德國博士力士樂液壓技術的發展動向
1前言
液壓傳動具有易于實現直線運動、功率質量之比 大、動態響應快等優點，在工程機械、冶金、農林、試驗 設備、航空航天、仿真運動平臺和武器裝備等領域得到 了廣泛應用。液壓傳動作為動力傳動與控制技術的重 要組成部分，對工業和國防領域的技術進步和發展起 到了很大的推動作用，是現代機械工程的基本要素和 工程控制的關鍵技術之一_。 但是，液壓傳動效率低、噪聲大、成本高、泄漏污染 環境等缺點降低了它的競爭力，這些缺點明顯地不適應 環保、節能、可持續發展的社會和工程需要。而電氣傳 動技術則具有環保、節能、遠距離功率傳輸等優點，符合現代工業的發展潮流，特別是交流伺服電機、變頻技術 已經取得了很大的進展，在中、小功率的動力傳動范圍 內對液壓傳動技術形成了有威脅挑戰。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、機器人等工程領域中，電氣傳動已占主導地位；另外，在液壓傳動占優勢的仿真運動平臺和汽車轉向器也開始出現了電氣傳動_2 。
為提高液壓傳動的競爭力，擴大其應用領域，液壓 傳動應抓住主要的核心技術問題，改進技術，移植先進 的技術成果，不斷改進自身缺點、發揮自身優勢，使液 壓傳動創造新的活力，以滿足未來發展的需要。液壓 技術的發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，包含了從機械能轉換到液壓能、液壓能傳輸和從液壓能再轉換到機械能 并對外做功的過程；因此，在能量轉換和傳輸過程不可
避免地存在能耗問題，其系統總效率等于液壓泵站的效率、系統傳輸效率和執行機構效率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，需要采取的節能技術如下：
（1）力士樂液壓泵的變量調節裝置采用壓力補償、負載 傳感系統，使它具有流量適應控制和負載壓力自動補 償功能，這樣，效率可提高30％以上；如日本某公司生 產的比例壓力流量控制變量柱塞泵用于塑料注射機， 可節省能耗達45％[ 。采用二次調節技術實現能量的再生控制，如挖掘機升降臂的多余能量和回轉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 點應研制新型密封和減摩材料，改進相對運動件間油 膜潤滑設計方法，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設計以減少管路壓力損失；合理地設計管路管 徑和管路布局以減少管路壓力損失。
（4）提率的一個重要發展方向是采用容積調 速代替節流調速_4j。由于節流調速是基于壓力損失的原理，即：式中：q為流量，C是流量系數， 是節流口面積,l0是液體密度，△p是節流口的壓力損失；因此，節流調速必然存在原理性的壓力損失，特別是在高壓、大流量 的系統中表現更為明顯。而采用改變液壓泵和馬達的排量來進行容積調速的系統，有節流損失，從而提高液壓傳動系統的效率。
（5）利用現有的先進技術，如采用交流變頻調速 電機驅動定量液壓泵，達到系統節能的目的。這種控制方法可根據系統壓力、流量要求來控制電機轉速，使功率消耗zui少，可節省能耗達50％，而在系統保壓時，電機以極低轉速運行來補償泄漏，使得系統發熱小，并延長液壓泵的使用壽命_4、7 J。
3博世力士樂注重系統設計
近年來，隨著科技進步，新材料、新工藝、新技術和先進設計理念的應用，液壓元件的質量、性能、可靠性、 使用壽命都有了很大提高。液壓傳動系統的應用除了 注重選用高質量的液壓元件外，也更加注重系統整體匹配的合理性_4 J。液壓系統設計的合理性、先進性直接影響到可靠性、節能、環保、使用壽命、成本以及維護性能等。液壓系統設計具有很強的工程性和實踐性，但又離不開科學研究和理論的指導作用，一個好的液壓系統設計是通過理論、科學研究和工程實踐經驗的有機結合來實現的。主要的問題有以下幾方面：
（1）在滿足使用性能的前提下，實現系統的簡單 化、集成化和模塊化，以提高系統的可靠性、操作性和 維護性。比如系統設計應盡量減少接頭和密封環節；管路布局應可靠并防止出現共振；對于一些小型液壓泵站，出現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品，實現了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 J。
（2）系統的壓力、流量、油液溫度以及蓄能器的容量和充氣壓力等工作參數需要進行合理設計，以提高系統的可靠性、節能并延長使用壽命。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 轉速運行方式以降低液壓泵的噪聲。
（3）技術設計方案應充分考慮滿足系統的節能和環保要求，降低成本，以增強競爭力。
（4）充分借鑒電子、控制、計算機和網絡技術的研究發展成果，提高機電液一體化技術水平，以提高系統的可靠性，降低現場安裝、調試、維護的費用，滿足現代生產設備自動化、智能化和網絡化的發展方向要求。
4博世力士樂注重環保
液壓系統噪聲大、泄漏污染環境多年來一直是液壓技術難以解決的兩大難題，這極大地影響了液壓技術的競爭力。在實現新型工業化的過程中，噪聲、環保問題已經引起社會和生產企業越來越大的關注，液壓技術必須走低噪聲、無污染的發展方向。
4．1降低噪聲
噪聲不但惡化工作環境、損害勞動者身心健康，而且還會影響生產設備的性能和使用壽命。因此，生產過程中的低噪聲代表了現代工業的發展潮流。就液壓系統而言，解決噪聲問題主要從2個方面人手：一是液壓泵噪聲，二是系統總的噪聲。
液壓泵的噪聲主要有：其內部的壓力和流量脈動 所產生的流體噪聲，壓力脈動所引起泵殼體、配流盤結構變形而產生的振動噪聲，氣蝕現象所產生的空氣噪聲。因此，降低液壓泵的噪聲應注重改進泵的結構設計使流體流動平穩，減少壓力脈動；其次，提高液壓泵殼體和配流盤（系統）結構剛度，以減少其變形所產的振動。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構剛度設計后，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總體設計不合理而產生的系 統應用噪聲。解決系統應用噪聲主要考慮以下幾方面 的設計問題：
（1）使液壓泵在低轉速下運行，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）液壓泵和驅動原動機采用彈性聯軸節連接， 減少機械振動所產生的噪聲；
（4）驅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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