工程化解读最前沿的液压技术
2022/9-10 月刊
上海液压气动密封行业协会 指定合作媒体
www.ihydrostatics.com
Hydr statics
i
流量控制的几种方法
波克兰非道路车辆e+h电动化解决方案
PTC2022 · 数智液压广场
电液伺服阀—过去、现在和将来
Bauma 2022五大新看点
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液界资讯
Bauma 2022五大新看点
零排放 | 数字化 | 自动驾驶 | 建筑4.0 | 新工艺材料
ifm易福门提供自动化解决方案赋能液压行业智能化升级
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数智液压广场
德思宏液压连续增压器—小身材大气力
Poclain波克兰非道路车辆e+h电动化解决方案
46 KM30-CSK马达—专为中高功率风扇驱动设计
48 Hydreco推出全新方向控制多路阀
49 HAWE推出带有CAN总线的智能集成解决方案
50 丹佛斯动力系统发布—TRBS自动双速马达
52 将PVBM模块用于臂式高空作业平台开式行走
55 穆格推出X700系列二通伺服插装阀
56 恒立大排量V30D520柱塞泵已上线
62 派克V16全新变量马达
66 电液伺服阀—过去、现在和将来
78 流量控制的几种方法
《静液压》杂志编委会
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Contents
www.ihydrostatics.com · 2022
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SUN蓝牙式电液比例控制器XMD
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启东高压油泵双端面配流轴向柱塞泵—自冷却新科技
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同元软控 • 新一代科学计算与系统建模仿真平台MWORKS
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零排放 | 数字化 | 自动驾驶 | 建筑4.0 | 新工艺材料
Bauma 2022五大新看点
Bauma 2022将汇集来自全球的建筑和采矿业公司。OEM制造商和零部件供应商都计划展示一系列现有的产品以及新推出的产品及技术,这使建筑和采矿业的相关从业人员都将受益于此次展会。
液压、电子和其他零部件制造商将在三年一度的盛会上得到很好的展示,因为这些都是他们工作的重要领域。例如,丹佛斯动力系统公司在 LinkedIn上发布了他们计划在 bauma 期间展示与电动化、自动化和数字化相关的解决方案。
这些是影响元件供应商和OEM制造商如何设计产品的一些关键行业趋势之一,因为它们在建筑、采矿和其他重型设备行业中应用的越来越多。bauma 的组织者认识到这一点,因此将它们列为活动组织的关键主题之一:
- 未来的施工方法和材料
- 通往自动驾驶的路径
- 采矿——可持续、高效、可靠
- 数字化工地
- 零排放之路
几家公司已经开始宣布了他们计划在展会期间展示的产品,其中包括新的电动化解决方案、提供更高性能的机器等等,所有这些都让我们了解了,建筑和采矿设备行业的现状和未来发展方向。
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在 bauma 2022,Interpump Group 旗下的 Walvoil 计划展示其自适应负载传感 (ALS) 技术的更新版本。ALS 通过对液压泵和控制阀使用软件和电子控制来帮助减少能耗。
同时展出的还有新的 EPX 系列方向控制阀,它使用回油节流补偿技术来回收浪费的能量。然后可以重新利用这种能量来帮助提高系统效率。
这两种技术可以一起使用,最多可减少 20% 的能耗,从而提高集成了这些液压系统技术的机械的整体效率。
TTControl 计划通过推出 TTC 2030 扩展其 TTC 2000 系列 ECU(电子控制单元)系列。该系列 ECU 提供不同的尺寸选项,但具有相同的模块化构建块,使 OEM 更容易定制并快速推出推销他们的新机器设计。
新的 TTC 2030 具有大型内部存储器,可帮助 OEM 集成到其机器中的自动化和操作员辅助系统。ECU 还支持通过 CAN、以太网和 SENT(单边半字节传输)通信接口传输传感器数据,为客户提供更大的灵活性。
TTControl 产品管理团队负责人 Arno Purkrabek 在bauma推出新ECU的新闻稿中表示:“建筑设备行业正在为其客户大大提高自动化程度和效率。” “只有拥有最高性能和包括高速以太网通信在内的大量接口,这种转变才能成功。TTC 2000 系列支持的软件重用、可扩展性和模块化,帮助机器制造商以最有效的方式应对这些挑战。”
TTC 2030 的制定过程中遵循了建筑、农业和汽车行业的安全标准,以确保安全性能并最大限度地降低 OEM 的认证成本。
推出新的 ECU
Walvoil 展示自适应负载传感技术的更新
利勃海尔的零部件部门打算展示各种产品,其中许多将展示数字化和替代能源方面的进步。
展出的数字技术包括摄像头监视器和环绕视觉系统,它们使用传感器和软件来提高机器周围的能见度。还将展出用于监测回转轴承的集成数字磨损测量系统,称为轴承间隙监测 (BCM)。用于液压缸的力测量传感器也将展出。
Liebherr Components 在有关该技术的新闻稿中表示,BCM 能够测量轴向和径向的轴承磨损以及倾斜间隙。“所有常见磨损测量方法的一个明显缺点是服务技术人员必须将千分表或其他测量设备直接安装在挖掘机或其他机器下方危险区域的回转轴承上,”回转产品经理 Wolfram Halder 解释说。“利勃海尔 BCM 系统使这变得不必要,因为测量设备已经永久安装在轴承上。”
此外,BCM 消除了对外部服务提供商测量轴承间隙的依赖,因为传感器集成到轴承中,轴承与网关通信,数据存储在网关上,机器所有者可以通过应用程序访问数据。
在液压方面,该公司推出了一种新的在线液压缸配置器,它提供了公司各种液压缸的 3D 模型,以帮助 OEM 为其应用选择合适的液压缸。由复合纤维制成的液压缸也将展出,展示可以提供轻量化选项以帮助减少机器燃料使用的解决方案。
Liebherr Components 计划展示其轴向柱塞泵LH30VO 系列,该系列现在包括标称排量100cc 的泵以及排量为 28cc、45cc 和85cc的泵。这将为 OEM 客户提供更多选择。泵的模块化控制器系统可用于帮助提高其性能和效率。
对于替代驱动系统,该公司开发了一种氢燃料发动机,其柴油版本具有许多通用部件。该公司还提供氢喷射技术。它还在开发电动涡轮增压器,以帮助优化氢动力设备的性能。利勃海尔零部件公司在宣布其 bauma 展览计划的新闻稿中解释说,其集成了压缩机和电力电子设备的系统方法可以节省重量和成本,以及易于集成到车辆中的可靠技术。
将突出展示液压、数字化和其他先进技术
采埃孚计划展示各种元件和系统解决方案,该公司在一份关于其参加 bauma 的新闻稿中表示,这将有助于减少建筑工地的排放,同时提高生产力和安全性。
这些将包括能够实现机器电气化的产品,例如 eTRAC 电驱动系统。该传动系统包括三种电压选项的电动机。它可以与车桥和逆变器等其他组件相结合,为OEM提供完整的系统解决方案。eTRAC 还包括电动中央驱动器,可以适应中型和大型设备的需求。电动 PTO 可与这些驱动器配套使用,以操作机器的工作液压系统。
采埃孚在其 bauma 新闻稿中指出,效率将与电气化或其他替代能源系统一样在脱碳工作中发挥不可或缺的作用。因此,该公司继续对所谓的传统技术进行改进。例如,其 ERGOPOWER 动力换档变速箱可帮助节省高达 15% 的燃油。
在安全方面,该公司正在努力将针对乘用车和商用车领域开发的许多技术引入建筑和其他非公路设备应用。一个这样的例子是基于雷达的环境感知技术,它将更好地使机器操作员能够看到附近的人和物体。这些类型的技术对于半自动和全自动机器和系统的开发也至关重要。
该公司还计划推出提供状态监测的下一代 Redulus4F 工业齿轮箱系列和高级可维护性解决方案。采埃孚表示,该变速箱具有灵活而紧凑的设计,允许超过 2,000 种设计组合,以满足 OEM 的各种应用需求。
