2023年液压传动技术在锻压行业中的应用及发展趋势.doc

液压传动技术在锻压行业中的应用及开展趋势 内容提要：简述了液压传动的特点，概述了液压传动在锻压中的应用，并就液压传动技术的开展趋势作了展望。 主题词：液压传动，锻压，开展趋势 1 引言 液压传动是以液体为传动介质，通过动力元件〔液压泵〕将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过管道、控制元件的传递，借助执行元件〔液压缸或液压马达〕将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现直线运动或者回转运动。目前液压传动技术广泛的应用于工程机械、汽车、飞机、冶金、矿山机械以及农业机械、塑料加工和锻压机械等很多方面。 2 液压传动的特点 液压传动技术之所以能够得到广泛应用，正是由于液压传动具有通用性，多功能性和可控性的特点。液压传动系统外形设计灵活多样，不受几何形状和外形尺寸的限制；其次，液压系统所传递的功率的大小不像电气系统那样受材料物理特性的限制，而受材料力学性质如强度等方面的制约。液压传动技术在现代工业产品、生产过程和工业自动化显示出了如此越来越重要的作用和地位，是因为液压传动系统与控制系统的具有以下特点： 〔1〕工作平稳、冲击小。液压机在工作时比机械压力机平稳，由于液压油具有一定的缓冲和阻尼作用，在一定程度上可以消除或缓和机械系统刚性碰撞产生的冲击、震动和噪声，因此，液压传动与控制系统较机械系统传开工作平稳，冲击小，噪声低。 〔2〕易于控制，控制精确高。如电极升降的控制，轮船上舵的控制以及仿形机床和数字控制机床等都是采用液压伺服或电液伺服系统去控制的。只要简单的操作手柄按钮，操作人员即可实现对液压系统及其执行机构的动作控制，如启动，停机，加速或减速等，或在任何时候，任何位置控制执行机构的反向运动或反转。此外由于几乎不受执行机构和机械系统惯性的影响，液压系统具有较高的控制精度，这对于控制大型负载设备，提高加工过程和生产工艺流程的自动化程度有非常重要的意义。 〔3〕易于传递较大的力和扭矩，减少执行元件所需的执行力。液压系统是一个简单且高效的增力系统，它无需借助笨重的机械传动〔如杠杆，滑轮，齿轮等〕，可以轻松的实现增力和增大扭矩。只要增加液压缸的面积，就可以得到较大的力，这一特点增加了液压传动与控制系统的柔性化，扩大了它们的应用范围和领域。因此，利用液压传动制造大型液压机比用机械传动制造大型液压及方便有利。在锻压机械方面，如锻锤的操作系统可以采用伺服阀操作到达省力的目的。 〔4〕可以输出恒定的力和扭矩。与其他传动方式相比液压传动系统具有一个显著的特点，就是不管速度如何变化，它都可以保证为负载提供连续的稳定不变的力和扭矩。 〔5〕对负载的变化反响灵敏。与其他传动方式不同，液压系统中工作压力与油泵的输出压力取决于负载的变化，在流量不变的情况下，消耗的动力也随负载变化，这一特点减少了能源浪费，而且由于液压压力变化范围大，适用于负载变化较大的场合。 〔6〕易于传递复杂运动。如轧钢设备中队轧制件进行拉、推、升降、摆动等控制，采用液压传动要比机械简单的多。 〔7〕易于实现过载保护。系统超负荷时，油液可以经溢流阀排回油箱，限定系统压力不超过溢流阀所调的安全压力。 〔8〕易于实现无极调速。系统在运行过程中可以方便的实现大范围无极调速，调速范围可达2023：1。 〔9〕简单，安全和可靠。一般来说，液压系统比机械传动系统和电气传动所应用的运动部件少，因此系统简单，紧凑且便于操作和维护，同时增加了经济性，安全性和可靠性。 尽管液压传动有上述许多优点，也存在一些缺乏：不可防止的泄漏，使容积效率降低，不能做定比传动，并会污染环境；油液在流动中产生阻力，在高压高速情况下，会使系统的油温过高，影响液压油和元件的寿命；液压元件的制造精度高，使用和维护保养的要求也比拟严格；液压元件的故障不易被发现；与机械传动的锻压设备相比拟，液压传动的功率较大，速度慢，生产率低下，油耗较大。现代液压传动技术的开展是与流体力学的理论研究成果和工程材料、液压介质，钢铁冶金、机械加工等相关学科的开展联系在一起的。随着科学技术的进步，新技术，新工艺、新材料以及新型的液压介质的不断出现和推广，将在一定的范围内消除和克服一些缺点，使得液压传动技术在更大范围和更多领域得到应用。 3 液压传动技术在锻压机械的应用 许多种类的锻压机械很早就采用液压传动，如利用水压机进行锻造、冲压加工锻件已有百年以上历史。而当代液压技术水平的不断提高更能适应锻压工艺技术的开展对液压机械提出的更高要求，所以液压传动在锻压机械中的应用更加广泛。 由于液压传动的一系列优点，它在锻压机械方面的应用日益广泛，大致有以下几个方面： （1） 用于全液压传动或主传动：这是液压传动在锻压机械上的最早和最普遍的应用，包括各类液压机以及液压剪板机、液压板料折弯机、液压锤、液压螺旋压力机电热镦机等几大类组。