1．1．氣動技術發(fā)展概況
人類雖然對壓縮空氣早就有所了解，并在采礦工業(yè)、建筑工業(yè)和鐵路上早已應用，但對壓縮空氣性質和基本原理進行系統的研究則是二十世紀開始的。氣壓傳動與自動控制的結合麗形成的現代氣動技術，則是二十世紀五十年代發(fā)展起來的。1956年，Shearer等人成功地將氣動伺服機構應用于航天飛行器和導彈的姿態(tài)和飛行穩(wěn)定控制中口12】，揭開了氣動伺服控制的帷幕。1967年，Burrows等人首先將開關伺服控制應用于氣動伺服機構中，實現點到點的控制，但控制精度較低【3卅。1979年，W．Backe教授研制出*個氣動伺服閥，大大推進了氣動伺服控制的發(fā)展【51。進入二十世紀80年代后，氣動控制系統從基于可編程控制器的位置和速度的簡單開關控制，發(fā)展為基于噴嘴擋板氣動伺服閥和氣動比例電磁閥的比例伺服控制i64J。隨著新材料、新工藝、新技術的開發(fā)和應用，氣動技術已經突破傳統的設計、制造理念，氣動技術應面迅速擴大，氣動產品品種規(guī)格持續(xù)增多，性能、質量不斷提高。氣動產品作為便捷和廉價的自動化元件，不僅在機電、輕紡、家電等傳統領域有著很大的市場，而且在新興的信息技術產業(yè)、生物制品業(yè)、精細加工業(yè)等領域都有廣闊的發(fā)展空間。
通過產品結構調整，改善經營管理，我國氣動行業(yè)自20世紀90年代后期開始，一直保持著良好的經濟運行態(tài)勢。國產氣動元件的發(fā)展經歷著聯合設計、技術引進和自主開發(fā)三個階段。近幾年根據市場需求，開發(fā)了很多新產品，擴大了氣動產品的應用領域，也為企業(yè)帶來了良好的經濟效益。2003年國產氣動元件到國外參加展覽會，得到了國外廠商的好評。部分國產元件已經初步具備了批量出口的條件，并且在價格上有很大優(yōu)勢，今后出口有望大幅度增加。雖然近十年來我國的氣動技術取得了很大的發(fā)展，但無論從產品規(guī)格。種類、質量、銷售額、應用范圍還是從研究水平上來看與*水平相比還有不小差距。因此，為發(fā)展我們的氣動行業(yè)，提高我國的氣動技術水平，開展和加強氣動技術的研究很有必要的[9,101。
1．2氣動技術發(fā)展的趨勢
（1）氣動技術近十年來的發(fā)展
近lO來年來，自動化技術經歷了令人注目的飛躍性發(fā)展，突出表現在以下四個方面：a）．自動化設備的應用覆蓋面越來越廣，從原先只應用于簡單、重復的工藝過程擴大到復雜的工藝過程：b）．自動化機器在性能和功自＆上都有顯著的提高，機器的節(jié)拍時問更短，運動精度更高，同時能與計算機直接聯接，從而更快和更準確地進行生產管理；
c）．由于產品的多樣化使柔性生產設備得到越來越廣泛的應用，這類設備要求能非?？旖莸貙χM行重新編程，以實現同一機器對不同種類或尺寸工件進行加工，從而大幅度地降低設備投資并實現小批景產品的生產自動化；d）．要求越來越短的設備設計、制造、
調試周期和設備停機維修時間?’。“。
為適應這一發(fā)展形勢，自上世紀90年代以來，氣動行業(yè)，在不斷提高氣動元器件的性能和降低生產成本的同時，致力于開發(fā)各類新型元器件。突出表現在兩個方面：即氣動技術與機械技術的結合以及氣動技術與電子技術的結合。
f2）氣動技術與機械技術的相結合
