任艳平

[摘 要] 现代科学技术的发展，催生了许多衍生项目的开发与应用。液压技术在行业生产中大量应用，是众多过程技术中的重要组成部分。新时代的液压技术应结合现代高新科学技术，改变传统技术的局限与弊病。现代仿生技术在液压技术密封、减阻抗磨、降噪等领域的应用取得了不错的成效。主要简述了液压技术的形态、结构与材料设计基础，针对液压降噪、缓冲吸能以及油温冷却等技术领域的实际应用，探索新时期仿生技术在液压领域的未来发展。

[关 键 词] 仿生学；液压技术；非光滑表面；减阻抗磨；仿生降噪

[中图分类号] Q811 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）16-0218-01

目前，机械设计制造领域中的液压泵与液压缸是各行业普遍应用的机械元件，也是液压系统中重要组成部分，液压元件的性能直接影响液压系统的正常运行。现阶段流体机械领域研究的重要课题为：如何完善与提高液压系统的性能，为行业领域提供技术优势。现代仿生学理论基础实践过程包括：观测、研讨自然界生物功能本领与特性，并将研究理论应用到科学理论的构建中，改变某些传统老旧的功能特性，创新发展出更加高效、灵敏等具有众多优势的科技产物。作为一门边缘新生學科，仿生学技术涵盖范围广阔，包括材料力学、物理化学、机械工程、生物科学、计算机技术等众多基础学科。

一、液压缸仿生技术应用概述

（一）表面形态仿生密封技术

经过研究表明：密封件上部出现半球微小坑部时，液压缸密封性能将会得到极大的提升。利用激光技术加工液压缸非光滑表面，并与水泵密封件进行相关试验对比，该理论结果得到验证。仿生学研究人员对土壤动物进行了大量的研究，指出密封器件的表面仿生非光滑处理将对机械性能产生一定影响，甚至可以说，这是未来机械密封件的发展方向。同时还有其他相关人员对材料形态耦合仿生密封技术进行了探究。

（二）材料形态耦合仿生密封技术

不仅仅是表面形态仿生密封技术，人们对材料形态耦合仿生密封技术的研究也从未停止。例如，模仿结状蠕虫水质的周向和轴向腔体变形并在此柔性腔体外覆盖一层密封外衣，将天然乳胶为制造原料，从而实现水下机器人的收缩与伸张整体变形密封。材料形态耦合的仿生密封技术，在一定程度上提高了密封效果，同时，相关人员的不断研究和设计也拓宽了材料形态耦合仿生密封技术的应用范围，使得材料形态耦合仿生更广泛地被应用于生产和生活中。

二、液压减阻抗磨仿生技术应用

（一）形态仿生减阻抗磨

在形态仿生技术地应用中，对于摩擦与磨损问题地处理需要受到足够的重视。数年前，相关研究人员依据仿生学理论对离心式水泵的工作叶轮表面进行了非光滑凹坑实验，以减小仿生非光滑叶轮表面的物理摩擦力，在定式范围内降低剪应力及其附近的湍流粘性，这样的实验使绕轴转动的力矩作用减小，从而达到减阻增效的目的。在形态仿生技术的减阻抗磨研究过程中，相关材料设计仍然发挥着一定的作用。

（二）形态-材料耦合仿生减阻抗磨

在形态材料耦合仿生密封技术中，减阻抗磨仍然是一个经久不衰的话题，相关人员通过运用逆向设计思维获取毛蚶壳的表面形态特征与软硬相间的硬度分布特征。相关工作人员利用这种特性，将石英砂与水混合进行实验，结果表明只能通过激光进行合金化，激光变硬化处理的光滑试样，单元形态仿生式样和形态以及材料耦合仿生式样的耐冲蚀磨损性能与光滑试样相比均有一定程度的提高。

三、液压仿生降噪技术应用

在对液压仿生技术的研究过程中，不难发现如何降低液压站噪声处理是液压噪声控制研究中的重点难点。以东北常见的长耳鸮翼表面形态特征作为研究对象，提取长耳鸮翼表面降噪特征信息，同时对所获得的信息进行量化仿真分析。得出了仿生非光滑翼模型比光滑翼模型在降噪方面具有更显著的作用，仿生非光滑翼模型比光滑翼模型降噪效果更好，约差5～12dB。罗向阳提出轴向柱塞泵的耦合振动的影响因素，以及泵内流体对流量脉动的变化影响，结合微观流道结构设计基础，提出角度优化以降低轴向柱塞泵的脉动高度，应用三维打印技术，在生产中实现了低振动机械结构的规模制造。在设计与生产中将仿生学应用于液压元件的创新型设计中，优化设计符合工程实际的液压泵内架构，提升现阶段液压工艺耦合降噪的新标准与新水平，改进吸收泵口液压元件的设计，减少与抑制振动。

四、液压元件改进发展方向

液压元件应用虽然已经产生了一定的效果，并且取得了一定的成就，但是仍然有许多问题需要进一步优化。在液压体系降噪内容中，应结合生物梯度结构模仿设计工艺对液压元件降噪结构进行优化；从液压元件制造层面进行分析，可以模仿生物技术利用多孔吸能材料，代替老旧的液压元件；在设计元件时，结合泵体结构与金属材料的实际效果，有效选用适合产品性能的金属性能材料，例如，液压外表面的防污性能、高速液压缸的油温控制等。总而言之，利用多元耦合仿生技术，从形态结构到材料的综合应用，都在很大程度上提高了液压元件的应用效果和性能。

综上所述，仿生技术在液压领域零件制造领域具有极大的应用价值。仿生技术作为现代科技发展的高新技术，通过模仿生物的结构特征方式，优化液压构件的生产与创造。密封圈与液压缸套等元件模仿生物的非光滑表面形貌结构，并且对液压结构模仿生物本体功能以实现减阻抗磨与降噪的实践优化。

参考文献：

[1]赵彦修，林育真.生命科学的理论进展：新型学科[M].济南：山东科学技术出版社，2013.

[2]罗向阳，权凌霄，关庆生轴向柱塞泵整栋原理的研究现状及发展趋势[J].流体机械，2015，43（8）：41-48.