该公司表示有 20 种尺寸可供选择,最多可支持 40% 的扭矩增加;它的扭矩范围为 99-5,800 kNm。较小的外径有助于齿轮箱的紧凑设计,该齿轮箱的重量也更轻,并且需要更少的包装空间以帮助简化安装。
变速箱包括采埃孚的 ProVID 状态监测系统,该系统持续监测操作性能。这样做有助于机器所有者更好地管理他们的设备,并最大限度地减少计划外停机时间。
采埃孚将展示安全、高效和电气化的解决方案
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Caterpillar Inc. 的德国经销商 Zepplin 将在 bauma 2022 的室内和室外展区展示该公司的各种建筑机械。预计将展出 70 多种不同的设备和附件。
此外,公司的各种技术解决方案也将展出。这包括 Cat Command Station,它允许从附近或远处远程操作机器。它是 Caterpillar 各种自动化技术的一部分,可让采矿或建筑工地保持生产力,同时让操作员处于安全的工作环境中。
用于挖掘机的 Cat Grade Assist 也将展出。这种自动化技术利用机器位置传感器以及操作员设置的深度和坡度参数来自动控制挖掘机的动臂和斗杆运动。这样做有助于提高工作任务的准确性和效率,因为需要完成的返工更少。
在小松4,550 平方米的展位上,该公司打算展示 27 款新的和知名的机器和产品。其中包括几台电动设备,可帮助客户实现减排目标。分析和数字化工具也是该公司在新闻稿中表示的关键解决方案,它打算在活动期间推出。
该公司指出,将成为其展览一部分的一个独特功能是虚拟展台。正如小松在宣布其参加 bauma 的新闻稿中所解释的那样,虚拟展台将把与会者带到不久的将来,以首先了解其轮式装载机设计中即将出现的创新。
PC4000-11 电动挖掘机是小松将在 bauma 上展示的几台机器之一。这款液压挖掘机采用电力驱动技术,可帮助其以更高效的方式工作,帮助客户提高燃油效率和减少排放。机器的 CANbus 确保发动机和液压泵的优化性能,进一步提高效率和能源使用。
另一台展出的机器是新型WA800-8轮式装载机。据小松介绍,机器的液压系统通过包含 CLSS 液压系统得到改进,该系统使用变量泵按需提供动力。这种改进的系统设计使液压油保持在合适的温度范围,有助于提高能源效率和燃料使用。
为了展示公司的智能机器控制技术 (iMC 2.0),将展出一台 D71Pxi-24 推土机。iMC 2.0 利用集成软件和传感器来创建驾驶员辅助系统,以简化机器运动以及自动化某些功能。
卡特彼勒还宣布计划在展会上推出目前正在开发的电动设备。电池电动和其他替代动力机器是该公司专注于研发工作以帮助客户实现碳减排目标的领域。Cat MH3024 物料搬运机的改进版本将作为展示能够在室内使用的零排放机器的设备之一。
在 MINExpo 2021 上,该公司宣布从 2030 年起推出的新产品 100% 将比上一代更具可持续性。这包括开发替代动力机器以及改进发动机动力设备,这在未来几年的许多应用中仍然是必要的。对于后者,将进行设计更改以帮助减少燃料使用和提高效率。
将展示自动化、服务和零排放解决方案
小松首映电动和高效机器
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延续传奇,焕变新生!丹佛斯Waltech®正式亮相!
因为热爱,所以期待!
鉴于当前新冠疫情形势仍严峻复杂,为了确保展商和客户利益最大化,获得更加优质的参展效果与参观体验,原定于2022年11月22日–11月25日在上海举办的bauma CHINA 2022将延期至2024年11月26日–11月29日举办,地点不变。
2022年万德赛正式变更为丹佛斯Waltech®。经历60多年的变革与传承如今的丹佛斯Waltech®延续百年卓越,书写新的传奇。丹佛斯Waltech®管材连接系统三件套以其性能出众,“管”用耐用为所有需求提供完整的解决方案,并已经应用多个领域。
官宣丨2023长沙国际工程机械展招商手册重磅发布!
长沙国际工程机械展将于2023年5月12日-15日在湖南长沙国际会展中心举行。
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首秀PTC2022
“数智液压广场”
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举办方
2022年PTC展会期间,上海液压气动密封行业协会、汉诺威米兰展览中国和静液压新媒体将联合筹办“数智液压广场”主题展区。主题展区以液压数智化为特色专题,以产品生态为主线的展示模式。
展区以液压工业4.0的数智液压元件为主体,互联数智液压的产业链上下游,从零件到元件,从产品到应用的全生态体系展示区。
展位:E5-F1
传感控制展区
工业物联网展区
数智元件展区
3D打印展区
工业软件展区
电动化展区
智能制造展区
主机应用展区
公共服务平台展区
特色产品展区
专家论坛区
ifm易福门提供自动化解决方案赋能液压行业智能化升级
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ifm易福门深耕自动化行业50余年,是工业自动化领域中电子传感器及系统解决方案市场翘楚之一。产品广泛应用于各个行业,如:汽车制造、食品饮料生产、机床、工程机械、新能源及物流运输等。
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它将运营技术层级(OT)与信息技术层级(IT)结合在一起,打破数据鸿沟;可视化页面、模块化设计,功能强大。moneo帮助用户轻松获取设备状态,进行远程设置参数, 同时利用智能IO-Link传感器生成的数字化信息,帮助用户完成可靠的决策并提醒用户及时采取相关措施,根据需求进行维护,避免意外停机。
ifm持续为液压行业客户提供专业可靠的产品、技术和系统解决方案。面对行业的快速发展,以及对工厂数字化转型的需求,ifm提供基于状态监测、故障诊断和数据采集的智能化解决方案,赋能液压行业的智能升级:
- 过程状态监测解决方案实时监控设备状态、持续检测设备主要参数
- 油品质分析检测解决方案避免油品污染、含水量过高
- IO-Link技术助力设备/工厂智能化升级,优化效率
- 结合ifm IIoT物联网平台moneo的预测性维护解决方案,按需维护避免非计划性停机
数智液压广场 •首秀PTC
展品介绍-第一期
产品亮点:
结合ifm IIoT物联网平台moneo的预测性维护解决方案已经广泛应用于各个行业中,并取得了用户一致好评。moneo是ifm从几十年积累的行业经验出发,根据现在需求,和对未来的预估研发的工业物联网软件。
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Poclain波克兰非道路车辆e+h电动化解决方案
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零排放设备是全球农业、物料搬运、建筑和其他市场的一部分。这一趋势将在本十年内加速,波克兰液压正在参与这一演变,旨在创造差异化的电气解决方案。e+h 是为OEM开发其电动非公路用机器而构建的灵活高效的电气化解决方案。它将先进的工程服务与多功能系统平台相结合。
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数智液压广场 •首秀PTC
展品介绍-第二期
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何为e+h解决方案?e+h系统是由哪些元件组成的呢?e+h又有哪些特征优势呢?
德思宏液压连续增压器
——小身材大气力
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在常见液压系统中,因设计轻量化、安装空间受限制等方面原因,油缸所需的工作压力往往不一致。原始方案是用不同压力等级的液压油泵组成泵组来实现,低压泵实现负载油缸快进快退,高压泵提供小流量液压油驱动负载最后阶段的动作。
在系统元器件选型时,都必需按最高压力来进行元器件选配,造价居高不下;另从安全方面考虑,系统总体油路承受的压力越高,其安全性就越低,系统因泄漏产生的发热量也会越大,元件故障率会比低压系统高出很多。
将高压系统与低压系统完全地分开,低压的液压油通过增压器的自动循环增压后,直接进入高压负载,无需任何其它的高压控制元件,大大地降低了系统成本,提高了安全性,减少了系统的能量消耗,是最理想的液压高压乃至超高压解决方案。
这就是德思宏将在”数智液压广场”上为大家带来的连续增压器特色产品方案!
