【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 電子技術(shù)和液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化可以提高工作可靠性，實(shí)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(diǎn)，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)出力大、貫性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn) ,其主要發(fā)展動(dòng)向如下： (1)電液伺服比例技術(shù)的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大。液壓系統(tǒng)將由過(guò)去的電氣液壓 onoE系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng) ,為適應(yīng)上述發(fā)展 ,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應(yīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。計(jì)算機(jī)接口也應(yīng)實(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和診斷 ,由于計(jì)算機(jī)的價(jià)格降低 ,監(jiān)控系統(tǒng) ,包括集中監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。 (4)計(jì)算機(jī)仿真標(biāo)準(zhǔn)化， 特別對(duì)高精度、 “ 高級(jí) ” 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(jī)構(gòu)也是今后需要探討的問(wèn)題，液壓產(chǎn)品機(jī)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(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、振動(dòng)、無(wú)泄漏以及污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)環(huán)保要求方向發(fā)展；開(kāi)發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機(jī)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(shù)。 液力偶合器向高速大功率和集成化的液力傳動(dòng)裝置發(fā)展，開(kāi)發(fā) 水介質(zhì)調(diào)速型液力偶合器和向汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，開(kāi)發(fā)液力減速器，提高產(chǎn)品可靠性和平均無(wú)故障工作時(shí)間；液力變矩器要開(kāi)發(fā)大功率的產(chǎn)品，提高零部件的制造工藝技術(shù)，提高可靠性，推廣計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，開(kāi)發(fā)液力變矩器與動(dòng)力換檔變速箱配套使用技術(shù)；液粘調(diào)速離合器應(yīng)提高產(chǎn)品質(zhì)量，形成批量，向大功率和高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。氣動(dòng)行業(yè)： 產(chǎn)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(lèi)多、結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高方向發(fā)展；氣動(dòng)元件與電子技術(shù)相結(jié)合，向智能化方向發(fā)展；元件性能向高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命、耐高溫、耐高壓方向 發(fā)展，普遍采用無(wú)油潤(rùn)滑 。 (1)采用的液壓元件高壓化，連續(xù)工作壓力達(dá)到 40Mpa，瞬間最高壓力達(dá)到 48Mpa； (2)調(diào)節(jié)和控制方式多樣化； (3)進(jìn)一步改善調(diào)節(jié)性能，提高動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的效率； (4)發(fā)展與機(jī)械、液力、電力傳動(dòng)組合的復(fù)合式調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置； (5)發(fā)展具有節(jié)能、儲(chǔ)能功能的高效系統(tǒng)； (6)進(jìn)一步降低噪聲； (7)應(yīng)用液壓螺紋插裝閥技術(shù)，緊湊結(jié)構(gòu)、減少漏油。 液壓 CAD 技術(shù) 充分 利用現(xiàn)有的液壓 CAD 設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立知識(shí)庫(kù)信息系統(tǒng)，它將構(gòu)成設(shè) 共 38 頁(yè) 第 5 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 計(jì) 制造 銷(xiāo)售 使用 設(shè)計(jì)的閉環(huán)系統(tǒng)。 將計(jì)算機(jī)防真及適時(shí)控制結(jié)合起來(lái)，在試制樣機(jī)前，便可用軟件修改其特性參數(shù)，以達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果。下一個(gè)目標(biāo)是，利用 CAD 技術(shù)支持液壓產(chǎn)品到零不見(jiàn)設(shè)計(jì)的全過(guò)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(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)（ CIMS），使液壓設(shè)計(jì)與制造技術(shù)有一個(gè)突破性的發(fā)展。 新材料、新工藝的應(yīng)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(hù)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(zhì)替代礦物液壓油 。鑄造工藝的發(fā)展，將促進(jìn)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(nèi)部流動(dòng)，減少壓力損失和降低噪聲，實(shí)現(xiàn)元件小型化。 