【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 電子技術和液壓傳動技術相結合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術增加了活力，擴大了應用領域。實現(xiàn)機電一體化可以提高工作可靠性，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、 智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、貫性小、響應快等優(yōu)點 ,其主要發(fā)展動向如下： (1)電液伺服比例技術的應用將不斷擴大。液壓系統(tǒng)將由過去的電氣液壓 onoE系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng) ,為適應上述發(fā)展 ,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應實現(xiàn)標準化。計算機接口也應實現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。 (2)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷 ,由于計算機的價格降低 ,監(jiān)控系統(tǒng) ,包括集中監(jiān)控和自動調節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。 (4)計算機仿真標準化， 特別對高精度、 “ 高級 ” 系統(tǒng)更有此要求。 (5)由電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機構也是今后需要探討的問題，液壓產品機電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展。液壓行業(yè)： 液壓元件將向高性能、高質量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、振動、無泄漏以及污染控制、應用水基介質等適應環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術。 液力偶合器向高速大功率和集成化的液力傳動裝置發(fā)展，開發(fā) 水介質調速型液力偶合器和向汽車應用領域發(fā)展，開發(fā)液力減速器，提高產品可靠性和平均無故障工作時間；液力變矩器要開發(fā)大功率的產品，提高零部件的制造工藝技術，提高可靠性，推廣計算機輔助技術，開發(fā)液力變矩器與動力換檔變速箱配套使用技術；液粘調速離合器應提高產品質量，形成批量，向大功率和高轉速方向發(fā)展。氣動行業(yè)： 產品向體積小、重量輕、功耗低、組合集成化方向發(fā)展，執(zhí)行元件向種類多、結構緊湊、定位精度高方向發(fā)展；氣動元件與電子技術相結合，向智能化方向發(fā)展；元件性能向高速、高頻、高響應、高壽命、耐高溫、耐高壓方向 發(fā)展，普遍采用無油潤滑 。 (1)采用的液壓元件高壓化，連續(xù)工作壓力達到 40Mpa，瞬間最高壓力達到 48Mpa； (2)調節(jié)和控制方式多樣化； (3)進一步改善調節(jié)性能，提高動力傳動系統(tǒng)的效率； (4)發(fā)展與機械、液力、電力傳動組合的復合式調節(jié)傳動裝置； (5)發(fā)展具有節(jié)能、儲能功能的高效系統(tǒng)； (6)進一步降低噪聲； (7)應用液壓螺紋插裝閥技術，緊湊結構、減少漏油。 液壓 CAD 技術 充分 利用現(xiàn)有的液壓 CAD 設計軟件，進行二次開發(fā)，建立知識庫信息系統(tǒng)，它將構成設 共 38 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 計 制造 銷售 使用 設計的閉環(huán)系統(tǒng)。 將計算機防真及適時控制結合起來，在試制樣機前，便可用軟件修改其特性參數(shù)，以達到最佳設計效果。下一個目標是，利用 CAD 技術支持液壓產品到零不見設計的全過程，并把 CAD/CAM/CAPP/CAT，以及現(xiàn)代管理系統(tǒng)集成在一起建立集成計算機制造系統(tǒng)（ CIMS），使液壓設計與制造技術有一個突破性的發(fā)展。 