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数智液压广场 •首秀PTC
展品介绍-第三期
连续增压器初印象
增压器其实对于搞液压的小伙伴来说,不是什么新鲜的东西。其基础的原理就是通过改变缸的作用面积来达到改变工作压力的目的。
不过对于传统的增压缸来说,如同上图中所标注的,其高压油输出口的输出是一个断续的状态。这对于一般工程系统来说,是一个头痛的问题。
这里我们就一起来看看德思宏的增压器是如何解决这个问题。德思宏增压器产品包含单作用往复增压器和双作用往复增压器。
单作用往复增压器
德思宏液压增压器又称油压增压器、连续自动增压器、往复增压器、液压增
破拆钳
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压阀、液压放大器等,工作原理如下图所示:
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德思宏液压增压器本质上就是自动化增压缸。由于低压活塞LP的面积大于高压活塞HP的面积,低压压力将推动低压活塞LP向上运动并压缩高压活塞HP端的液柱,产生高压,高压压力与低压压力的比值会等于低压活塞LP与高压活塞HP的面积比I,I即增压比。
增压阶段:液控单向阀因压力平衡自动关闭,液压油通过进液单向阀到达活塞HP顶端,推动增压缸活塞LP一起下移到底部。活塞HP到底部后,高压油将与增压器换向阀芯上部接通,推动阀芯向下运动。换向后,液压油通过增压器换向阀达到活塞LP底部,推动活塞HP向上运动,输出高压油,通过出液单向阀到达油缸无杆腔;活塞HP到顶部后,增压器换向阀顶部与增压器T口连接,换向阀再次换向,回到图示初始位置。如此自动循环,增压器可以实现高频动作并连续输出高压油。
自动保压:高压端压力使高压活塞HP与低压活塞LP达到力学平衡后,活塞将停止动作。当高压侧因负载减小或者泄漏等因素造成压力降低时,高低压活塞将失去力学平衡而自动循环补压。
卸荷功能:电磁换向阀换向,增压器T口的进油将打开液控单向阀,油缸无杆腔的液压油通过液控单向阀流回增压器P口,再通过电磁换向阀回到系统油箱。
水下机器人
低压充液:液压油从P口进入增压器,大部分通过液控单向阀直接到油缸无杆腔;其余通过进液单向阀、出液单向阀到达油缸无杆腔,实现快速供油。
双作用往复增压器
德思宏X超大流量系列为双向往复增压,其工作原理如下图所示:
- 图示这个状态下,液控换向阀左侧小面积反馈腔与P口接通,右边大面积反馈腔经过反馈槽右与T口相通,这时候,液控换向阀将往右边移动。
- 液控换向阀往右移动换向后,P口液压油经过液控换向阀,达到增压大活塞LP左腔,推动增压大活塞LP往右边移动,增压大活塞LP右腔液压油则经过液控换向阀后回到T口。增压大活塞LP往右边移动的同
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时,推动增压小活塞HP2压缩右边高压腔液体,提高压力,再从HP口输出。
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- 当增压大活塞LP移动到右边后,反馈槽左将连通,液控换向阀右边大面积反馈腔经过反馈槽左与P口接通,由于液控换向阀右边反馈面积大于左边反馈面积,这时候将推动液控换向阀往左边移动。
- 液控换向阀往左边移动到位后,增压大活塞又开始往左边运动,原理和之前一样,使左边输出高压。
如此往复左右运动,实现连续增压。
液压增压器与其他方案对比
一、气驱增压泵
气驱动增压泵优点:
- 只需连接气源,即可工作。
- 气打其他介质时候,干净,不会被油液污染其他介质。
与增压器相比缺点:
- 体积相对增压器更大。液压增压器1/10的体积即可替代同等参数的气驱增压泵。
- 由于气体的可压缩性,往复运动速度相对较慢,因此高压输出连续性相对较差。液压增压器频率可达1500次/分,远远大于气驱增压泵。
- 高压流量输出也相对较小。增压器可达几十上百升流量输出,远远大于气驱增压泵。
- 气控制没有液压控制精准与方便。
- 气驱增压泵采用密封件为动密封,而液压增压器采用间隙配合,同时靠本身液压油润滑作为动密封,寿命长。
二、液压增压缸
液压增压缸优点:
- 低压压力下,成本相对较低,甚至可以直接用油缸改装。
与增压器相比缺点:
- 增压缸为非标产品,尺寸不统一,无法适应各种机型。同时由于其压力等级,高压输出流量不通用等因素,很难做成标准化产品。增压器通用性强,标准化产品。
- 连续性差。增压缸不管是单次增压还是外部控制往复增压,其连续性相对增压器较差。增压器采用间隙配合,活塞运动阻力小,自带液控换向阀,换向速度快,因此连续性好。
- 体积重量大。增压缸一般采用密封件密封,活塞运动速度受密封件允许运动速度限制,因此运动速度慢。同样输出流量下,增压缸需要更大的尺寸。
- 单作用增压缸和单作用增压器对比,单作用增压缸受行程限制,无法长时间连续补油,而增压器是往复运动,可以连续补油。
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- 长时间保压系统。
- 寿命测试,疲劳测试,高频测试
- 单作用增压器自带保压功能,自带液压锁等,可以实现保压,卸荷等功能,省去了其他控制元件。
- 双作用往复增压缸一般为外部电控换向阀,而双作用往复增压器为液控换向阀,换向速度快,基本无维护,也无需电控。
- 增压器寿命长,维护方便。
三、超高压柱塞泵
柱塞泵优点:
- 多柱塞超高压柱塞泵输出流量稳定,波动小。
与增压器相比缺点:
- 体积相对增压器更大。液压增压器1/5的体积即可替代同等参数的柱塞泵。
- 流量小。目前国内外超高压柱塞泵流量都比较小,无法做到很大流量。
- 增压器由低压泵驱动,直接输出任何压力等级的高压或超高压。当要输出超高压力达到200Mpa以上时,超高压泵柱塞和顶部间隙内被压缩的油液会反复收缩和膨胀,严重影响泵的自吸性能,甚至无法工作,因此必须在高压泵吸油口增加补油泵从面增加了系统成本;
- 采用增压器省去高压控制液压元件,及高压管路。增压器实现了全部低压运行,高压出口可以直接接负载,成本低,性能可靠,安全性高;
- 增压器自带保压单向阀,可以自锁。高压泵需外加保压阀才能实现压力自锁;
- 柱塞泵在长时间保压系统寿命短。由于柱塞泵保压需要连续工作,柱塞泵连续磨损,而增压器保压时候,增压器活塞基本不动作,只是缓慢运动补偿泄漏,原理上,寿命长很多。
- 增压器活塞动作无偏心力,使用寿命长。超高压泵属于偏心轴带柱塞工作,高压活塞及活塞孔寿命短(累计1000小时以内);
总结:
增压器体积最小,寿命最长。以下工况使用增压器最理想方案:
- 1、有低压油源需要超高压小流量输出的液压工具。
增压器在煤矿设备中的应用
煤矿井下支护使用的锚杆和锚索,锚索的安装需要用到锚索张拉机具,如果使用掘进机或者锚杆钻车,凿岩台车等的液压油源,可解决其供油问题,但其压力无法满足张拉机床的要求。而解决上述问题的方法是增加一个德思宏液压增压器。采用德思宏液压增压器可减少高压元件的使用,提高系统的可靠性和安全性,还可以高效率地将液体压力调整为所需压力,并能比传统的做法——— 增加一个高压液压站节省数倍的资金。
煤矿井下液压泵站的供液压力一般为315bar ,经过管路损失,很多场合压力已不能满足要求,例如随着采煤速度的提高,难控的顶板不断出现,致使采煤工作面液压支架存在着初撑力不足的问题;因此,在液压支架处,加装一个液压增压器可以完美的解决该问题。
手提增压模块
SUN蓝牙式电液比例控制器XMD
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早在2015年SUN就推出过液压领域首款可通过无线设置的内置蓝牙式放大器,这种开创性的产品应用于液压插装阀领域意味着操作人员在无需连接线缆的情况下对阀的工作状态进行监控,且保证他们在调试设备过程中绝对安全。
在液压领域蓝牙传输方面始终引领潮流的SUN于2017年10月25日再次全新发布可蓝牙控制的高性能电液控制装置—XMD开环/闭环控制器。