傳統概念上的氣動元件往往局限于單立的氣動執(zhí)行元件或控制元件。自動化設備的設計者在對這些單立元件進行選型時，必須根據實踐應用工況進行繁瑣的計算，并花費大量的時問自行設計或選擇許多相關的機構和部件。如與氣缸結合的直線導向機構、行程開關傳感器安裝件等等。采用這種傳統方式實現一套設備，勢必需要非常長的設計和生產閣期，同時設計結果合理與否很大程度上取決于設計者的經驗和知識，難以確保設備質量。因此對于現代化的大規(guī)模、復雜自動設備就不再適應了。
近年來新發(fā)展的大量集成氣動、機構為一體的元器件為設備制造商提供了極大的方便。在這方面尤為突出的是各種新型的氣動執(zhí)行元件。氣動、機械一體化的特點是將傳統系統的多種單立元件和機構經過優(yōu)化和專門化設汁有機地集成為一體，成為系列的規(guī)范產品。與此同時，采用模塊化設計原理，使產品的尺寸規(guī)格覆蓋面更為廣闊，為用戶帶來更多的方便和經濟效益。
（3）氣動技術與電子技術的結合
例如作為重要控制元件的氣閥，前一階段主要是在降低功率、實現微型化、小型化方面下功夫，各國包括我國在內，陸續(xù)開發(fā)了這類產品，估計不要很長時間，它們將在市場上占有重要位置。但是控制元件的發(fā)展，恐怕不能局限在這一方向上，功耗的減少、體積的縮小總有個極限，不能沒有止境。因此，各企業(yè)都在尋找新的開發(fā)方向，大致有以下幾點值得注意。
從_r義上來理解機電一體化的方向，本來的電磁閥、電氣比例閥也是機電一體化元件，即用電氣信號來控制機械運動或氣流的參數，但是隨著微電子技術的發(fā)展，電子計算機技術的普及應用，可以把許多原來復雜的控制裝置，微縮到一塊芯片或一塊集成電路上，而且價格便宜，工作可靠，這樣就有可能在原來的氣控閥、氣動執(zhí)行元件上安裝～些電子元件裝置，如數模轉換，信號放大、調制、解碼、測量與信號反饋等等，從而實現將電子與氣動控制閥結合在一體的，甚至直接與執(zhí)行元件集成的氣動裝置，這就大大提高了系統可靠性和維修使用性能。這種方法實際上是將已成熟的電子、機械技術融合為一體，設計制造出新一代的元件與系統，類似于電子技術中從分離元件時代向集成電路時代的過渡。例如：德國Festo公司，已將幾十只電磁閥安裝在一塊基板上，相只用兩根導線進行控制，中問有類似程控的控制器，可將信號按地址送到每個電磁閥，這樣省略了大量的導線，提高了可靠性。另外為了實現對電磁閥的控制，已開始有智能化的聲控、光控、溫控的電子控制閥，以保護系統正常工作。為了達到系統穩(wěn)定她工作，有各類傳感器應用在系統中，從而可控制系統的壓力、流量、運動部件的速度等。新型電氣壓力調節(jié)閥及電氣流量比例閥比原來傳統的氣動調節(jié)元件精度高，響應快，適合自動控制。
（4）氣動技術的高壓化
在繼續(xù)研究提高常規(guī)氣動伺服控制性能的同時，使氣動系統向高壓化發(fā)展是一條可行之路。日本于1987年已經通過了高壓氣體管理法，氣動系統壓力使用范圍的上限南1MPa提高到5 MPa，使氣動控制有了更廣闊的發(fā)展空間‘”】。高壓化不僅改善了系統的動態(tài)特性，還可以改善控制系統的剛度。在獲得同樣輸出力的情況下，高壓化可以使行元件的體積減小。執(zhí)行元件體積減小意味著所需氣體流量減小，則可阻使相應的電磁閥、減壓閥、過濾器等控制和輔助元件的體積減小。由于氣動元件小型化了，則能汀省安裝空間、資源和成本。今后，
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