液壓馬達(dá)及其發(fā)展趨勢(shì) 液壓馬達(dá) （ hydraulic motor） 習(xí)慣上是指輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的 ,將 液壓泵 提供的液 壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置 .。 液壓馬達(dá) 和液壓缸是 液壓傳動(dòng)系 統(tǒng)中兩大輸出執(zhí)行元件 ，它 們廣泛地應(yīng)用于機(jī)械工程、農(nóng)業(yè) 、軍事 、 航空 航天等領(lǐng)域。 液壓馬達(dá)按其 結(jié)構(gòu) 類(lèi)型來(lái)分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類(lèi)。額定轉(zhuǎn)速高于 500 rpm 的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于 500 rpm 的屬于低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)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(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、便于啟動(dòng)和制動(dòng)、調(diào)節(jié) (調(diào)速及換向 )靈敏度高。通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大所以又稱(chēng)為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)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(jié)構(gòu)型式 ，低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排量大、體積大轉(zhuǎn)速低 (有時(shí)可達(dá)每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn) )、因此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接；不需要減速裝置，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大，所以又稱(chēng)為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。 柱塞式液壓馬達(dá) 葉片式液壓馬達(dá) 擺線式液壓馬達(dá) 圖 12 各種類(lèi)型的馬達(dá) 共 38 頁(yè) 第 6 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)液壓馬達(dá)性能提出了更高要求現(xiàn)有達(dá)性能較之過(guò)去有較大改進(jìn)，可以從以下幾個(gè)方面看出一些新的發(fā)展方向 : (l)壓力 ：過(guò)去額 定壓力在 21Mpa以下 的馬達(dá) 現(xiàn)在 已經(jīng)不多見(jiàn)了，現(xiàn)在的液壓馬達(dá)額定壓力有明顯的提高，大都在 2540MPa 之間。如 SSC， XM 系列斜盤(pán)式軸向柱塞馬達(dá)的額定壓力高達(dá) 25MPa，額定轉(zhuǎn)速 300rpm。林德公司的 HMF02系列定量柱塞馬達(dá)和 HMV系列變量柱塞馬達(dá)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(dá)的最高轉(zhuǎn)速高達(dá) 4500rpm，力士樂(lè)的 AF2柱塞馬達(dá)額定壓力可達(dá) 。 (2)轉(zhuǎn)速 ： 近 20年來(lái)，隨著對(duì)提高 馬達(dá)的轉(zhuǎn)速引起的振動(dòng)、高噪聲及降低壽命等一系列問(wèn)題認(rèn)識(shí)的不斷深化，對(duì)其中一些技術(shù)難題的突破，使馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也有了很大的提高。如力士樂(lè)AZFMS斜軸式軸向柱塞液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速達(dá) 11000rpm，最高壓力 35MPa，排量 。在向高速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)低速大扭矩液壓馬達(dá)的低速穩(wěn)定性性能方面也有了一定的提高，很多該類(lèi)液壓馬達(dá)能夠在 或者更低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，如寧波意寧的 INM61600 液壓馬達(dá)連續(xù)運(yùn)行轉(zhuǎn)速為 250rpm，最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速 400rpm，最高壓力 45MPa。 (3)輸出扭矩 ： 大扭 矩的輸出能大大簡(jiǎn)化需要大扭矩的傳動(dòng)系統(tǒng)，有利于提高傳動(dòng)效率。現(xiàn)有低速大扭矩液壓馬達(dá)的輸出扭矩高達(dá)幾十萬(wàn)牛米，如 NJME4O 內(nèi)曲線馬達(dá)的輸出扭矩為114480Nm，最大壓力 25MPa，額定壓力 16MPa，最高轉(zhuǎn)速 12rpm，排量 40O00mL/r。 (4)油溫 ： 在 80年代 ，技術(shù)規(guī)定通常最高工作油溫為 60℃ ?，F(xiàn)在，技術(shù)的進(jìn)步己經(jīng)打破了這個(gè)界限，油溫可遠(yuǎn)高于此數(shù)值。如 CMA， CMS系列齒輪馬達(dá) 的工作油溫為 20℃至 95℃ 。 (5)噪聲 ，對(duì)于改善工作環(huán)境的需求日益提高，各國(guó)液壓行業(yè)都在千方百計(jì)降低液壓馬達(dá)的噪聲， 現(xiàn)已出現(xiàn)了不少低噪聲液壓馬達(dá)?，F(xiàn)有的一些中小型柱塞液壓馬達(dá)、齒輪液壓馬達(dá)噪聲已降至 60到 68Db,即已低于一般電動(dòng)機(jī)噪聲水平。 （ 6）特種液壓馬達(dá)，在某些工業(yè)、軍工、深海領(lǐng)域等有特殊工況和特殊性能要求下的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，它們往往需要有特殊性能要求的液壓馬達(dá)，需要進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。 此外，泄漏量、散熱性、體積等方面性能以及性價(jià)比的提高也將是今后液壓馬達(dá)的發(fā)展方向。 國(guó)內(nèi)外液壓馬達(dá)研究對(duì)比 國(guó)外液壓馬達(dá)研究的先進(jìn)技術(shù) (1)基于虛擬樣機(jī)的高壓液壓馬達(dá)仿真技術(shù) 虛擬樣機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)新生的工程技術(shù)。