農機液壓件技術在工業中的應用

農機液壓件技術是實現現代化傳動與控制的關鍵技術之一，世界各國對液壓工業的發展都很重視。液壓技術具有獨特的優點，如：功率重量比大，體積小，頻響高，壓力、流量可控性好，可柔性傳送動力，易實現直線運動等。這種技術還易與微電子、電氣技術相結合，形成自動控制系統。據統計，世界液壓元件的總銷售額為350億美元，世界各主要國家液壓工業銷售額占機械工業產值的2%~3.5%，而我國只占1%左右，努力擴大其應用領域，將有廣闊的發展前景。

液壓傳動是以流體作為工作介質對能量進行傳動和控制的一種傳動形式。利用有壓的液體經由一些機件控制之后來傳遞運動和動力。相對于電力拖動和機械傳動而言，液壓傳動具有輸出力大，重量輕，慣性小，調速方便以及易于控制等優點，因而廣泛應用于工程機械，建筑機械和機床等設備上。由于要使用原油煉制品來作為傳動介質，近代液壓傳動技術是由19世紀崛起并蓬勃發展的石油工業推動起來的，最早實踐成功的液壓傳動裝置是艦船上的炮塔轉位器，其后出現了液壓六角車床和磨床，一些通用車床到20世紀30年代末才用上了液壓傳動。第二次世界大戰期間，在一些兵器上用上了功率大，反應快，動作準的液壓傳動和控制裝置，大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術的發展。戰后，液壓技術迅速轉向民用，并隨著各種標準的不斷制訂和完善，各類元件的標準化，規格化，系列化而在機械制造，工程機械，材料科學，控制技術，農業機械，汽車制造等行業中推廣開來。由于軍事及建設需要的刺激，液壓技術日益成熟。20世紀60年代后，原子能技術，空間技術，計算機技術等的發展再次將液壓技術推向前進，使它發展成為包括傳動，控制，檢測在內的一門完整的自動化技術，在國民經濟的各個方面都得到了應用。如工程機械，數控加工中心，冶金自動線等。液壓傳動在某些領域內甚至已占有壓倒性優勢。

正是因為液壓傳動有著其獨特的優點，所以液壓在工業中的應用發展迅速，并涉及到諸多領域。液壓傳動系統的主要優點：(1)在相同功率下，液壓執行元件體積小，重量輕，結構緊湊。液壓傳動一般使用的壓力在7Mpa左右，也可高達50Mpa。而液壓裝置的體積比同樣輸出壓力的電機及機械傳動裝置的體積小得多。(2)液壓傳動的各個元件，可根據需要方便，靈活地來布置。(3)液壓。(4)易于自動化。液壓設備配上電磁閥，電氣元件，可編程控制器和計算機等，可裝配成各式自動化機械。(5)速度調整容易。液壓裝置速度調整非常簡單，只要調整流量控制閥即可輕易且可實行無級調速。(6)不會有過載的危險。液壓系統中裝有溢流閥，當壓力超過設定壓力時，閥門開啟，液壓經由溢流閥流回油箱，此時液壓油不處在密閉狀態，故系統壓力永遠無法超過設定壓力。

我國的液壓工業開始于20世紀50年代，目前正處于迅速發展，提高的階段。其產品最初只用于機床和鍛壓設備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自從1964年從國外引進一些液壓元件生產技術，同時進行自行設計液壓產品以來，我國的液壓件生產已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。90年代起更加速了對國外先進液壓產品和技術的有計劃引進，消化，吸收和國產化工作，以確保我國的液壓技術能在產品質量，經濟效益，研究開發等各個方面全方位地趕上世界水平。隨著工業迅猛發展逐日發展壯大，相繼建立了科研機構和專業生產廠家，從事液壓技術研究和液壓產品生產。他們不但能生產液壓泵，液壓閥等液壓元件，還設計制造了許多新型液壓的元件，如電液比例閥，電液伺服閥等。到目前為止，液壓元件的生產，已成為了我國液壓元件產品的生產系列。液壓技術的發展正向著高效率，高精度，高性能方向邁進。液壓元件向著體積小，重量輕，微型化和集成化方向發展，液壓技術，交流液壓等新興的液壓技術正在開拓。又由于計算機的應用，更大大地推進了液壓技術的發展，像液壓系統的輔助設計，計算機仿真和優化，微機控制等工作，也都取得了顯著成果。當前，液壓技術在實現高壓，高速，大功率，高效率，低噪音，經久耐用，高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制，司服控制，數字控制等技術上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統的計算機輔助設計，計算機仿真和優化以及微機控制等開發性工作方面，日益顯示出顯著的成績。微電子技術的進展，滲透到液壓與氣動技術中并與之結合，創造出了很多高可靠性，低成本的微型節能元件，為液壓氣動技術在工業各部門中的應用開辟了更為廣泛的前景。

