛的应用。气动控制的缺点,是运动不平稳,有噪音,控制元件的体积较大。
技术创新对于提高国家、地方和企业的科技竞争力,实现可持续发展具有十分重要的意义。20世纪80年代初,我国开始重视技术创新理论问题的研究,研究范围包括技术创新的模式、机制,技术创新的扩散,产业创新和技术创新经济学,技术创新的区域研究以及有关技术创新的政策、体系等诸多方面。经过20多年的研究,人们已经注意到创新在生产各个方面所起的关键作用,并将创新作为企业、产业和国家竞争获胜的中心环节。
随着应用了计算及技术、信息技术、电子技术、自动控制技术及新工艺、新材料的发展和应用,流体传动技术也在不断创新。流体传动技术已成为工程建筑机械、工业机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。而流体传动技术向高精度、自动化、小型化、高效率、高功率、高速化、轻量化方向发展,是不断提高流体传动技术与电传动、机械传动竞争能力的关键。当今,流体动力传动技术与传感、微电子和控制技术密切结合,已成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术,是工业动力传动与控制技术不可或缺的重要组成部分。
四、流体传动及控制技术的发展趋势
由于流体传动技术的水平直接影响主机性能的提高和实现产品多样化,因此目前流体传动技术在国外非常受到重视,而且流体传动技术出现了新的发展趋势。一是为减少销售和生产成本,集中优势力量开发产品,提高竞争力,近年来,世界流体动力企业改组、并购活动十分活跃;二是产品由单件销售为主,向产品成套供应发展;三是液压气动零件实现专业化集中生产,各大主机厂主要抓开发和成品组装,大部分零件由专业厂定点供应;四是为适应可持续发展的需要和保护环境,产品朝节能节材、小型化、防止泄漏、多功能化、降低噪声、电子化方向发展。
五、结束语
如今流体传动及控制技术已经成为促进社会经济发展、技术进步的一门重要学科,需要有更多的人才进行技术创新,克服流体传动及控制技术的缺点,为现代化建设推波助澜。
参考文献:
[1]居冰峰.流体传动及控制技术学术进展[J].国际学术动态,2014,02:16-17.
[2]居冰峰.第7届流体传动及控制国际会议[J].国际学术动态,2010,05:52-53.
[3]刘国华,花蓉.现代液压控制技术应用及发展[J].淮南职业技术学院学报,2006,01:40-43.
[4].浙江大学流体传动及控制国家重点实验室简介[J].机械工程学报,2009,09:248.
[5]丁荣军.现代轨道牵引传动及控制技术研究与发展[J].机车电传动,2010,05:1-8.