XMD控制模块是一款电液比例控制器,由SUN及其兄弟公司Enovation Controls联合研发,用于移动和工业液压设备。可使用SUN免费的移动设备用APP设置XMD控制器,XMD设置用APP已经广泛用于电控液压执行器的控制,这些电控液压执行器用于很多公路和工程机械设备上,包括但又不限于如下领域:农业,林业,建筑,海工,土方和材料处理等。XMD控制器与SUN比例插装阀配合使用可实现最优的压力和流量控制,通过高重复精度和高可靠性的解决方案满足应用要求。
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数智液压广场 •首秀PTC
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3、快捷的诊断模式
所有的技术人员无需密码即可访问报警信息以实现故障的快速诊断识别。
4、自定义控制曲线
除了预定义的控制曲线,XMD还可以结合伺服手柄等CAN输入信号自定义压力流量曲线。
XMD不仅具有时髦的蓝牙功能,还是工业领域最小的,也是最具性能的单双线圈控制器 。
1、符合SAE J1939 CAN通信协议
XMD可以与传感器、开关及伺服手柄等输入设备或者与任何使用采用SAE J1939 CAN通信协议的控制器或显示器进行通信。XMD还可传输和放大模拟信号并可实现故障的智能诊断。
2、快速设置压力流量曲线
XMD提供单通道和双通道两种控制器,并已预设置了可靠的压力流量解决方案,可通过Sun的XMD移动手机App,快速进行参数配置。
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摘要
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技术参数
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数智液压a
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XMD上有电源灯和信号灯,方便操作者根据LED灯的工作状态,快速识别故障。
XMD可与各种传感器,伺服手柄等输入设备进行通信,可传递数字信号和模拟信号,也可将输入信号进行处理后连接控制器,显示器等输出设备,或者直接驱动电磁阀,满足各种控制需求。
XMD通过创新的封装形式,可快速、可靠的与电磁阀连接,也可以直接安装在阀块的表面上,简单,快捷。
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智能LED显示
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XMD适配范围
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安装
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马达速度控制
XMD最具个性的还是其无线蓝牙通信,可以通过手机、平板下载移动设备APP,快捷设置,实时监控控制器工作状态。
缸方向和速度控制
XMD具有单双通道两款控制器,12个通信针脚,可分别控制单、双作用液压元件,如泵、马达、油缸等,无场合限制,且支持CAN总线控制。
同时XMD还可以与德驰、DIN、AMP等各种形式的阀线圈进行匹配。
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XMD应用实例
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XMD移动设备APP
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当前轴向柱塞泵几个亟待解决的问题有:
- 泄油管问题
- 发热引起的泵损坏问题
- 噪音问题
- 效率再提高问题
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双端面配流方案,其吸油的路径不仅可以通过原有的配流盘侧的完成,同时可以通过柱塞滑靴侧完成。
“双端面配流” —— 顾名思义,就是从两侧端面都可以进行流量分配。这个概念是相对于传统的仅采用一侧端面配流盘配流的结构而言。双端面配油轴向柱塞泵又称为端面配流全开路式轴向柱塞泵,该泵中的柱塞是一条管道,即空心柱塞。该原理首次在柱塞泵上通过管状柱塞将吸入的冷油引入泵壳与缸体之间的容腔,给三对摩擦副降温和润滑,实现了自冷却、自润滑、可串联多级增压等功能,同时去掉了泄漏回油管路。
传统的斜盘式轴向柱塞泵,缸体在配流盘表面上高速旋转,经过配流盘上的低高压区完成吸排油功能,这其中的吸油路径仅是通过配流盘的吸油侧进行。如下图中吸油仅通过Inlet Port通路完成。
1、新型柱塞泵概念及原理结构
传统泵由柱塞、缸体、配流盘组成控制腔室,吸排油对称。双端面配流泵由柱塞、缸体、配流盘、滑靴、斜盘组成控制腔室,吸排油不对称。由于采用了从滑靴端面吸油的“第二吸油口”通路,新的柱塞和滑靴采用了直径更大的流道结构,而非传统的阻尼孔结构形式。
双端面配流轴向柱塞泵是柱塞两端同时进油,一端排油。由于壳体内与吸油腔相通,所以泵的吸油口可开在泵壳上的任意部位,而且也可以根据各摩擦副的发热量来分配自冷却流量形成最佳自冷却流量,还可将泵壳制成鼠笼型,将泵装入油箱内使用。
双端面配流轴向柱塞泵
自冷却新科技
数智液压广场 •首秀PTC
展品介绍-第五期
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通过将吸油口设置在壳体上,可直接从油箱将冷油吸入到泵体内,并保持壳体内压力温度和油箱保持一致。随着转子转动,油液可均匀的流动到壳体内部。零件内外侧温度相同,零件随温升变形均匀,提高摩擦副的使用寿命。
2、新型柱塞泵的优势
对于轴向柱塞泵的关键结构要素,王长江在2020年液压泵新技术与发展趋势学术论坛上总结为以下9点:
1.组成工作腔;2.产生工作腔容积的变化;3.消除困油现象;4.有配油装置;5.尽量实现液体静液压平衡;6.保证寿命的轴承结构 高PV值;7.易于实现自润滑;8.合理的吸排油设计;9.具有变量机构。
双端面配流轴向柱塞泵相对于传统泵的特征优势,从上述的9点分析,听听闻德生教授如何来阐述的吧。
3、应用案例
强制冷却型双端面配油原理在启东高压油泵有限公司的CY系列产品上落地,推出了SPB型强制冷却双端面配流轴向柱塞泵。与传统的CY相比,应用双端面配流技术的全新CY泵具有:
- 吸油空间开放,打破了吸、压油空间相同的传统概念
- 管状柱塞,打破了柱塞不能做吸油流道的传统概念
- 柱塞两端进油,打破了柱塞只能一端进油的传统概念
- 去掉了泄漏回油管路,打破了柱塞泵三条管路的传统概念
- 具备可串联性,打破了柱塞泵不能串联增压的传统概念
SPB泵专门针对原CY型泵零部件进行了重新设计,在不增加零件数量的基础上,改变了滑靴与斜盘摩擦副的设计方法,针对泵内零部件设计了一些列特殊流道,实现吸油时柱塞两端面同时进油,并去掉了泄漏油口,降低了泵内油液温升,减小了泵内零部件的热变形量,改善了润滑条件,降低了吸油流速,从而减小了泵的噪音水平。
针对这款新推出的柱塞泵,也在试验室进行了充分的验证测试。
传统泵的泄漏油温度高,流动性小且自搅运动进一步提高了泄漏油温度。零件内外部温度不相同,导致零件温升变形大,特别是外侧变形大,降低了摩擦副的使用寿命。
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同元软控 • 新一代科学计算与系统建模仿真平台MWORKS
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数智液压广场 •首秀PTC
展品介绍-第六期
算软件MWORKS.Syslab;协同建模与模型数据管理软件MWORKS.Syslink;函数库MWORKS.Function;模型库MWORKS.Library;工具箱MWORKS.Toolbox。
液压组件模型库-TYHydraulics基于Modelica语言开发,包括泵源、执行机构、液压阀类、液压油液、液压附件等模型。该库可用于航空、船舶、工程机械等领域液压系统的设计、仿真及优化。
