德國博士力士樂液壓技術(shù)的發(fā)展動向
1前言
液壓傳動具有易于實現(xiàn)直線運動,、功率質(zhì)量之比 大、動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點,，在工程機械,、冶金、農(nóng)林、試驗 設(shè)備,、航空航天,、仿真運動平臺和武器裝備等領(lǐng)域得到 了廣泛應(yīng)用。液壓傳動作為動力傳動與控制技術(shù)的重 要組成部分,，對工業(yè)和國防領(lǐng)域的技術(shù)進步和發(fā)展起 到了很大的推動作用,，是現(xiàn)代機械工程的基本要素和 工程控制的關(guān)鍵技術(shù)之一_。 但是,，液壓傳動效率低,、噪聲大、成本高,、泄漏污染 環(huán)境等缺點降低了它的競爭力,，這些缺點明顯地不適應(yīng) 環(huán)保、節(jié)能,、可持續(xù)發(fā)展的社會和工程需要,。而電氣傳 動技術(shù)則具有環(huán)保、節(jié)能,、遠(yuǎn)距離功率傳輸?shù)葍?yōu)點,，符合現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展潮流，特別是交流伺服電機,、變頻技術(shù) 已經(jīng)取得了很大的進展,，在中、小功率的動力傳動范圍 內(nèi)對液壓傳動技術(shù)形成了有威脅挑戰(zhàn),。如：鎖模力 200 t以下的塑料注射機電氣傳動基本取代了液壓傳 動,，采用電氣傳動的塑料注射機已占塑料注射機總銷售 的60％～70％E ；在機床,、機器人等工程領(lǐng)域中,，電氣傳動已占主導(dǎo)地位；另外,，在液壓傳動占優(yōu)勢的仿真運動平臺和汽車轉(zhuǎn)向器也開始出現(xiàn)了電氣傳動_2 ,。
為提高液壓傳動的競爭力，擴大其應(yīng)用領(lǐng)域,，液壓 傳動應(yīng)抓住主要的核心技術(shù)問題,，改進技術(shù)，移植先進 的技術(shù)成果,，不斷改進自身缺點,、發(fā)揮自身優(yōu)勢，使液 壓傳動創(chuàng)造新的活力,，以滿足未來發(fā)展的需要,。液壓 技術(shù)的發(fā)展動向主要有以下幾方面,。
2博世力士樂提高柱塞泵效率
液壓傳動作為動力傳動裝置，包含了從機械能轉(zhuǎn)換到液壓能,、液壓能傳輸和從液壓能再轉(zhuǎn)換到機械能 并對外做功的過程,；因此，在能量轉(zhuǎn)換和傳輸過程不可
避免地存在能耗問題,，其系統(tǒng)總效率等于液壓泵站的效率,、系統(tǒng)傳輸效率和執(zhí)行機構(gòu)效率3者的乘積。一般液壓傳動的效率為50％～70％,，而某些行走機械上其效率則不到10％,。因此，提率是液壓技術(shù)必需解決的重要問題,，也是提高其競爭力的有效措施,。為此，需要采取的節(jié)能技術(shù)如下：
（1）力士樂液壓泵的變量調(diào)節(jié)裝置采用壓力補償,、負(fù)載 傳感系統(tǒng),，使它具有流量適應(yīng)控制和負(fù)載壓力自動補 償功能,，這樣,，效率可提高30％以上；如日本某公司生 產(chǎn)的比例壓力流量控制變量柱塞泵用于塑料注射機,， 可節(jié)省能耗達45％[ ,。采用二次調(diào)節(jié)技術(shù)實現(xiàn)能量的再生控制，如挖掘機升降臂的多余能量和回轉(zhuǎn)制動能量的再利用等,。
（2）通常,，液壓泵和馬達在小排量的使用工況下，其容積效率比較低,，這限制了其排量工作范圍,。要提 高液壓泵和馬達的總效率并擴大其排量工作范圍，重 點應(yīng)研制新型密封和減摩材料,，改進相對運動件間油 膜潤滑設(shè)計方法,，以有效地減少潤滑泄漏損失，提高容積效率,。
（3）采用先進的設(shè)計理念以盡量減少能量傳輸過程中功率損失,。如：采用插裝閥替代常規(guī)的圓柱滑閥以減少閥壓力降損失和提高工作性能；采用集成元件和系統(tǒng)設(shè)計以減少管路壓力損失,；合理地設(shè)計管路管 徑和管路布局以減少管路壓力損失,。
（4）提率的一個重要發(fā)展方向是采用容積調(diào) 速代替節(jié)流調(diào)速_4j。由于節(jié)流調(diào)速是基于壓力損失的原理,，即：式中：q為流量,，C是流量系數(shù),， 是節(jié)流口面積,l0是液體密度，△p是節(jié)流口的壓力損失,；因此,，節(jié)流調(diào)速必然存在原理性的壓力損失，特別是在高壓,、大流量 的系統(tǒng)中表現(xiàn)更為明顯,。而采用改變液壓泵和馬達的排量來進行容積調(diào)速的系統(tǒng)，有節(jié)流損失,，從而提高液壓傳動系統(tǒng)的效率,。
（5）利用現(xiàn)有的先進技術(shù)，如采用交流變頻調(diào)速 電機驅(qū)動定量液壓泵,，達到系統(tǒng)節(jié)能的目的,。這種控制方法可根據(jù)系統(tǒng)壓力、流量要求來控制電機轉(zhuǎn)速,，使功率消耗zui少,，可節(jié)省能耗達50％，而在系統(tǒng)保壓時,，電機以極低轉(zhuǎn)速運行來補償泄漏,，使得系統(tǒng)發(fā)熱小，并延長液壓泵的使用壽命_4,、7 J,。
3博世力士樂注重系統(tǒng)設(shè)計