今天，為了和最新技術的發展保持同步，液壓技術必須不斷發展，不斷提高和改進元件和系統的性能，以滿足日益變化的市場需求。這是液壓技術的創新特征，液壓技術的不斷發展體現在如下一些比較重要的特征上：一， 提高元件性能，創制新元件，體積不斷縮小。為了能在盡可能小的空間里傳遞盡可能大功率，液壓元件的結構不斷地在向小型化發展。市場上出現了一種新型的被稱為“肌腱”的執行元件。它的形狀像一根兩端有接頭的軟管，把它接入系統使用時，它的徑向和軸向都會發生伸縮，軸向的伸縮量可達其總長的15%--30%。在相同條件下，它的作用力是普通汽缸的10倍。這種元件抗污染，運動時不會生抖動，在有些場合還可用它的徑向膨脹去夾持工件等，是一種極有應用前景的元件，而微型元件也得到發展，如活塞直徑小到2.5mm的汽缸，10mm寬的氣閥以及相關的輔助元件已成為系列化產品。由于這些元件能在0.2---0.7Mpa壓力下工作，所以可被方便地集成到標準的系統中。新小型閥，在流量相同時，它的體積僅是過去的7%。這些小，微型的元件已被應用于精密機械加工，電子工業，制藥工業，食品加工和包裝技術等場合。二， 高度的組合化，集成化和模塊化。液壓系統由管式培配置經板式配置，箱式配置，集成塊式配置發展到疊加式配置，插裝式配置，使連接的通道越來越短。也出現了一些組合集成件，如把液壓泵和壓力閥作成一體，把壓力閥插裝在液壓泵的殼體內，把液壓缸和換向閥作成一體，只需接一條高壓管與液壓泵相連，一條回油管與油箱相連，就可以構成一個液壓系統。這種組合件不但結構緊湊，工作可靠，而且簡便，也容易維護保養。三， 與微電子結合，走向智能化。液壓技術從本世紀70年代中期起就開始和微電子工業接觸，并相互結合。在迄今30多年時間內，結合層次不斷提高，由簡單拼裝，分散混合到總體組合，出現了多種形式的獨立產品如數字液壓泵，數字閥，數字液壓缸等，其中的高級形式已發展到把編了程的芯片和液壓控制元件，液壓執行元件或能源裝置，檢測反饋裝置，數模轉換裝置，集成電路等匯成一體，這種匯在一起的聯結體只要一收到微處理機或微型計算機處送來的信息，就能實現預先規定的任務。

現以液壓成形技術簡要說明。因應運輸工具輕量化、高性能、省能源之發展趨勢，自1990年代起管件液壓成形 (Tube Hydroforming) 或稱管件內高壓成形(Internal High Pressure Forming) 技術受到工業界及學術界極大矚目而蓬勃發展，目前已成為國際間汽車產業主流制造技術之一，包括：德國雙B、VW、AUDI、OPEL，美國GM、FORD、CHRYSLER，日本TOYOTA、HONDA、NISSAN、SUBARU、MAZDA、MITSUBISHI，韓國KIA、Hyundai等均已投入生產或試量產，主要應用為底盤件、車身結構件與排氣系統零組件，在其它產業應用亦不斷擴大中，前景十分廣闊。管件液壓成形技術具有：減輕重量/節省能源、產品一體型化、剛性佳、提高產品性能/精度及創新性，且在生產過程中可減少半成品零件數量，減少焊接、機械加工與產品組裝道次等后加工處理，有效降低生產成本、縮短生產周期。在技術上應用管件內高壓技術可達到減少結構件零件數目、焊接道次并縮短組配時間，達成減輕重量及降低成本之目標，其優點因產品之不同而有所不同，相較于傳統生產技術的優勢包括：1.減輕重量：與車削、搪孔相比，管件液壓成形之空心軸類可減輕40%~50%，有些甚至可達75%；若與沖壓焊接件相比，汽車上用管件液壓成形的空心結構件可減少20%~30%。 2.減少半成品零件數量：在成形過程中可一次加工出如引擎托架、頂蓋板架、門框等大型復雜的3D幾何形狀的工件。與沖壓焊接件相比，副車架零件由6個減少到1個；散熱器支架零件由17個減少到10個。3.降低模具費用：管件液壓成形件通常僅需要一套模具，而沖壓焊接件由多個沖壓件焊接而成，因此需要多套沖壓模具。4.減少后續機械加工和組裝焊接量：以散熱器支架為例，焊接點由174個減少到20個，制造道次由13道減少到6道，生產效率提高66%。5.提高強度、剛性及疲勞強度：成形過程中液體具冷卻作用，使工件被"冷作強化"，獲得比一般沖壓加工更高的工件強度。以散熱器支架為例，垂直方向提高39%；水平方向提高50%。6.降低生產成本：Schuler Hydroforming公司對已應用的產品進行分析，管件液壓成形件比沖壓焊接件成本平均降低15%~20%，模具費用降低20%~30%。7. 創新性：克服傳統制程限制，應用于新產品設計開發。

總之，液壓技術作為便捷和廉價的自動化技術，在工業中的應用會越來越廣泛。液壓產品不僅在機電，輕紡、宗電等傳統領域有著很大的市場，而且在新興的產業如信息技術產業、生物制品業、微納精細加工等領域都有廣闊的發展空間。