作为业内领先的工业软件企业,同元软控专注于装备数字化方向,基于国际先进、自主可控的平台产品和业内领先的数字化服务能力,为装备制造业提供关键的数字化设计、计算、仿真及分析解决方案,助力企业数字化转型。
同元软控经过团队二十余年技术积累、公司十多年持续研发,形成核心产品——新一代科学计算与系统建模仿真平台MWORKS,由四大核心软件及一系列扩展工具箱组成,具体包括:系统架构设计软件MWORKS.Sysbuilder;系统建模仿真软件MWORKS.Sysplorer;科学计
其中液压专业领域的模型库包含液压元件模型库和液压组件模型库。液压元件模型库-TYHydraulicComponents,主要包括搭建液压部件模型所需的常用模块,例如活塞、滑阀芯、锥阀芯、球阀芯、喷嘴挡板阀芯、控制容积等。
同元软控成立于2008年,是专业从事新一代科学计算与系统建模仿真工业软件产品研发、工程服务以及系统工程解决方案的高科技企业。公司总部位于苏州,在北京、上海、深圳、武汉、成都、西安、沈阳等城市设有子公司或办事处,形成辐射全国的研发与服务体系。
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2022年度《静液压》杂志
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KM30-CSK马达
——专为中高功率风扇驱动设计
KM30-CSK马达是专为中高功率风扇驱动设计的集成式铸铁齿轮马达。该马达可集成防气蚀阀、溢流阀、电比例溢流阀、电磁换向阀、转速传感器等,多种内置阀的集成方案可以简化系统设计,节约物料成本、人工成本及维护成本。优化的整体尺寸,集成化前置轴承,以及插装式设计安装法兰使马达结构更加紧凑,节省安装空间,确保了“紧凑型”产品具有很好的灵活性。
● 两段式紧凑设计● 高度集成化结构● 高功率密度● 工作压力高达250bar
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经计算机仿真分析、实验室耐久试验及现场应用试验,“紧凑型”CSK产品具有卓越的性能、超长的工作寿命及耐用性,成为挖掘机,装载机,平地机,矿用卡车,推土机等机械设备散热系统的主流标配。
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https://www.hydreco.com
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Hydreco 作为移动应用液压解决方案的专家,总部位于英国普尔,在意大利北部有几家工厂。该公司最近在意大利帕尔马开设了一家新工厂,用于生产铝合金外壳和铸铁法兰构成的外啮合齿轮泵,分为HY1、HY2和HY3三个系列;排量从1~63cm3/rev。
Hydreco推出全新方向控制多路阀
在2022年宝马车展(A4.418展厅)上,Hydreco将推出新的多功能手柄——MHC,这是一种可定制的解决方案,采用富含玻璃纤维的聚酰胺PA6设计,坚固耐用。手柄应用范围广泛,如摇杆开关,HYRP比例辊,迷你操纵杆等等。
新的MS系列方向控制阀也将在展会上亮相——六路开中心的旁路非公路应用阀。可提供三种尺寸:MS 60,可提供60L/min的最大流量;MS 90,可提供90L/min;MS 120, 可120L /min的最大流量。
将臂架和支腿控制结合在一起——
HAWE推出带有CAN总线的智能集成解决方案
HAWE为移动机械开发了一种集成液压解决方案,以便将CAN总线在主要功能控制方面的优势转移到次要功能上面。因此,主机厂不仅节省了组装的时间,而且还节省了车辆的重量和安装空间。这种新的歧管MICK设计目前已经用于混凝土泵。
MICK换向阀组是在HAWE的PSL负载敏感换向滑阀的基础上设计的。方向滑阀实负载流量的独立和比例控制。MICK可以通过一个非常紧凑的歧管实现以前需要包含在3个独立控制块中的功能(臂架控制,左右支臂控制)。
https://www.hawe.com
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新品速递
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丹佛斯Char-Lynn®TRB 摆线行走马达,专为小型车辆设计的行走马达,特别是在迷你挖市场有非常成熟的应用。为了进一步提高设备的工作效率和可操作性, 丹佛斯在该系列产品上增加了自动双速功能,即我们今天将介绍的TRBS。。
丹佛斯动力系统正式发布
——TRBS自动双速马达
同TRB系列产品一样, TRBS采用先进的摆线设计,先进的制造工艺和先进的管理,保证产品拥有高效的性能和可靠的寿命。
设计紧凑,具有优异的低速稳定性能,可实现直接驱动车辆,不需要减速机,减少了噪音源和车辆维护成本。
集成平衡阀,使车辆启停平稳。
TRBS马达的最高压力可达206bar,有多种排量选择 (195cc/r~490cc/r),最大输出扭矩可达1607N·M,满足不同车辆行走工况的需求。
产品特性:
- 通过在保留TRB马达特性的同时增加自动2速功能,可以在各种运行条件下根据负载自动换档,提高操作员的工作效率和可操作性。
- 在需要行驶动力的推土作业时,根据负载压力自动切换到低速模式(大排量、高扭矩),利用摆线马达直接驱动的特点,发挥强大的行驶性能。
- 直线行驶或缓坡上坡时,切换到高速模式(小容量、低扭矩),不换档快速移动到作业现场。
产品规格:
每个切换阀的设定压力可根据应用要求进行调整。
产品用途:
小型挖掘机、小型自卸车、小型农用机械、其他履带行驶车辆。
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另辟蹊径
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一直以来,闭式行走系统经常与开式行走系统作比较,两者均有各自的优点和缺点。通常开式行走系统中使用平衡阀,会造成系统的不稳定,尤其是在车辆刹车时。但在开式系统中,如果使用丹佛斯专利技术产品PVBM多路阀模块,则可以去除这个现象。
将PVBM模块用于臂式高空作业平台开式行走系统
PVBM中的“M”为Meter-in和Meter-out之意,即进油节流与回油节流。在同一时间,既控制进入马达的流量,也控制流出马达的流量,但如果进出流量很接近,则会导致系统控制不稳定;丹佛斯的一项专利技术提供了一种解决思路:一定的阀芯开度下,控制的进油流量始终比回油流量小(如图2所示),不足的流量通过补油阀补充。
以往的臂式高空作业平台行走系统大部分采用闭式系统,由一台闭式柱塞泵单独给行走马达供油,丹佛斯可以提供成套且成熟的静液压驱动方案;如果使用开式行走系统,只需用一台S45系列开式变量柱塞泵给行走及上车各执行机构供油,行走控制阀PVBM可以集成在上车控制的PVG阀组内(如图1所示),此方案省掉了闭式柱塞泵,可以节约主机厂整机成本,并使整个系统更加的简单紧凑,后期维护更加方便。
图1 开式行走及上车控制系统示例
图2 阀芯位置对应进油/回油节流控制流量
PVBM中进油节流采用标准PVB阀前压力补偿器,另外在A/B口各集成一个补偿器,用于稳定负负载工况时回油侧的压差,这即是PVBM的设计理念。
图3 PVBM模块液压原理及模型
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当车辆减速或下坡时
惯性会拉着车辆行走越来越快,此时为负负载工况,油液通过回油节流来控制。回油节流控制通过A/B口的回流节流补偿器实现。
当车辆加速或上坡时
通过进油节流,油液受控进入系统克服正负载,进油节流通过PVG的标准补偿器得以实现。在正负载情况下,A/B口的回油节流补偿器常开,不参与控制;
进入马达的油液通过阀芯开度与PVB的标准阀前补偿器来控制,配合PVE闭环控制器,实现精确的进油流量控制。
在负负载情况下,马达因外部惯性力作用,回油侧压力高,回油节流补偿器B工作,保持主阀芯回油槽前后的压差恒定,配合PVE闭环控制器,精确控制回油流量,从而避免速度越来越快的情况发生。