近年來，隨著科技進步,，新材料,、新工藝、新技術(shù)和先進設(shè)計理念的應(yīng)用,，液壓元件的質(zhì)量,、性能、可靠性,、 使用壽命都有了很大提高,。液壓傳動系統(tǒng)的應(yīng)用除了 注重選用高質(zhì)量的液壓元件外，也更加注重系統(tǒng)整體匹配的合理性_4 J,。液壓系統(tǒng)設(shè)計的合理性,、先進性直接影響到可靠性、節(jié)能,、環(huán)保,、使用壽命、成本以及維護性能等,。液壓系統(tǒng)設(shè)計具有很強的工程性和實踐性,，但又離不開科學(xué)研究和理論的指導(dǎo)作用,，一個好的液壓系統(tǒng)設(shè)計是通過理論、科學(xué)研究和工程實踐經(jīng)驗的有機結(jié)合來實現(xiàn)的,。主要的問題有以下幾方面：
（1）在滿足使用性能的前提下,，實現(xiàn)系統(tǒng)的簡單 化、集成化和模塊化,，以提高系統(tǒng)的可靠性,、操作性和 維護性。比如系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)盡量減少接頭和密封環(huán)節(jié),；管路布局應(yīng)可靠并防止出現(xiàn)共振,；對于一些小型液壓泵站，出現(xiàn)了電機和變量泵共用同一根軸,，周圍用油箱包起來組成一體化產(chǎn)品,，實現(xiàn)了55 dB以下的低噪聲，而且電機后部裝有空冷式冷卻器,，油溫可控制在室溫加12℃以內(nèi) J,。
（2）系統(tǒng)的壓力、流量,、油液溫度以及蓄能器的容量和充氣壓力等工作參數(shù)需要進行合理設(shè)計,，以提高系統(tǒng)的可靠性、節(jié)能并延長使用壽命,。另外,，采用高架油箱以改善液壓泵的吸油性能,；大排量液壓泵采用低 轉(zhuǎn)速運行方式以降低液壓泵的噪聲,。
（3）技術(shù)設(shè)計方案應(yīng)充分考慮滿足系統(tǒng)的節(jié)能和環(huán)保要求，降低成本,，以增強競爭力,。
（4）充分借鑒電子、控制,、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究發(fā)展成果,，提高機電液一體化技術(shù)水平，以提高系統(tǒng)的可靠性,，降低現(xiàn)場安裝,、調(diào)試、維護的費用,，滿足現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)備自動化,、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向要求。
4博世力士樂注重環(huán)保
液壓系統(tǒng)噪聲大,、泄漏污染環(huán)境多年來一直是液壓技術(shù)難以解決的兩大難題,，這極大地影響了液壓技術(shù)的競爭力,。在實現(xiàn)新型工業(yè)化的過程中，噪聲,、環(huán)保問題已經(jīng)引起社會和生產(chǎn)企業(yè)越來越大的關(guān)注,，液壓技術(shù)必須走低噪聲、無污染的發(fā)展方向,。
4．1降低噪聲
噪聲不但惡化工作環(huán)境,、損害勞動者身心健康，而且還會影響生產(chǎn)設(shè)備的性能和使用壽命,。因此,，生產(chǎn)過程中的低噪聲代表了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展潮流。就液壓系統(tǒng)而言,，解決噪聲問題主要從2個方面人手：一是液壓泵噪聲,，二是系統(tǒng)總的噪聲。
液壓泵的噪聲主要有：其內(nèi)部的壓力和流量脈動 所產(chǎn)生的流體噪聲,，壓力脈動所引起泵殼體,、配流盤結(jié)構(gòu)變形而產(chǎn)生的振動噪聲，氣蝕現(xiàn)象所產(chǎn)生的空氣噪聲,。因此,，降低液壓泵的噪聲應(yīng)注重改進泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計使流體流動平穩(wěn)，減少壓力脈動,；其次,，提高液壓泵殼體和配流盤（系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)剛度，以減少其變形所產(chǎn)的振動,。例如力士樂公司M系列開式回路柱塞泵,，通過改進液壓泵的結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計后，其噪聲降低了60％L3],。 降低噪聲除選用低噪聲液壓泵外,，另一個不容忽 視的重要噪聲來源是系統(tǒng)總體設(shè)計不合理而產(chǎn)生的系 統(tǒng)應(yīng)用噪聲。解決系統(tǒng)應(yīng)用噪聲主要考慮以下幾方面 的設(shè)計問題：
（1）使液壓泵在低轉(zhuǎn)速下運行,，可降低原動機和 液壓泵的噪聲;
（2）采用高架油箱,，改善液壓泵的吸油條件，降低 液壓泵的噪聲,；
（3）液壓泵和驅(qū)動原動機采用彈性聯(lián)軸節(jié)連接,， 減少機械振動所產(chǎn)生的噪聲；
（4）驅(qū)動原動機采用減震墊,，減少振動噪聲,；
（5）采用高壓軟管和蓄能器，降低管路噪聲,；
（6）合理布局管路,，防止管路共振,。
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崔曉明
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