工程化解读最前沿的液压技术
2021/11-12 月刊
上海液压气动密封行业协会 指定合作媒体
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液压缸还能数字变排量？
—NorrDigi智能缸
Piston Power内置增压缸
—小身材大威力
《静液压》杂志是上海液压气动密封行业协会指定合作媒体，静液压新媒体主办的期刊。欢迎行业内的您，给我们投稿！稿件内容、形式不限，可包括：技术专题、前沿技术、企业资讯、最新产品、故障诊断、闲话液压等。稿件一经录用，我们将敬付稿酬。请将稿件发送至：
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液界联盟（Hydrostatic Elite Association），是一个专注于液压领域的精英级联盟组织。致力于打造一个联通液界精英人才、优秀企业之间，形成开放、共享、共学、共创商业价值的协同平台。
通过为有效信息服务，为高效工作赋能，共同构建液界信用价值体系，助力行业信息、技术、资源的整合与对接。共同实现 “协同赋能，价值互联” 的理念与追求
i小编：王 鑫
颜海波
柴 昊
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籍 达
i主编：李春光
合作媒体
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Contents
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声明
液界资讯
工程机械万亿市场新五年，2025年电动化产品占比或达25%
液压缸还能数字变排量？NorrDigi智能缸
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前沿技术
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基于模型的电液工程——解决方案
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变排量还是变转速？电动化大趋势下的新思路
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强冷型双端面配油轴向柱塞泵的神奇之处！
eLION——抢占电动化赛道，把握转型新机遇
派克新型可变马达-V16
小身材大威力 | 这款PistonPower内置增压缸有看点
Webtec HPM110 数字压力表——带USB接口哦！
丹佛斯eSteering电液转向系统
为控制精准性犯愁？这款多路阀你值得拥有
现代车辆与行走机械采用的四种传动技术
差动变压器式位移传感器LVDT
阀芯滞环给高空车平台自动调平带来的影响
未来的数字化制造方式3D打印
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#液界联盟学院 • 精品课第十期
《液压柱塞泵维修暨故障诊断法》实战上线
本套《液压柱塞泵维修暨故障诊断法》专业课程，由三十年国内外理论与实际工作经验的同济大学硕士生导师、资深液压教培专家石景林老师授课。课程注重工程实践，应用案例源自授课导师亲历亲为的研制和实验项目。课程系统解读液压后服务市场从业技术人员的能力体系需求，从液压传动基础知识切入，介绍液压元件及开闭式系统特点及各自的适用领域，分析柱塞泵马达的典型结构和原理。课程重点解读柱塞泵的维修、装配及检验的要点与具体操作，对常用的3款进口品牌柱塞泵(丹佛斯90泵、力士乐A4VG泵、川崎K3V泵)进行了全面分析。针对液压系统的故障分析，结合压路机实际案例和实践总结，课程教授独有的快速诊断法。
石景林
同济大学机械工程学院硕士生导师
太原科技大学硕士生导师
中国工程机械学会路面及压实机械分会理事
徐州艮贞教育科技咨询有限公司 创始人
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液压基础
你的液压元件是怎么"挂掉"的？
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去掉泄油口温度还更低？
强冷型双端面配油轴向柱塞泵的神奇之处！
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素材来源：闻德生教授相关报告材料及视频
内容整理：静液压
说起柱塞泵，液界小伙伴们都不会陌生。凡是和液压打过交道的，或多或少都接触过液压泵这个元件。从莫里斯·克尔·英格比在1923年发表第一份斜盘式轴向柱塞泵的专利到现在，近一个世纪的时间里，斜盘式柱塞泵的结构并没有发生本质的创新改变。
引言
那这是不是意味着我们的泵已经完善成熟到无可挑剔的地步了吗？然而事实却并非如此。一个简单的例子，使用过柱塞泵的小伙伴们可能都被壳体的泄油管路如何布置设计，泄油压力的各种严苛使用要求搞的头痛不已。小小的泄漏回油管路，使用稍有不慎便会带来不可挽回的损失。i小编在先前的专栏文章中专题讲解过这个话题，大家可以点击如下链接查看具体内容。
【i专栏】N30：壳体压力高只会油封漏油吗【泵失效模式分析】
2020年王长江在液压泵新技术与发展趋势学术论坛上，对当前轴向柱塞泵的现状和几个亟待解决的问题做了总结，其中包括：
- 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
针对于当前轴向柱塞泵的技术现状，燕山大学的闻德生教授团队进行了深入探索并提出了自己的解决方案 —— 强制冷却型双端面配油轴向柱塞泵结构。这款新型的柱塞泵设计到底有着怎样的特别之处？Follow me...