PVBM模块集成了进油节流补偿器及两个回油节流补偿器,同时也内置了缓冲/防吸空阀,增强对负负载的控制能力;为了防止吸空,需要一个背压阀,根据应用情况选定,通常5-10bar;使用PVBM可良好控制进回油流量,使开式行走系统不再需要平衡阀;用PVE搭配丹佛斯Plus+1控制器,可以使开式行走系统有更好的控制体验。
2022年9月12日,穆格推出X700系列伺服插装阀,为电液流量控制系统,尤其是那些需要高动态响应和大流量的系统,提供可靠耐用的流量控制阀。典型的应用包括压铸机、金属成型和压机。
穆格推出X700系列二通伺服插装阀
X700系列伺服插装阀,主阀的最高工作压力可达420 bar (6000 psi) 。该系列伺服插装阀的控制信号可以选择模拟信号、现场总线,或在同一个阀上集成这两种信号接口,为连接物联网 (IoT)做好准备。
X700系列伺服插装阀,提供符合ISO 7368标准的三种尺寸:尺寸32 (X702)、尺寸40 (X703) 和尺寸50 (X704)。所有的阀都配备了对主阀的阀芯作闭环位置控制的集成式电子控制器。
X700系列的先导阀,用的是D636直驱式伺服阀,内泄漏少,可提供卓越的驱动力和极高的能效。采用了创新的主阀设计,因此无需在油路块中对齐阀套,这就为油路块设计提供了灵活性。对于有特定安全要求的应用,X700系列伺服插装阀还提供了故障安全选项,用来确保主级阀芯保持在特定的安全位置,以避免产生机械不受控制的运动而引发的事故。
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恒立德国InLine液压凭借近70年的轴向柱塞泵设计与制造经验,以及V30D系列成熟的市场应用基础,推出了大排量V30D520重载高压轴向柱塞变量泵,来满足超大流量和高压化的市场需求。
大排量V30D520柱塞泵已上线
德国品质 高效耐用
V30D520泵的流量与转速和排量成正比,调节斜盘倾角可实现排量的无级调整。520cm³/rev的大排量,带来更大的输出功率,可实现更强的动力性能,使得机械、设备从容面对复杂工况,并显著提高工作效率。
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技术参数
高压也是该泵的一大特点,额定压力为400bar,瞬时最高压力可达450bar。同时,V30D520泵采用通轴驱动形式,结构紧凑,可实现更高功率密度比的突破。
4大理由告诉你
为什么选择V30D520泵
高效稳定:
- 采用高强度旋转体组件,降低噪音和脉动,提高效率。同时,滑靴静压支撑设计可最大程度降低接触应力,从而提高旋转体组件的可靠性。
- 静压斜盘轴承则可减小摩擦力,降低泵的颤振,提高响应速度。
- 球面配流盘可实现缸体和配流盘最佳接触,并提高自吸性能和旋转稳定性。
可靠耐用:
- 采用重载轴承以确保工业领域所需的高可靠性、长寿命需求。
- 双金属滑靴相比传统全铜滑靴强度更高,拉脱力提升30%以上,且抗污染性更强。
- 优化流体通道设计,对前后轴承进行充分冲洗散热,使整泵耐用性得到提升。
简化设计:
- 尾部可串联其他泵,可实现100%额定载荷的通轴驱动。
- 安装灵活,位置连接方便。
简化设计:
- 带有可视摆动角指示器。
- 可选配角度及压力传感器,不仅反应更快速,而且还可实现更精确的压力和流量控制。
- 得益于模块化的设计,通过在泵上集成不同类型的控制单元,使得该泵具备多种变量控制形式。
集高效、高可靠、长寿命、低噪音和控制功能丰富等优点于一体,V30D520泵可广泛用于盾构机、锻压机、旋挖钻机、超大挖、锚绞机、挖泥船、液压泵站、测试台等机械设备。
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压力是液压系统最重要的指标,没有之一!
对于液压工程人员来说,可能每天都会面对压力测量的问题,请问,您在用什么仪器测量压力呢?
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● 通过USB口与电脑数据传输
● 内置可充电锂电池
● 操作简捷,无需专门培训
● 德国原装、品质保障
德国出厂标定证书
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测量精度: ≤ ± 0.5%FSO
测压范围:从-1--16 bar到0--2500 bar
(16bar,25bar,40bar,60bar,100bar,160bar,250bar,400bar,600bar,1000bar,2500bar)
显示单位:bar, PSI, k Pa, MPa (可切换)
使用温度范围:
介质温度:-40 ... 125 °C
环境温度:-10 ... 50 °C
储存温度:-20 ... 60 °C
工作寿命长:
可以承受1亿次压力负载(pN ≤ 600 bar),是的我们没有写错,是1亿次
使用特征:
该型号配备8 GB数据存储器,并配有Micro USB连接器
数据传输速度DM 80-UMS符合USB 2.0标准,连接的PC/笔记本电脑将其识别为外部内存 ,DM80-UMS内置可充电锂电池,一次充电持续使用 20小时
可以设置测量值存储速率:每10 ms/100 ms/1s/10s
可以通过使用“rec”键,来进行数据记录
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通过USB 传输,计算机将数显压力表视为外部存储器,无需特殊软件即可非常简单地读取存储数据(. csv文件)。
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过去、现在和将来
原文作者:Andrew Plummer
电液伺服阀——
翻译:腾益登
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- 挡板由力矩马达驱动,可以限制通过喷嘴的流量(图2b);挡板行程~0.1mm。也可以用单个喷嘴(图2c),其只能用于调节阀芯一侧的压力。但是由于液动力的不平衡,其对力矩马达有更高的要求。
- 第一级形成H型液压桥式回路,其中一对喷嘴是可变节流器,当挡板偏转的时候,会在阀芯两端产生压差。
- 反馈弹簧杆带动阀芯移动(行程大约~1mm),直到挡板的反馈力与力矩马达的力相平衡,挡板将再回到中心位置。
图1 两级喷嘴挡板伺服阀
到2016年为止,第一个关于两级电液伺服阀的专利已经过去了70年,而双喷嘴挡板伺服阀专利的授权也过去了60年。本篇文章主要回顾在那个时代关于伺服阀的一些设计,特别两级电液伺服阀。单级阀,也就是直动式或者比例阀的发展,在工业上而不是航空方面的应用,也做了简单回顾。接着,讨论了目前关于伺服阀技术的一些研究,特别是压电驱动以及增材制造。电液伺服阀—过去、现在和将来
图2 喷嘴挡板先导级元件
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介绍
摘要
伺服阀是闭环电液运动控制系统的主要元件。“伺服阀”是指主阀芯位置与电信号成比例,而阀芯运动是由内部液动力驱动的。阀芯的运动改变节流口的大小,因此控制了流量;然而,流量取决于节流口压差,除非使用了压力补偿器。最常见的伺服阀设计就是带机械反馈的两级喷嘴挡板伺服阀(图1)。
主要元件有:
- 力矩马达作为电气与机械的转换器,由弹簧管支撑,其无摩擦偏转,隔离了力矩马达与液压油(图2a)。
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伺服阀既是一个功率放大器,也是一个电气与液压的转换器。电气输入功率一般约0.1W,经过先导级放大之后,液压输出功率约达10W,经过主阀芯转换之后液压输出功率可达10kW。因此阀的功率放大因子达到105。对于一个三级阀,小阀芯驱动大阀芯,且带电气位置反馈,可以进一步带来另外100倍的功率放大。如果是4级阀,放大因子也是同此道理。
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发展历程
