多領(lǐng)域技術(shù)的契合是工程機(jī)械液壓技術(shù)進(jìn)步的必由之路

國(guó)外另一個(gè)著名的研究報(bào)告指出，在液壓技術(shù)領(lǐng)域的眾多創(chuàng)新成果中，基于液壓行業(yè)自身的專業(yè)知識(shí)實(shí)現(xiàn)的僅占約20%，而源自其他行業(yè)的創(chuàng)新卻高達(dá)50%；另有約30%是移植了其他行業(yè)的技術(shù)。我們生活在一個(gè)多元化的世界里，各種文化、科學(xué)、語(yǔ)言、藝術(shù)和技術(shù)的契合已成為促進(jìn)人類文明和諧發(fā)展與進(jìn)步的巨大動(dòng)力，液壓技術(shù)的進(jìn)步同樣植根于多種技術(shù)的相互契合。它山之石可以攻玉。

1.電子與液壓技術(shù)的契合順應(yīng)向信息化發(fā)展的大趨勢(shì)：

- 電子傳感器、操控指令與反饋信號(hào)的電子傳輸以及智能化電子解算系統(tǒng)的引入極大地提高了液壓系統(tǒng)的控制品質(zhì)；例如電子測(cè)速使得以輸出軸轉(zhuǎn)速作為控制參數(shù)的二次調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)得以實(shí)用。而這種按用戶需求分配流量并能回收多余能量的節(jié)能技術(shù)本身又是借鑒了恒壓電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行模式。

- 機(jī)載計(jì)算機(jī)控制的液壓系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)改變多用戶回路，并精細(xì)控制它們的工況的轉(zhuǎn)換過(guò)程的能力，已成功應(yīng)用于裝載機(jī)行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中多個(gè)液壓馬達(dá)的在線切換、挖掘機(jī)動(dòng)臂油缸舉升下降時(shí)回收勢(shì)能等具有節(jié)能效益的切換回路中。

- 一些電子設(shè)備開始直接嵌入液壓元件內(nèi)部，出現(xiàn)了在結(jié)構(gòu)中固化集成數(shù)控裝置的液壓缸、液壓泵和液壓馬達(dá)。一個(gè)意義深遠(yuǎn)的創(chuàng)新是變量液壓泵和馬達(dá)的數(shù)控配流技術(shù)。此處電子與液壓技術(shù)的契合的促成了柱塞變量液壓泵和馬達(dá)核心結(jié)構(gòu)深層次的重大改革。

- 電子與液壓技術(shù)的契合還促成了整機(jī)綜合管理系統(tǒng)的發(fā)展。這一技術(shù)在汽車產(chǎn)品中已十分普及，各種液壓傳動(dòng)和控制的工程機(jī)械上也具備應(yīng)用智能化信息技術(shù)基本條件。

這里簡(jiǎn)單介紹一下數(shù)控配流變量泵和馬達(dá)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的變量柱塞元件經(jīng)歷了機(jī)械直接變量、液壓伺服變量等發(fā)展過(guò)程，現(xiàn)在越來(lái)越多地采用了電子比例或脈寬控制型的機(jī)電一體化的變量方式，但在元件內(nèi)部仍然保留了改變柱塞行程的機(jī)械機(jī)構(gòu)和機(jī)械耦合的配流裝置。新型的數(shù)控配流變量泵和馬達(dá)用電子轉(zhuǎn)角信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字控制系統(tǒng)和高速電磁閥的電氣關(guān)聯(lián)取代了以機(jī)械方式關(guān)聯(lián)主軸轉(zhuǎn)角的配流機(jī)構(gòu)，又以電子脈寬無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)柱塞的有效行程的方式取代了傳統(tǒng)的變量機(jī)構(gòu)。這一源自內(nèi)燃機(jī)的電控噴油技術(shù)的系統(tǒng)在配流過(guò)程的啟閉特性、密封特性和流動(dòng)特性等方面都得到優(yōu)化，在機(jī)械和容積效率方面都有了顯著的改善。這種元件的總效率超過(guò)95%的區(qū)域顯著超過(guò)了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的柱塞泵和馬達(dá)，尤其是在部分排量時(shí)仍有良好的總效率。效率的改善主要得益于以下一些因素：。這項(xiàng)已應(yīng)用于兆瓦級(jí)大功率風(fēng)電設(shè)備的技術(shù)也被成功移植到了油液混合動(dòng)力車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。