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对于也是搞泵出身的i小编来说，听说有新设计的泵，那自然是要好好扒一扒的。第一次接触到这款新型设计泵概念还是在PTC展会上，听到闻德生教授的专题报告。而后和闻教授又进行过多次的交流，逐渐对这种设计理念有了一个全面的认知框架。
“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。
新型柱塞泵概念及原理结构
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。
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。
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，并保持了壳体内压力温度和油箱保持一致。随着转子的转动，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。
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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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：
- 组成工作腔
- 产生工作腔容积的变化
- 消除困油现象
- 有配油装置
- 尽量实现液体静液压平衡
- 保证寿命的轴承结构 高PV值
- 易于实现自润滑
- 合理的吸排油设计
- 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。
应用案例
实践是检验一切真理的标准，这条准则对于我们工业产品领域再合适不过了。这款强制冷却型双端面配油轴向柱塞泵也已经从纸面文字走进了试验室，并且现在已经落地形成系列产品。
强制冷却型双端面配油原理首先在CY泵上得到了应用。利用此原理改造25CY14-1A后型号为25KZB型轴向柱塞泵，由齐齐哈尔第二机床厂等企业生产。改造25CY14-1B后型号为25SPB型轴向柱塞泵。由天津高压泵阀厂生产。以改造25CY14-1A泵为例，如图所示为25KZB型手动变量泵内部结构原理图。
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
近期此技术也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。
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。
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即·将·开·课， 敬·请·期·待
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在国家实现“双碳”目标、构建双循环新发展格局的背景下，电动化成为工程机械绿色发展的重要方向之一，包括中联重科（000157.SZ）等国内工程机械龙头加码布局设备电动化，并推出多款电动化产品。
有专业机构预测纯电动工程机械市场将在2025年达到爆发点，主要产品渗透率或将达到25%。中联重科副总裁兼总工程师付玲对记者表示，“到2025年，公司将实现新能源产品全系列化，产品使用过程碳排放比2020年降低25%，产品能耗比2020年降低20%，实现100%绿色化工厂。十四五期间，电动化产品占比会逐年提高”。
低排、高效、节能、安全。十四五目标是生产单台产品综合碳排放减少25%。
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工程机械万亿市场新五年，2025年电动化产品占比或达25%
与会专家对实验室本年度工作进行了深入讨论，一致评价本实验室的基础前沿研究具有很高的理论学术水平，面向国民经济主战场及国家重点工程需求做出重要贡献。与会专家对实验室今后发展进行了热烈讨论，建议实验室以新一轮“双一流”建设和国重重组改革为契机，坚持以国内不可替代的流体动力特色为方向目标，进一步支撑国家重大装备需求，加强国重实验室名称方向覆盖面，突破卡脖子液压基础元器件关键共性技术，突出流体传动与控制原始创新性和国际引领性，积极做好国家重点实验室的重组改革方案。