初期的电液伺服阀主要是为军事用途而开发,如用在二次世界大战的自动火炮瞄准。这类伺服阀典型的包含了电磁驱动阀芯,并带阀芯弹簧对中。主要用于流量控制,但是控制精度很低,响应也很慢。Tinsley工业仪表公司(伦敦)申请了第一个两级伺服阀专利(图3)。电磁铁(34)驱动第一级带弹簧对中的阀芯(47),其驱动一个旋转运动的主级(51),通过凸轮(54)把其位置反馈到第一级,反馈弹簧(59)把位置转换为力。
伺服阀在20世纪50年代得到了迅勐发展,主要是因为航空工业(特别是导弹)的需求在驱动。技术状态的发展和产品的系列化都取得了长足进步。1955年,在美国的Bell,Bendix, Bertea, Cadillac Gage, Drayer Hanson, GE, Hughes, Hydraulic Controls, MIT, Midwestern Geophysical Labs, Honeywell, Moog, North American Aviation, Peacock, Pegasus, Raythoen, Sanders, Sperry, Standard Controls 和Westinghouse等公司,伺服阀被制造(至少是样机)出来。大家意识到,单级直接驱动电磁阀主阀芯仅限于低流量,主要是因为电磁力过小,不足以克服摩擦力,惯性力以及液动力。增加电磁执行器件的尺寸固然可以提高电磁力,但是由于电磁元件质量的增加以及更高的线圈电阻都会减小动态响应。
两级阀主要使用喷嘴挡板或者更小的滑阀作为先导级,虽然当时射流管已经出现,但被认为响应慢一些而主要用于工业而非航空用途。喷嘴挡板阀,无论是单喷嘴还是双喷嘴,从1920年之后,都已经很好的应用于气动控制系统,如Foxboro公司所制造的。第二级(或主级)有时采用弹簧对中,或者由内部的反馈,驱动主阀芯,使其与电气输入信号成比例。主阀芯位置反馈要么机械的,通过反馈弹簧杆加载电磁驱动力(力反馈),或者电气上即主级阀芯上使用位移传感器。液压反馈,通过负载压力与第一级压力的比较,用于压力控制应用。
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部分制造商两级流量控制阀的清单见表1。由表可见,不同制造商,其电磁驱动、先导级和主级反馈等,都不是完全一样的。其中一些在图4和图5中解释。
图3 Tinsley1946年发明的两级阀
电磁铁 (34); 先导级阀芯 (47); 主级 (51); 反馈凸轮 (54); 反馈弹簧 (59)
表1: 1955年开始的伺服阀设计
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工业阀
液压控制阀的最初设计是在MIT,并在由Blackburn,Reethof和Shearer合著的书上有详尽的描述。这本书是在50年代,由MIT员工给工业领域的工程师培训的一个课程。这种阀显示,电气位置反馈可以做得很有效,因此也带动了扭矩马达的发展。
Cadillac Gage FC-2 阀 (图 4b)值得我们注意的,它是两级阀的先驱,后来也成为了设计标准:它在先导级把力矩马达与喷嘴挡板结合起来(虽然是单喷嘴),主阀芯的机械力反馈采用反馈弹簧杆。
Moog阀(图4a)最初由W.C.(Bill)Moog在康奈尔航空实验室(Cornell AeronauticalLaboratory)设计,并用于航空与导弹发射控制应用。Moog
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带来了大量实际的提高。通过弹簧管支撑力矩马达,使得弹簧管偏置时更轻,摩擦力更小,减小了阀的阈值,提高了分辨率。1953年Moog获得了此项专利之后,又开始申请其它方面的专利,即改变单喷嘴设计的缺陷,提出了采用双喷嘴挡板的机构,以消除其对供油压力的敏感。
一个通常的故障就是磁性颗粒被油液带入聚集在力矩马达,这在Series 2000阀上第一次得到了解决,即通过把力矩马达和油液隔离开来。贝尔航空(BellAerospace)在1953年申请了此项专利。
到1957年为止,约另外17项阀的新设计出现了,并被美国空军评估,包括制造商Boeing, Lear, Dalmo Victor, Robertshaw Fulton, Hydraulic Research, Hagan和National Water。两级双喷嘴挡板阀开始占据市场主流。需要注意的是,喷嘴挡板的结构比先导级采用滑阀的结构制造上更便宜,因为所有先导级的滑阀都需要采用颤振频率克服摩擦,有时甚至是正遮盖。
下面的设计有些新颖的地方:
- Sanders SA17D – 音圈(voice coil)/双喷嘴挡板/机械力反馈:所有元件轴向布置。
- Cadillac Gage FC200 – 干式力矩马达/双喷嘴挡板/液压反馈
- Pegasus Model 20 – 音圈(voice coil)或者电磁铁/双喷嘴-双挡板/通过在阀芯端部设置小孔,实现机械位置反馈;双向对称版本(见图4c)
- Hagan – 音圈(voice coil)/ 先导级滑阀,旋转以减小摩擦/无反馈
同期反馈的技术问题主要是零漂(虽然主要原因是力矩马达的温度敏感性),喷嘴和挡板的锈蚀,力矩马达的非线性(如果设计电流过小),以及高频不稳定。当时,只有Moog和Cadillac Gage有批量生产的阀用于商用目的,Bendix也有很多阀,但只在最终客户那里进行测试。
图4 1955年开始的喷嘴挡板设计
图5 1955年开始的先导级滑阀设计
到20世纪50年代底,两级机械力反馈伺服阀已经在军事和航空领域开始应用,主要包括航空和导弹飞行控制,雷达驱动和导弹发射,以及伺服液压系统开始应用于太空火箭的发射。
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此时,伺服液压可能的工业应用也被人们逐渐意识到,大量的应用包括机床,注塑机,汽轮机,冶金轧机,以及仿真和测试工业的精密控制。一些工业阀是从航空阀改动而来的,比如“73”系列为最早的工业阀,是由Moog引入的。
工业阀必须要便宜,易维护,并包括如下特征:
- 阀体可更大,方便机加工
- 先导级独立,便于调整和维护
- 标准油口尺寸
- 内置过滤器,应对工业过滤略低的标准
Rexroth, Bosch, Vickers以及其它的液压制造商均开发了单级伺服阀,采用一对比例电磁铁控制弹簧对中的阀芯,开环控制,其与在20世纪50年代开发的单级阀类似,但是当时被航空工业应用给否决了。通过采用电气位置反馈和闭环控制,改善了控制精度以及响应时间。与比例电磁铁相比,线性力马达或者音控线圈执行器改善了线性度;80年代,用稀土磁体(Rare earth magnet)代替磁钢(Alnico magnet),克服了先导级输出力大小的局限性。这种直动式阀由Moog开发(图6),之后Parker也开发了类似产品,其具有与二级阀相当的动态响应。
表2示出了典型阀的特性,包括阀芯驱动力型式。高的阀芯驱动力不仅有利于克服液动力,加速阀芯运动,而且可以更好的克服小颗粒污染物的夹杂,从而避免卡阀。
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这些年来,各种各样的关于阀的设计被探索和开发出来,用以提高动态响应,减小泄漏,改善维护性或者提升其它相对于传统阀的优点。大部分的研究都集中在采用新的方法来改善阀芯驱动,其常常涉及到新材料的应用。
图6:力马达直接驱动,集成电子
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新颖的电液伺服阀设计
表 2: 典型4通阀的性能参数@额定流量40L/min(70bar压降)
4.1 压电效应执行器
当电场作用的时候,压电陶瓷变形非常快,但是最大变形量很小,大约只有0.15%。因此,采用堆栈方式的执行器(图7a)实际上也需要运动的放大,即使在先导级(例如挡板运动大概0.1mm)。矩形弯曲执行器(图7b)可以为先导级提供足够的位移,合理的力范围(10N~100N)。此种弯曲型式的陶瓷层厚度大约20μm,因此电压大约至50V,可提供足够的磁场强度。然而,压电陶瓷材料受制于滞环(典型的20%),蠕动,堆栈执行器长度取决