2.機(jī)械與液壓技術(shù)的深度契合實(shí)現(xiàn)了高效率與無(wú)級(jí)變速的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

液壓機(jī)械功率分流傳動(dòng)是一種將液壓與機(jī)械功率流 “并聯(lián)”傳輸處理后再合流輸出的系統(tǒng)。其目的是把機(jī)械傳動(dòng)較高的效率和液壓傳動(dòng)良好的調(diào)速性能的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，構(gòu)成一種既能無(wú)級(jí)變速，又有較高的效率的傳動(dòng)裝置，其中也借鑒了液力雙功率流傳動(dòng)的成熟技術(shù)。液壓機(jī)械雙功率流無(wú)級(jí)變速箱上世紀(jì)末在已開始在高端農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)上推廣，現(xiàn)又在為工程機(jī)械配套。采用這種變速箱的輪式裝載機(jī)比前述純凈液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)型的能耗有了進(jìn)一步的降低。

3. 氣動(dòng)與液壓的契合催生了節(jié)能效果顯著的油液混合動(dòng)力技術(shù)

在行走裝置液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置液壓蓄能器為特征的油液混合動(dòng)力技術(shù)契合了蓄能器中壓縮氣體高效快速充放的壓力勢(shì)能和液壓系統(tǒng)控制勢(shì)能與動(dòng)能之間相互轉(zhuǎn)化兩方面的功能和長(zhǎng)項(xiàng)，不僅通過(guò)實(shí)時(shí)回收利用減速和制動(dòng)時(shí)的多余動(dòng)能有效地減少了能耗，而且賦予它們無(wú)級(jí)變速的優(yōu)良秉性。

4.液壓元件的新材料新工藝需要借鑒其他行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和配套體系

液壓元件的功能和構(gòu)造上仍然屬于機(jī)械類產(chǎn)品，其制造難度和精度實(shí)際上與汽車等的類似零部件并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是產(chǎn)量的巨大差異使得液壓元件的生產(chǎn)和配套難以享受規(guī)模效益，成本價(jià)格居高不下。然而現(xiàn)今汽車行業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)和高度專業(yè)化、模塊化的配套體系也已經(jīng)越來(lái)越能適應(yīng)多品種個(gè)性化的市場(chǎng)需求。液壓行業(yè)應(yīng)該借鑒這些理念和經(jīng)驗(yàn)，把降低元器件制造成本的價(jià)值工程作為一個(gè)重要的課題，擺脫一些成果“叫好不叫座”的尷尬。同樣，其他行業(yè)中出現(xiàn)的新材料、新工藝，特別是節(jié)能、輕量化等方面的成果，也都應(yīng)該為液壓行業(yè)所用。

- 新材料：碳纖維復(fù)合材料、新型高分子材料、高強(qiáng)度球墨鑄鐵、高強(qiáng)度鎂鋁合金……；

- 先進(jìn)制造技術(shù)：3D 打印增材制造、表面沉積涂層、以車代磨、激光加工、摩擦焊接……；

- 先進(jìn)的配套管理體系： 專業(yè)化分工、共享平臺(tái)、輕量化和模塊化理念、全球零部件采購(gòu)及物流的互聯(lián)互通……。

例如，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）組織了為汽車油液混合動(dòng)力系統(tǒng)配套的斜軸型液壓泵和馬達(dá)的研制?？梢钥闯?，汽車行業(yè)開發(fā)的斜軸型液壓泵和馬達(dá)在效率和功率密度即輕量化等方面都有顯著進(jìn)步，值得工程機(jī)械液壓界借鑒。

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