?液壓缸的發(fā)展趨勢動向

液壓缸是液壓設(shè)備中最早和最常使用的液壓元件之一。表面看來，基本結(jié)構(gòu)似乎沒有什么變化，實(shí)際上液壓缸已有很大的發(fā)展，人們對液壓缸的工作性能、構(gòu)造、使用范圍、制造精度、外觀設(shè)計(jì)、材料、品種不斷提出新要求，不斷推動著液壓缸技術(shù)的進(jìn)步，主要表現(xiàn)為以下幾個方面。

1．高壓化和小型化

高壓化是減小液壓缸徑向尺寸和縮小整套液壓裝置體積的有效途徑和主要方法。目前，超高壓液壓泵的工作壓力已高達(dá)250MPa。一臺工作壓力為70MPa的30t的壓力機(jī)能制造得像臺鉆一樣精巧，一臺工作壓力為l00MPa的15t的輕型壓力機(jī)可制造成手電筒一般大小。

2．新材料和輕量化

對航空航天領(lǐng)域而言，輕量化的重要性是不言而喻的。據(jù)資料介紹，日本在20世紀(jì)90年代，采用新型鋁合金，從液態(tài)開始即進(jìn)行新的熱處理工藝，所制鋁合金材料的抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能已達(dá)到45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼的水平，可使現(xiàn)代液壓缸的重量減輕2/3以上，不能不令人特別關(guān)注。

國外在航空航天工業(yè)中已采用高彈性碳素纖維復(fù)合樹脂塑料制作液壓缸缸筒和活塞桿。據(jù)資料記載，其重度為鋼的1/5左右，強(qiáng)度為鋼的2倍；此外，還具有高的疲勞強(qiáng)度、低溫下耐沖擊、耐腐蝕、非磁性、減震性等特點(diǎn)，但價(jià)格昂貴，形成工藝復(fù)雜，目前僅在航空航天領(lǐng)域使用?？梢韵嘈牛S著社會需求量的增加和技術(shù)的進(jìn)步，價(jià)格下降后，將會應(yīng)用到其他機(jī)械中去。

3．高性能和多品種

高速和低速性能及密封件的壽命是評價(jià)液壓缸的重要指標(biāo)。國外，高速液壓缸在最高速度2000mm/s的工況下能夠均勻運(yùn)動。低速液壓缸在小于8mm/s的最容易發(fā)生液壓震蕩的區(qū)間不存在爬行現(xiàn)象。液壓缸的使用溫度范圍已擴(kuò)大到-600C～2000C，超長壽命的液壓缸在運(yùn)行6000h后不發(fā)生任何故障或零件損壞。

4．環(huán)?；湍透g

隨著人們對生態(tài)環(huán)境的日益重視和技術(shù)的進(jìn)步，純水液壓缸已在西方國家得到成功的應(yīng)用，國內(nèi)也對用于海洋開發(fā)的耐腐蝕液壓缸和其他純水液壓缸進(jìn)行了開發(fā)性的研究。耐腐蝕的純水液壓缸必將在海洋開發(fā)工程中扮演重要角色。

5．新結(jié)構(gòu)和復(fù)合化

從國內(nèi)外的技術(shù)資料和專利中可以看出，各種新穎結(jié)構(gòu)的液壓缸不斷出現(xiàn)，最主要的特點(diǎn)是復(fù)合化。例如以液壓缸為主體將液壓泵、控制閥、電動機(jī)和其他元件組裝成一體，構(gòu)成獨(dú)立液壓裝置；計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與液壓缸相結(jié)合，出現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)控制的數(shù)字液壓缸、伺服閥控和比例閥控液壓缸，這些控制器都與液壓缸組裝成一體，用于各種液壓控制系統(tǒng)中。除此之外，還出現(xiàn)了不少特殊結(jié)構(gòu)的液壓缸、如鋼絲繩液壓缸、蠕動式液壓缸、膜片式液壓缸、自鎖液壓缸和旋轉(zhuǎn)一伸縮式液壓缸。

6．液壓缸設(shè)計(jì)理論和方法有待進(jìn)一步完善

近年來，國內(nèi)外發(fā)表的不少論文中，研究了液壓缸的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和局部應(yīng)力問題，研究了液壓缸運(yùn)動特性和緩沖理論以及壽命問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，用有限元法計(jì)算液壓缸的強(qiáng)度，以重量及成本為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也日益增多。但與機(jī)械傳動零件相比，液壓缸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)理論還比較滯后。在液壓缸的設(shè)計(jì)中，某些常見的基本公式尚不盡合理，只能用來做粗略計(jì)算。有時則采用保守的計(jì)算方法，或取較大的安全系數(shù)，以彌補(bǔ)計(jì)算中的某些不足。例如在校核液壓缸穩(wěn)定性時，將液壓缸看成等截面積整體桿件而直接引用歐拉公式計(jì)算比較保守，導(dǎo)致材料消耗，體積和重量都有所增加。另一方面，對液壓缸受力情況估計(jì)不足，盡管選的安全系數(shù)較大，仍難免出現(xiàn)不安全情況。因而，進(jìn)一步完善液壓缸的計(jì)算機(jī)自動設(shè)計(jì)和校核有待研究和開拓。

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