其中通用、专用液压机就有几百种之多，用于锻造、模锻、厚板及薄板冲压、挤压、压印、弯曲校正亚装、胶合板刨花板纤维板等热压成形、粉末制品及瓷砖耐火砖等压制、人造金刚石等超硬材料合成、金属及非金属打包、金属屑压块等工作； （2） 用于辅助传动或辅助动作：这类锻压机械有径向锻机〔锤头、夹头的锻压送进〕、大型辗环机〔碾压辊的径向送进、端面轧辊的轴向压下〕、机械压力机〔液压垫及过载保护装置〕、电液锤或称液气锤〔利用高压气体的快速膨胀使锤头打击工件，而它的回程动作采用液压传动〕； （3） 锤类设备的更新：我国研制的液压锤吸收了国外液压锤的设计制造经验，且具有自己的特色，取得了一些成就，先后制成16kJ到40MN等不同形式的液压锤； （4） 液压伺服系统的应用，用于操作锻锤等机构，用于仿形机构，用于同步控制，如剪板机、折边机的同步控制；实现程序控制，采用数控系统的锻压机械。 液压传动在锻压机械上的应用是很广泛的，应予于足够重视。 4 液压传动技术的开展趋势 这些年来，随着液压技术与传感器技术、微电子技术和计算机技术的密切结合，液压传动技术在实现高压、高速、大功率、低噪声、高可靠性和高度集成等方面都取得了重大开展，在完善开展比例控制、伺服控制、开发数字控制以及实现机电一体化等方面也取得了许多成就，同时，液压元件和系统计算机辅助设计、计算机辅助试验和计算机实时控制技术也有了长足的开展。随着液压技术的不断开展，其缺点在不断的克服，应用范围在不断的扩大。液压技术的研究和开展方向主要有以下几个方面： 〔1〕为了适应机电一体化开展的要求，提高技术性能和控制性能。例如电子控制变量泵〔即用电子系统控制泵的各种变量型式〕，要求开发低控功率阀门，研制电液比例阀，适应各种工况的电液伺服阀、低本钱比例阀以及不需要A/D和D/A转化，可直接与计算机接口，且易于显示的数字阀。 〔2〕提高效率，降低能耗。近年来，由于世界范围内的能源紧缺，各国都把液压系统传动的节能问题作为液压传动技术开展的重要课题。通过减少摩擦和内漏，能量收回，蓄能器的应用，二次调节负载压力、流量和功率以及用计算机对液压系统进行自适应控制等手段来降低能耗。以提高效率,降低能耗为目标的系统匹配设计理论,方法和计算机对液压系统进行自动适应控制手段的研究。 〔3〕提高液压元件和系统的工作可靠性。提高可靠性是一项系统工程，除靠科学设计、先进的材料以及完善的工艺外，还要考虑使用和维护的可靠性。例如换头自由锻液气锤液压传动系统是实现锻锤工作性能优劣的核心环节，一旦液压传动系统出现故障，不仅影响液气锤的工作质量与产量，造成设备事故，甚至引起火灾和人身伤亡的严重事故，给企业带来重大的经济损失。因此，如何提高液压传动系统运行的可靠性、安全性，降低液压传动系统运行的故障率，延长液压传动系统使用寿命，减少停机时间，降低生产本钱，提高企业的经济 效益，是换头自由锻液气锤液压传动系统研究的重要课题。为确保自由锻液气锤液压传动系统安全可靠的工作必须有一系列的自动监控系统。 〔4〕以环境保护,安全和满足可持续开展为目标的绿色开发研究。包括水基难燃介质、无污染的纯水液压技术的研究开发利用。例如目前纯水传动技术的研究利用：从经济性环保性等方面考虑，水是一种理想的工作介质；第二，水来源方便，本钱低;第三，水不会污染环境，工作场清洁，而油液泄漏后对环境及产品有严重污染，使用过的废液必须集中处理;第四，水不会燃烧，在高温环境中采用是非常安全的;第五，水压系统维修方便、保养方便、维护本钱低、清洁干净;第六，水的压缩系数和热膨胀系数相对液压油低得多，所以采用水作介质可以使执行器定位更精确、系统的刚度大、动态性能好、传递效率更高。 〔5〕开展集成化、复合、小型化、轻量化元件。液压系统由管式配置经板式配置，箱式配置，集成块式配置开展到叠加式配置，插装式配置，使连接的通道越来越短。也出现了一些组合集成件，如把液压泵和压力阀做成一体，把压力阀插装在液压泵的壳体内，把液压缸和换向阀做成一体，只需接一条高压管与液压泵相连，一条回油管与油箱相连，就可以构成一个液压系统。这种组合件不但结构紧凑，工作可靠，而且简便，也容易维护保养。近年来又出现了液压控制元件附加在液压执行元件或液压泵上的一体化的复合式液压装置。 除此之外，液压系统自动控制技术方面的研究和开发，液压元件标准化和多样化的研究开发，液压系统设计理论和性能分析的研究以及开发新材料、新工艺、新介质、新型元件等都是液压技术研究和开展的方向。 5 结语 现在越来越多的工业领域依赖自动化，以提高生产率，减少人力劳动强度，降低生产本钱，这也为液压系统的开展和广泛应用提供了条件、市场和挑战。液压传动技术的研究与开展对国防工业和民用工业，对我国实现现代化，赶超世界先进水平有着重要意义。 7