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于温度等因素的影响。由于执行器表现得像一个电容,响应速度通常受限于放大器电流的限制。在1955年关于阀的调查中,电机械转换的执行器只有电磁的方式,但也提到“压电晶体”被用于某些试验模型,以获取更好的响应。然而,到目前为止还是没有被广泛接受,由于对其抗震性能,温度变化,电气噪音等的高度怀疑,以及较难从晶体里获取足够的位移。压电晶体的阀在1955已有专利,包括压电晶体挡板用于双喷嘴挡板阀,还有传递流体的压电晶体油泵。
在1955年关于阀的调查中,电机械转换的执行器只有电磁的方式,但也提到“压电晶体”被用于某些试验模型,以获取更好的响应。然而,到目前为止还是没有被广泛接受,由于对其抗震性能,温度变化,电气噪音等的高度怀疑,以及较难从晶体里获取足够的位移。压电晶体的阀在1955已有专利,包括压电晶体挡板用于双喷嘴挡板阀,还有传递流体的压电晶体油泵。
采用堆栈方式的执行器驱动阀芯需要一些运动放大。比如采用静压变压器,内充硅橡胶并带有一定的面积比率。相位滞后-90°的带宽频率可达270Hz,并且在阀芯两端采用两个反向的执行器以减小温度敏感性(图8)。机械放大采用连杆的方式(图9)。
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采用压电执行器代替二级阀中的力矩马达在众多的研究中均有报告。图10,该伺服阀采用机械反馈阀移动挡板。图11,一种航空伺服阀,带反馈杆,采用矩形压电陶瓷弯曲执行器来驱动偏转装置,发明者认为其在射流管处只会产生更小的液动力。与力矩马达相比,其被认为压电陶瓷弯曲执行器可以更好加工,更好测试,以及具有更好的重复性。在最近的一个样机中,环形执行器被用于先导级。先导级是迷你阀,带正遮盖以弥补泄漏。采用电气位置反馈的阀见图12。
图 9:阀芯运动,带机械放大压电堆栈运动
图7:压电效应
图10:压电堆栈,用于两级阀
图 11:压电矩形弯曲执行器,射流管两级机械反馈阀
图 8:阀芯运动带静压放大压电堆栈运动
另外一种采用压电陶瓷堆栈工作原理的阀如图13。先导级的4个节流口构成H-桥式回路,且均是可调的,采用汽车燃油喷射,带40μm行程,-90°的带宽达到1kHz以上。
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结论
图 16:AM制造阀体细节
图 12:压电环形弯曲执行器 先导阀芯 两级电反馈阀
图 13:独立的压电效应控制 先导级H桥式回路节流孔
图14所示的是另外一种提高直动式阀的快速响应的新理念。采用堆栈技术,阀芯阀套移动范围+/-20μm,相当于传统的线性力马达+/-1mm的移动距离。因此,即使在高于60Hz以上的频宽,也可以实现很精密的流量控制。
图 14:双作用阀 高频响 长行程执行器
新的方法。AM可以用以减轻阀块的重量,更重要的是提供设计者更多的设计自由度,因为不需要考虑一些加工制造的约束。例如图12所示的压电效应阀,采用激光熔融技术,用钛合金制造阀块。图15显示了最终的成品阀,图16显示的是AM阀体,图17示例了CT扫描阀体的内部情况。
4.2 其它的一些新设计
磁致伸缩是另外一种材料现象,可被用于创造“智能执行器”。磁致伸缩阀芯的运动也已经被测试很多年。它面临的与压电陶瓷一样的挑战,如有限位移量,滞环,温度敏感性等。
图 17:CT扫描阀体
图 15:原型 增材制造
两级的机械反馈的伺服阀在60年代开始应用于航空,以及一些高性能要求的工业领域。在70年代和80年代作为一种低成本解决方案,开始应用于工业系统,并且随着阀芯位置带反馈和集成电子的应用不断增长。
力矩马达驱动的两级伺服阀得到了极大的成功应用。在一些应用中,寻找一种潜在的具有更高动态响应的压电效应伺服阀越来越多的受到重视。尽管60年来,人们没有停止对新材料,新技术的研究,但是力矩马达依然继续得到广泛使用。也许将来,会出现真正的竞争者。
增材制造,特别是在制造量不太大(例如在航空航天)的时候,消除了阀体和其他液压元件中的许多制造限制。这将使一些设计思想突破物理的限制,而加工制造的潜能将得到进一步发挥。
伺服阀的智能化。集成自校正功能、状态监测和通信能力的提高是工业电液伺服阀的发展趋势,也将在航空航天得到应用。
阀控液压系统正面临着挑战,如采用电液执行器(伺服泵控制执行器),或泵伺服变量控制的机器更节能。然而,这种系统的功率密度和动态响应远远低于传统的阀控系统,所以技术的发展轨迹依然是不确定的。
4.3 增材制造
增材制造Additive Manufacturing,俗称3D打印,给液压元件的制造带来
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在上述三种方法中,方法1是最为常用的;方法2的效果并不明显;而方法3中,由于介质黏度是受系统内部因素决定的,人为无法控制,因此没有实用价值。
所以我们今天只讨论方法1 和方法2。
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流量控制阀是一种限流装置,它不会源源不断的产生流量,它只能限制或转移泵输出的流量。
让我们切开这个针阀,剖析一下其内部结构。其内部结构比较简单,就1个节流口和1个控制节流口开度的调节螺杆。
增大节流口的开度也就是增加了过流面积A。由小孔流量公式可知,在其它条件不变的情况下,增大过流面积A,流量就会增加。
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通过改变过流面积A来控制流量
流量控制的几种方法
■ 液压贼船
上一期,我们介绍了关于流量控制的基础知识,这一期,我们将详细介绍控制流量的方法!理论上,有三种方法可以调节流量:
1、设置固定或可变的节流口
2、改变节流口两侧的压差
3、改变流体介质的黏度(流体粘度越大,管道对流体的阻力越大)
我们现在把这个针阀放到一个简单的液压系统里,来看看它对控制液压马达的转速能起到什么作用。
当操纵杆在最左侧时,针阀处于关闭状态,泵输出的所有流量都从溢流阀流回油箱,此时经过流量计F1的流量最大。
当操纵杆逐渐向右移动的过程中,随着阀针不断向上提,通过针阀的流量不断增加,液压马达的转速也越来越快。
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还是拿刚才的那张原理图举例,这一次我们不调节针阀的开度,而是让其开度保持在50%的位置不动;
然后我们调节溢流阀的设定压力值,以增加节流口前端的压力,在负载压力不变的情况下,节流口前后的压差ΔP会随之增大。
通过上面的例子可知,通过调节节流口的通流面积来控制流量是非常方便的。那么通过控制节流口前后的压差来控制流量是否可行呢?
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通过改变压差ΔP来控制流量
下面我们通过仿真来验证一下。
当操纵杆在最左侧时,此时溢流阀设定压力约为300psi,此时通过流量计F1和F2的流量基本相同。
当操纵杆逐渐向右移动的过程中,溢流阀的设定压力不断提高;
那么节流阀口前端的压力就会不断升高,而节流阀口后端的压力不变;
也就是说,节流阀口前后的压差ΔP逐渐在升高。
从流量计F2的数值可知,通过阀口的流量不断增加,液压马达的转速也越来越快。
那么问题来了,为什么节流口的通流面积A没有改变,仅仅改变压差ΔP,而流量就会增加呢?
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这是因为当压差增加后,流体通过节流口时的流速也就加快了,同一时间段内,通过的流量也就相应增加了。
在负载压力比较稳定时,通过调节流量控制阀的开度来控制液压马达的转速,是非常简单有效的流量控制方法。
但是当设备的应用工况比较复杂时,比如装载机在挖掘不同的地层时,负载是在不断变化的,即节流阀后的压力是波动的,此时我们又该如何控制流量呢?
这部分内容大家可以去负载敏感泵章节内,学习有关负载敏感阀的部分。
但随之而来的就是油液发热量增加,压力损失增加,系统效率降低。
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