会后，国重与会代表参观了西南交通大学牵引动力国家重点实验室，就国重实验室
2020年国家工信部发布《推动公共领域车辆电动化行动计划》，推进工程机械电动化，加快工程机械行业向新能源转型。工程机械电动化大势所趋。
钢铁行业是能源消耗大户，也是碳排放大户，减排压力很大，通过采用电动工程机械则是降低碳排放的一个重要举措。付玲举例表示，追随一张钢板的工程机械之旅，从钢板进入加工制造环节开始，要经过下料-焊接-加工-涂装-装配-调试等多个环节，成为机械产品进入市场10年使用的碳排放共约1220吨。在制造阶段碳排放仅占比1.8%，10年使用阶段占95.5%。
对此，中联重科提出的绿色发展战略，就是要实现产品全生命周期绿色化。在绿色设计方面，重点以新能源、新材料、新方法为驱动，实现产品的低碳、
流体动力与机电系统国家重点实验室第六届学术委员会 暨第三届专家咨询委员会第三次顺利召开
召开。会议采用“线上+线下”相结合的方式进行，林忠钦院士等学术委员会成员、李培根院士等咨询委员会成员、熊有伦院士等特邀专家共31人出席了会议。钟掘院士等学术/咨询委员会成员、特邀专家共19人视频在线参加了会议，国家重点实验室学术带头人和学术骨干20余人参加了此次会议。
杨华勇院长致欢迎词，对各位专家长期以来给与实验室的支持表示衷心感谢。实验室主任徐兵教授代表实验室作了工作报告，对2021年度工作进行了全面总结。
2021年12月15日，流体动力与机电系统国家重点实验室第六届学术委员会暨第三届专家咨询委员会第三次会议在四川成都
作为独立二级单位运行经验、实验设备安全管理、国重实验室与学科的关系等方面进行了深入交流。
面对“碳达峰”目标，三一重工、中联重科、徐工等各大工程机械企业纷纷布局新能源产品。在产品结构中，挖掘机、装载机和起重机是销量前三的产品，电动化产品渗透中对锂电池等需求较大，中联重科致力于系统集成化技术自主研发突破，电池、电机等配套国内产品，已和包括宁德时代等主要电池厂商展开合作。
去年两会期间全国政协委员、宁德时代董事长曾毓群提交了《全力推进工程机械和重卡等公共服务领域车辆电动化打赢蓝天保卫战形成全球产业高地的提案》，着重建议加快推广工程机械和重卡的电动化。
值得一提的是，当前电动工程机械产品尚处于起步阶段，不同于新能源乘用车，在政策支持方面仍有较大提升空间。业内人士呼吁，工程机械是耗油大户，也希望相关政策出台支持工程机械新能源车的开发。
预计2023年主要工程机械厂商均会推出其主力电动化产品;2025年将迎来电动化产品销售首个高峰期。预计到2025年，混凝土搅拌车、渣土车、挖掘机和装载机四类工程用车电动化产品销量合计12万台，渗透率25%。
引导企业走“专精特新”发展道路 工信部力促中小企业创新发展
中小企业是国民经济和社会发展的生力军，是扩大就业、改善民生、促进创新创业的重要力量。近日，工业和信息化部会同国家发展改革委、科技部、财政部等共十九部门联合发布了《“十四五”促进中小企业发展规划》（以下简称《规划》）。12月17日，在工信部举行的新闻发布会上，工信部中小企业局局长梁志峰介绍，《规划》提出，力争到2025年，中小企业实现整体发展质量稳步提高，创新能力和专业化水平显著提升，经营管理水平明显提高，服务供给能力全面提升，发展环境进一步优化。
”《规划》第一次以多部门联发形式发布，表明各方力量共同促进中小企业发展工作的体制日益健全。”梁志峰介绍，《规划》以创新与绿色发展为重点，营造鼓励和保护创新的外部环境，激发企业创新内生动力，推动绿色化改造，为中小企业可持续发展奠定坚实基础。
梁志峰表示，《规划》坚持创业兴业、坚持创新驱动、坚持绿色集约、坚持分类指导，形成了“5794”的工作思路，即5个发展目标、7项主要任务、9大重点工程、4项保障措施。
“《规划》提出建立中小企业梯度培育体系，这也是将我们现在正在做的工作延续和完善，其目的是通过政策引导和精准服务，更好地满足不同发展阶段企业差异化的发展诉求，夯实中小企业的成长路径，引导广大中小企业走‘专精特新’发展道路。”梁志峰表示。
《规划》明确，引导大型企业开放场景应用、共享生产要素、搭建共性技术平台，鼓励产业链上中下游、大中小企业融通创新。
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今年，PTC ASIA 隆重迎来了30 周年庆典并推出全新主题——“突破边界，驱动未来”，旨在以此引领动力传动行业突破固有思维的边界和认知平台的边界，使传统工业行业迸发出新发展、新创新、新融合。