新材料、新工藝的應用 新型材料的使用，如陶瓷、聚合物或涂敷料，可使液壓的發(fā)展引起新的飛躍。為了保護環(huán)境，研究采用生物降解迅速的壓力流體，如采用菜油基和合成脂基或者水及海水等介質替代礦物液壓油 。鑄造工藝的發(fā)展，將促進液壓元件性能的提高，如鑄造流道在閥體和集成塊中的廣泛使用，可優(yōu)化元件內部流動，減少壓力損失和降低噪聲，實現(xiàn)元件小型化。 液壓馬達及其發(fā)展趨勢 液壓馬達 （ hydraulic motor） 習慣上是指輸出旋轉運動的 ,將 液壓泵 提供的液 壓能轉變?yōu)闄C械能的能量轉換裝置 .。 液壓馬達 和液壓缸是 液壓傳動系 統(tǒng)中兩大輸出執(zhí)行元件 ，它 們廣泛地應用于機械工程、農業(yè) 、軍事 、 航空 航天等領域。 液壓馬達按其 結構 類型來分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達的額定轉速分為高速和低速兩大類。額定轉速高于 500 rpm 的屬于高速液壓馬達，額定轉速低于 500 rpm 的屬于低速液壓馬達。高速液壓馬達的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式 和軸向柱塞式等。它們的主要特點是轉速較高、轉動慣量小、便于啟動和制動、調節(jié) (調速及換向 )靈敏度高。通常高速液壓馬達輸出轉矩不大所以又稱為高速小轉矩液壓馬達。低速液壓馬達的基本型式是徑向柱塞式，此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結構型式 ，低速液壓馬達的主要特點是排量大、體積大轉速低 (有時可達每分鐘幾轉甚至零點幾轉 )、因此可直接與工作機構連接；不需要減速裝置，使傳動機構大為簡化，通常低速液壓馬達輸出轉矩較大，所以又稱為低速大轉矩液壓馬達。 柱塞式液壓馬達 葉片式液壓馬達 擺線式液壓馬達 圖 12 各種類型的馬達 共 38 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 液壓傳動與控制技術的不斷發(fā)展，對液壓馬達性能提出了更高要求現(xiàn)有達性能較之過去有較大改進，可以從以下幾個方面看出一些新的發(fā)展方向 : (l)壓力 ：過去額 定壓力在 21Mpa以下 的馬達 現(xiàn)在 已經不多見了，現(xiàn)在的液壓馬達額定壓力有明顯的提高，大都在 2540MPa 之間。如 SSC， XM 系列斜盤式軸向柱塞馬達的額定壓力高達 25MPa，額定轉速 300rpm。林德公司的 HMF02系列定量柱塞馬達和 HMV系列變量柱塞馬達的最高壓力為 5OMPa，額定壓力為 42MPa，排量分別為 ， HMF3502定量柱塞馬達的最高轉速高達 4500rpm，力士樂的 AF2柱塞馬達額定壓力可達 。 (2)轉速 ： 近 20年來，隨著對提高 馬達的轉速引起的振動、高噪聲及降低壽命等一系列問題認識的不斷深化，對其中一些技術難題的突破，使馬達的轉速也有了很大的提高。如力士樂AZFMS斜軸式軸向柱塞液壓馬達的最高轉速達 11000rpm，最高壓力 35MPa，排量 。在向高速發(fā)展的同時，對低速大扭矩液壓馬達的低速穩(wěn)定性性能方面也有了一定的提高，很多該類液壓馬達能夠在 或者更低轉速下穩(wěn)定運行，如寧波意寧的 INM61600 液壓馬達連續(xù)運行轉速為 250rpm，最高運行轉速 400rpm，最高壓力 45MPa。 (3)輸出扭矩 ： 大扭 矩的輸出能大大簡化需要大扭矩的傳動系統(tǒng)，有利于提高傳動效率。現(xiàn)有低速大扭矩液壓馬達的輸出扭矩高達幾十萬牛米，如 NJME4O 內曲線馬達的輸出扭矩為114480Nm，最大壓力 25MPa，額定壓力 16MPa，最高轉速 12rpm，排量 40O00mL/r。 (4)油溫 ： 在 80年代 ，技術規(guī)定通常最高工作油溫為 60℃ ?，F(xiàn)在，技術的進步己經打破了這個界限，油溫可遠高于此數(shù)值。如 CMA， CMS系列齒輪馬達 的工作油溫為 20℃至 95℃ 。 (5)噪聲 ，對于改善工作環(huán)境的需求日益提高，各國液壓行業(yè)都在千方百計降低液壓馬達的噪聲， 現(xiàn)已出現(xiàn)了不少低噪聲液壓馬達。現(xiàn)有的一些中小型柱塞液壓馬達、齒輪液壓馬達噪聲已降至 60到 68Db,即已低于一般電動機噪聲水平。 （ 6）特種液壓馬達，在某些工業(yè)、軍工、深海領域等有特殊工況和特殊性能要求下的液壓傳動系統(tǒng)，它們往往需要有特殊性能要求的液壓馬達，需要進行單獨設計。 此外，泄漏量、散熱性、體積等方面性能以及性價比的提高也將是今后液壓馬達的發(fā)展方向。 國內外液壓馬達研究對比 國外液壓馬達研究的先進技術 (1)基于虛擬樣機的高壓液壓馬達仿真技術 虛擬樣機技術是一項新生的工程技術。可以在 計算機上建立機械系統(tǒng)的三維模型 ， 模擬在現(xiàn)實環(huán)境下系統(tǒng)的運動和動力特性 ， 它以對象的動力學運動學模型為核心 ， 其他相關模型為補充。由于軸向柱塞馬達中某些構件的彈性變形存在非線性慣性 耦合， 液壓系統(tǒng)也存在大量非線 共 38 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 性環(huán)節(jié) ，運用傳統(tǒng)試驗法和理論分析法設計和優(yōu)化 馬達費工費時 ，而且分析結 果往往與實際相差甚遠。而虛擬樣機的分析方法完全按照對象最本質的因素建模 ， 在動力學特性上非常接近于物理樣機 ， 因而對虛擬樣機的仿真評估可以代替對物理樣機設 計性能的評估 。基于 軸向柱塞 馬達的動力學關系 ，結 合液固兩種建模方式 ， 建立兩種模型可以實時通信的 虛擬樣機 ， 用 來進行軸向柱塞 馬達的仿真。德國亞 琛 工業(yè)大學采用液壓系統(tǒng)仿真軟件 DSHplus和多體動力學仿真軟件 ADAMS聯(lián)合進行仿真 ， 其中機械模塊以 ADAMS中的物理模型和動力學關系為基礎 ， 液壓模塊用于計算流體產生的壓力參數(shù) ， 摩擦模塊用于計算摩擦力 ， 通過多個模塊可以對泵的關鍵摩擦副進行聯(lián)合仿真。這是一種初步的虛擬樣機的思想 ， 對以后的研究有重要的啟發(fā)意義。 Rexroth 公司使用 ADAMS 軟件自帶的液壓模塊和斜軸泵動力學模型 耦合 ,對傳動軸進行了動力學仿真 圖 ,為傾角的優(yōu)化提供了依據(jù)。 Parker公司于 2021 年首次明確提出了采用虛擬樣機的思路對軸向柱塞泵進行研究。他們采用液壓系統(tǒng)軟件 EASYS和 ADAMS聯(lián)合建立虛擬樣機。對柱塞腔的摩擦力、壓力脈動和部分結構件的動態(tài)應力狀況進行了仿真分析 ,為泵的設計及產品優(yōu)化開辟了新的途經 。 采用虛擬樣機的仿真手段可以降低試驗成本 ,提高試驗效率 ,縮短產品的研發(fā)周期 ,對于軸向柱塞馬達的開發(fā)和故障診斷都有著重要意義。 (2)基于模型泵思想的馬達試驗技術 軸向柱塞馬達結構復雜、液固 耦合 而且高速旋轉的特點決定了針對其局部特性的試驗研究往往要進行多次簡化 ,這使得試驗與馬達的真實運 行情況相差甚遠。例如 2021 年 ,MANRING 教授搭建了柱塞副靜態(tài)特性的試驗裝置 ,用一個靜態(tài)柱塞副研究其油膜特性 ,這種方法和實際相差較遠 ,僅能定性地做一些理論驗證 。 近年來 ,隨著電子傳感技術的進步 ,使得在馬達的基本結構不變的條件下對 其 內部流體特性進行檢測成為可能 。這就是模型實驗 的試驗思想 ,以 實際 馬達為基體 ,采用微傳感器和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g實現(xiàn)在動態(tài)情況下在線檢測馬達的特性參數(shù) ,模型 甚至可以和實際產品一樣驅動負載。因此這樣的測試結果更有說服力 。 這種基于模型思想的測試平臺對元件的優(yōu)化和改進有著十分重要的指導 意義。 2021年 ,OLEMS闡述了一種基于模 技術的平臺 ,用來測試馬達 內部溫度場和壓力來研究柱塞腔的能量耗散情況。試驗臺采用細小的熱電偶和微型壓力傳感器來測試溫度分布和壓力值 ,采用無線傳輸?shù)姆椒ò褦?shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上 ,結果表明測量結果和實際吻合很好。 摩擦力和壓力的測試平臺 ,用三維壓力傳感器來測量摩擦力、傳感器數(shù)據(jù)線通過缸體到主軸 ,然后無線傳輸至計算機上。這種研究柱塞副三維方向摩擦力的觀點是更為切合實際的。 此外 ,IVANTYSYNOVA 研究小組還建立了柱塞副腔內的壓力分布測試平臺。試驗臺采用單個柱塞結構 ,柱塞固定 ,通過斜盤旋轉來實現(xiàn)柱塞泵工作模擬 ,只是單柱塞的結構可能會對試驗 共 38 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