可以在 計(jì)算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)的三維模型 ， 模擬在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 ， 它以對(duì)象的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為核心 ， 其他相關(guān)模型為補(bǔ)充。由于軸向柱塞馬達(dá)中某些構(gòu)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(yè) 第 7 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 性環(huán)節(jié) ，運(yùn)用傳統(tǒng)試驗(yàn)法和理論分析法設(shè)計(jì)和優(yōu)化 馬達(dá)費(fèi)工費(fèi)時(shí) ，而且分析結(jié) 果往往與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。而虛擬樣機(jī)的分析方法完全按照對(duì)象最本質(zhì)的因素建模 ， 在動(dòng)力學(xué)特性上非常接近于物理樣機(jī) ， 因而對(duì)虛擬樣機(jī)的仿真評(píng)估可以代替對(duì)物理樣機(jī)設(shè) 計(jì)性能的評(píng)估 ?；?軸向柱塞 馬達(dá)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系 ，結(jié) 合液固兩種建模方式 ， 建立兩種模型可以實(shí)時(shí)通信的 虛擬樣機(jī) ， 用 來(lái)進(jìn)行軸向柱塞 馬達(dá)的仿真。德國(guó)亞 琛 工業(yè)大學(xué)采用液壓系統(tǒng)仿真軟件 DSHplus和多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件 ADAMS聯(lián)合進(jìn)行仿真 ， 其中機(jī)械模塊以 ADAMS中的物理模型和動(dòng)力學(xué)關(guān)系為基礎(chǔ) ， 液壓模塊用于計(jì)算流體產(chǎn)生的壓力參數(shù) ， 摩擦模塊用于計(jì)算摩擦力 ， 通過(guò)多個(gè)模塊可以對(duì)泵的關(guān)鍵摩擦副進(jìn)行聯(lián)合仿真。這是一種初步的虛擬樣機(jī)的思想 ， 對(duì)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(dòng)力學(xué)模型 耦合 ,對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)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(jī)的思路對(duì)軸向柱塞泵進(jìn)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(jī)。對(duì)柱塞腔的摩擦力、壓力脈動(dòng)和部分結(jié)構(gòu)件的動(dòng)態(tài)應(yīng)力狀況進(jìn)行了仿真分析 ,為泵的設(shè)計(jì)及產(chǎn)品優(yōu)化開(kāi)辟了新的途經(jīng) 。 采用虛擬樣機(jī)的仿真手段可以降低試驗(yàn)成本 ,提高試驗(yàn)效率 ,縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期 ,對(duì)于軸向柱塞馬達(dá)的開(kāi)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(dá)試驗(yàn)技術(shù) 軸向柱塞馬達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、液固 耦合 而且高速旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)決定了針對(duì)其局部特性的試驗(yàn)研究往往要進(jìn)行多次簡(jiǎn)化 ,這使得試驗(yàn)與馬達(dá)的真實(shí)運(yùn) 行情況相差甚遠(yuǎn)。例如 2021 年 ,MANRING 教授搭建了柱塞副靜態(tài)特性的試驗(yàn)裝置 ,用一個(gè)靜態(tài)柱塞副研究其油膜特性 ,這種方法和實(shí)際相差較遠(yuǎn) ,僅能定性地做一些理論驗(yàn)證 。 近年來(lái) ,隨著電子傳感技術(shù)的進(jìn)步 ,使得在馬達(dá)的基本結(jié)構(gòu)不變的條件下對(duì) 其 內(nèi)部流體特性進(jìn)行檢測(cè)成為可能 。這就是模型實(shí)驗(yàn) 的試驗(yàn)思想 ,以 實(shí)際 馬達(dá)為基體 ,采用微傳感器和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)實(shí)現(xiàn)在動(dòng)態(tài)情況下在線檢測(cè)馬達(dá)的特性參數(shù) ,模型 甚至可以和實(shí)際產(chǎn)品一樣驅(qū)動(dòng)負(fù)載。因此這樣的測(cè)試結(jié)果更有說(shuō)服力 。 這種基于模型思想的測(cè)試平臺(tái)對(duì)元件的優(yōu)化和改進(jìn)有著十分重要的指導(dǎo) 意義。 2021年 ,OLEMS闡述了一種基于模 技術(shù)的平臺(tái) ,用來(lái)測(cè)試馬達(dá) 內(nèi)部溫度場(chǎng)和壓力來(lái)研究柱塞腔的能量耗散情況。試驗(yàn)臺(tái)采用細(xì)小的熱電偶和微型壓力傳感器來(lái)測(cè)試溫度分布和壓力值 ,采用無(wú)線傳輸?shù)姆椒ò褦?shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上 ,結(jié)果表明測(cè)量結(jié)果和實(shí)際吻合很好。 摩擦力和壓力的測(cè)試平臺(tái) ,用三維壓力傳感器來(lái)測(cè)量摩擦力、傳感器數(shù)據(jù)線通過(guò)缸體到主軸 ,然后無(wú)線傳輸至計(jì)算機(jī)上。這種研究柱塞副三維方向摩擦力的觀點(diǎn)是更為切合實(shí)際的。 此外 ,IVANTYSYNOVA 研究小組還建立了柱塞副腔內(nèi)的壓力分布測(cè)試平臺(tái)。試驗(yàn)臺(tái)采用單個(gè)柱塞結(jié)構(gòu) ,柱塞固定 ,通過(guò)斜盤(pán)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)柱塞泵工作模擬 ,只是單柱塞的結(jié)構(gòu)可能會(huì)對(duì)試驗(yàn) 共 38 頁(yè) 第 8 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