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液压泵及液压马达的发展状况

液压泵及液压马达的发展状况

公元前220年,希腊人阿基米德(Archimedes)提出的物体浮力原理、发明的螺旋泵及提水工具(图D)、埃及人用热空气一水力驱动寺庙大门和中国的水轮等,可以说是液压技术最古老的应用。

1648年法国的B.帕斯卡(B.Pascal)提出的液体中压力传递的基本定律奠定了液压技术的基础。

1795年英国人约瑟夫·布瑞玛(Joseph Bramah)首次在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将液压技术应用于工业上,并登记了第一台液压机的英国专利;两年后制成了手动泵供液的水压机。19世纪50年代英国工业革命时期,威廉姆·乔治·阿姆斯特朗(William George Armstrong)采用蒸汽机驱动水泵液压源,将水压机实用化并发明和应用了液压蓄能器。

19世纪工业上所使用的液压传动装置是以水作为工作介质,因其密封问题一直未能很好解决以及电气传动技术的出现和竞争,曾一度导致液压技术停滞不前。此种情况直至19世纪初美国人首次将矿物油引入液体传动作液压传动介质并用于工程实际才有所改观: 1905年詹涅(Janney)首先将矿物油引入液体传动并设计研制了一台轴向柱塞泵及其驱动的液压装置(E);1906年,美国在弗吉尼亚(Virginia)号战舰以液压传动取代电气驱动,用于火炮的起吊及操纵,将矿物油代替水作液压介质。矿物油的引入,改善了液压元件摩擦副的润滑与密封,进而由于材料及表面处理技术的引入,动静压轴承设计理论与方法的进展,为液压元件的高压化提供了有利条件,使当代液压泵及液压马达达到了40MPa甚至更高的额定压力。

作为重要的液压元件,液压泵中的活塞泵应用最早。齿轮泵也是一种较早的液压泵,与目前的外啮合齿轮泵结构相近的Serviere泵,早在1593年就已出现。16世纪末产生了叶片泵的雏形,但直到1925年美国人威格士( Vickers)发明了双作用叶片泵,才使其成为一种完善的形式,这种泵的基本结构至今仍为全世界所采用。1910年Hele Shaw发明的径向柱塞泵,为液压技术提供了一种结构紧凑且压力较高的液压能源元件,此类泵直至20世纪60年代仍有应用。1922年瑞士人汉斯索玛(Hans Thoma)发明的Thoma型轴向柱塞泵,最初使用平面配流盘并靠万向铰驱动,后来改用球面配流盘,此类泵导致发展出一系列高压系统应用最广的轴向柱塞泵形式,如最初的单铰泵、双铰泵以及后来的无铰式泵和滑履(滑靴)式泵等形式。20世纪40年代,瑞典和前苏联发展并奠定了流量平稳、噪声较低的螺杆泵的结构和设计理论。

随着现代工业技术和微电子技术的发展,近年来,相继出现了复合液压泵、超高压液压泵、电液比例伺服控制液压泵、电液数字泵及水压液压泵等新产品和新结构,并广泛应用于工业、农业、国防及其他领域。

英国张伯伦(Chamberlain)液压元件公司生产的径向曲柄连杆式马达,是最早应用的一种低速大转矩液压马达,20世纪50年代以后,许多国家发展出多种径向柱塞式低速液压马达,为不需要减速装置的液压直接驱动创造了有利条件。例如,1970年瑞典赫格隆德低速大转矩内曲线液压车轮马达的出现,由于其较小的外形尺寸和较轻的自重,可直接装入车轮的轮壳中,给液压传动系统带来了一次革命,也给液压传动在车辆及起重运输机械上的应用开创了新局面。近年来,发展和研制了许多新结构,数量逐年增加,广泛用于各个工业部门。

我国的液压技术是随着新中国的建立、发展而发展起来的,从1952年试制出我国第一只液压元件——齿轮泵算起,经过60多年的努力,在自行开发、技术引进和贯彻国际标准方面取得了长足进步,并使我国液压行业形成了一个门类较为齐全,有一定生产能力和技术水平的工业体系。近年来,陆续研制和开发出一批具有自主知识产权的新技术和新产品。就液压泵和液压马达而言,诸如复合结构液压泵、超高压液压泵及电液比例、伺服、数字泵和车辆与工程机械专用液压马达等新品,与传统的泵/马达产品一起,基本上满足了工业、农业、国防、科技乃至人民物质文化生活设施及抢险救灾所用的各类主机设备对液压泵及液压马达的需求。

当前及今后一个时期,液压泵及液压马达的技术发展趋势为,提高可靠性和效率,减少振动和噪声,提高电液一体化控制水平,提高液压泵的压力和转速,提高液压马达的低速稳定性和转速范围,发展节能环保的纯水液压泵及液压马达产品等。