液壓泵及液壓馬達的發(fā)展?fàn)顩r
公元前220年,希臘人阿基米德(Archimedes)提出的物體浮力原理、發(fā)明的螺旋泵及提水工具(圖D)、埃及人用熱空氣一水力驅(qū)動寺廟大門和中國的水輪等,可以說是液壓技術(shù)最古老的應(yīng)用。
1648年法國的B.帕斯卡(B.Pascal)提出的液體中壓力傳遞的基本定律奠定了液壓技術(shù)的基礎(chǔ)。
1795年英國人約瑟夫·布瑞瑪(Joseph Bramah)首次在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將液壓技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)上,并登記了第一臺液壓機的英國專利;兩年后制成了手動泵供液的水壓機。19世紀50年代英國工業(yè)革命時期,威廉姆·喬治·阿姆斯特朗(William George Armstrong)采用蒸汽機驅(qū)動水泵液壓源,將水壓機實用化并發(fā)明和應(yīng)用了液壓蓄能器。
19世紀工業(yè)上所使用的液壓傳動裝置是以水作為工作介質(zhì),因其密封問題一直未能很好解決以及電氣傳動技術(shù)的出現(xiàn)和競爭,曾一度導(dǎo)致液壓技術(shù)停滯不前。此種情況直至19世紀初美國人首次將礦物油引入液體傳動作液壓傳動介質(zhì)并用于工程實際才有所改觀: 1905年詹涅(Janney)首先將礦物油引入液體傳動并設(shè)計研制了一臺軸向柱塞泵及其驅(qū)動的液壓裝置(E);1906年,美國在弗吉尼亞(Virginia)號戰(zhàn)艦以液壓傳動取代電氣驅(qū)動,用于火炮的起吊及操縱,將礦物油代替水作液壓介質(zhì)。礦物油的引入,改善了液壓元件摩擦副的潤滑與密封,進而由于材料及表面處理技術(shù)的引入,動靜壓軸承設(shè)計理論與方法的進展,為液壓元件的高壓化提供了有利條件,使當(dāng)代液壓泵及液壓馬達達到了40MPa甚至更高的額定壓力。
作為重要的液壓元件,液壓泵中的活塞泵應(yīng)用最早。齒輪泵也是一種較早的液壓泵,與目前的外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)相近的Serviere泵,早在1593年就已出現(xiàn)。16世紀末產(chǎn)生了葉片泵的雛形,但直到1925年美國人威格士( Vickers)發(fā)明了雙作用葉片泵,才使其成為一種完善的形式,這種泵的基本結(jié)構(gòu)至今仍為全世界所采用。1910年Hele Shaw發(fā)明的徑向柱塞泵,為液壓技術(shù)提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊且壓力較高的液壓能源元件,此類泵直至20世紀60年代仍有應(yīng)用。1922年瑞士人漢斯索瑪(Hans Thoma)發(fā)明的Thoma型軸向柱塞泵,最初使用平面配流盤并靠萬向鉸驅(qū)動,后來改用球面配流盤,此類泵導(dǎo)致發(fā)展出一系列高壓系統(tǒng)應(yīng)用最廣的軸向柱塞泵形式,如最初的單鉸泵、雙鉸泵以及后來的無鉸式泵和滑履(滑靴)式泵等形式。20世紀40年代,瑞典和前蘇聯(lián)發(fā)展并奠定了流量平穩(wěn)、噪聲較低的螺桿泵的結(jié)構(gòu)和設(shè)計理論。
隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,近年來,相繼出現(xiàn)了復(fù)合液壓泵、超高壓液壓泵、電液比例伺服控制液壓泵、電液數(shù)字泵及水壓液壓泵等新產(chǎn)品和新結(jié)構(gòu),并廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防及其他領(lǐng)域。
英國張伯倫(Chamberlain)液壓元件公司生產(chǎn)的徑向曲柄連桿式馬達,是最早應(yīng)用的一種低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達,20世紀50年代以后,許多國家發(fā)展出多種徑向柱塞式低速液壓馬達,為不需要減速裝置的液壓直接驅(qū)動創(chuàng)造了有利條件。例如,1970年瑞典赫格隆德低速大轉(zhuǎn)矩內(nèi)曲線液壓車輪馬達的出現(xiàn),由于其較小的外形尺寸和較輕的自重,可直接裝入車輪的輪殼中,給液壓傳動系統(tǒng)帶來了一次革命,也給液壓傳動在車輛及起重運輸機械上的應(yīng)用開創(chuàng)了新局面。近年來,發(fā)展和研制了許多新結(jié)構(gòu),數(shù)量逐年增加,廣泛用于各個工業(yè)部門。
我國的液壓技術(shù)是隨著新中國的建立、發(fā)展而發(fā)展起來的,從1952年試制出我國第一只液壓元件——齒輪泵算起,經(jīng)過60多年的努力,在自行開發(fā)、技術(shù)引進和貫徹國際標(biāo)準方面取得了長足進步,并使我國液壓行業(yè)形成了一個門類較為齊全,有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的工業(yè)體系。近年來,陸續(xù)研制和開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)和新產(chǎn)品。就液壓泵和液壓馬達而言,諸如復(fù)合結(jié)構(gòu)液壓泵、超高壓液壓泵及電液比例、伺服、數(shù)字泵和車輛與工程機械專用液壓馬達等新品,與傳統(tǒng)的泵/馬達產(chǎn)品一起,基本上滿足了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科技乃至人民物質(zhì)文化生活設(shè)施及搶險救災(zāi)所用的各類主機設(shè)備對液壓泵及液壓馬達的需求。
當(dāng)前及今后一個時期,液壓泵及液壓馬達的技術(shù)發(fā)展趨勢為,提高可靠性和效率,減少振動和噪聲,提高電液一體化控制水平,提高液壓泵的壓力和轉(zhuǎn)速,提高液壓馬達的低速穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)速范圍,發(fā)展節(jié)能環(huán)保的純水液壓泵及液壓馬達產(chǎn)品等。