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国家智能制造专家委员会由国家制造强国建设战略咨询委员会提出，工业和信息化部支持和同意设立。作为推动制造业数字化转型、智能化升级的专业性、战略性决策参谋机构，专家委将为相关政府主管部门的决策提供咨询建议。
专家委由100位来自相关高校院所、行业组织和企业的院士、专家组成，中国工程院院士李培根担任主任委员，分设战略与政策组、装备软件与解决方案组，行业应用组和标准网络与安全组。专家委秘书处设在工业和信息化部装备工业发展中心。
周济院士强调，智能制造是第四次工业革命的核心技术，也是我国建设制造强国的主要技术路线和主攻方向。国家制造强国建设战略咨询委员会、工业和信息化部共同设立国家智能制造专家委员会，将更好地发挥战略研究和咨询服务作用，有力支撑我国制造业数字化转型和智能化升级。
李培根院士表示，智能制造对于国家制造
博世力士乐在 2021 年 MINExpo 上展示赫格隆驱动技术
博世力士乐展台上展出的主要产品包括非常适合需要高扭矩和低速应用的产品和系统。博世力士乐将在 9 月 13 日至 15 日在内华达州拉斯维加斯举行的 MINExpo 2021 的 413 号展位上展示多款高性能赫格隆液压马达和其他力士乐液压产品和服务。
在全球最大的采矿业盛会上，博世力士乐将举办展览和演示，将详细介绍地该公司久经市场考验的赫格隆产品的先进功能，这些系统非常适合需要高扭矩和低速或变速的应用——从破碎机和输送机到磨机和绞车。
力士乐还将展示有关新驱动应用的详细信息以及将数据和洞察力付诸实践的前沿方法。系统演示和演示将侧重于力士乐和赫格隆技术提供的关键优势，例如：
1. 扭矩能力，Hägglunds 液压驱动系统只是保持物体运动。
2. 提高生产力：力士乐不仅在 Hägglunds 液压马达方面不断突破界限，还在力士乐已经紧凑的驱动结构方面不断突破。
3. 互联合作伙伴关系：了解如何将互联性集成到力士乐的液压驱动解决方案中，以及它如何帮助采矿设备制造商和采矿作业从力士乐的赫格隆服务专业知识中获益更多。
此外，博世力士乐还将提供有关赫格隆多款产品的详细信息。
展位参观者可以停下来与力士乐和赫格隆的技术专家进行一对一的交流，并讨论他们在采矿作业中遇到的独特挑战和要求。这些专家将能够就力士乐和赫格隆的技术如何帮助采矿作业最大限度地延长正常运行时间和提高运营效率提供实用建议和新想法。
重磅！国家智能制造专家委员会正式成立
【展后报告】PTC ASIA 2021全情回顾，您所关心的都在这里
12月8日，国家智能制造专家委员会成立仪式在2021世界智能制造大会开幕式上顺利举行。国家制造强国建设战略咨询委员会主任周济院士，工业和信息化部党组成员、副部长辛国斌共同为专家委揭牌，并向委员代表颁发聘书。
加速产学研协同、大中小企业融通创新。“十四五”期间，将进一步推动技术创新成果转移转化、促进创新资源共享、引导大中小企业融通创新。发挥大中小企业融通型特色载体作用。
业创新发展具有重要意义，专家委将恪尽职守，做好国家制造强国建设战略咨询委、工业和信息化部等交办的各项任务。同时主动工作，面向地方和行业提供战略规划、技术咨询等服务。
瞿国春表示，秘书处将在工信部、咨询委等的领导下，切实履行好职责使命，发挥好专家委的智力资源优势和高层影响力，引导各类优势资源向智能制造领域集聚，助力我国智能制造再上新台阶。
下一步，专家委将围绕智能制造装备、工业数字孪生、工业人工智能、先进工业网络等重点方向，充分发挥智力资源优势和高层影响力，积极汇聚社会资源，组织开展研究咨询、交流推广等工作，努力推动构建完善的智能制造发展生态。
展会同期举办了22个主题的27场专业论坛及活动，除了展品以外，观众可以在现场听到更多的时下热点话题、尖端的技术讲座和专业的采供配对会，为展会带来了更多的价值。
丹佛斯动力系统成立全新的新产品技术孵化事业部
丹佛斯成立了一个新的孵化部门，它由七
个业务部门组成，将为公路和非公路车辆和工业机械培育和开发创新技术。组成这个新孵化部门的业务部门代表了公司在未来几年具有最强劲增长潜力以及我们可以满足大多数客户需求的领域。孵化部业务部门代表了我们这个时代一些最重要的大趋势，包括自动驾驶汽车和数字化等战略主题。处于孵化阶段的业务部门采用尚未商业化的新兴解决方案。他们将获得专门的资源和投资，以确保成功发布。同时，处于加速器阶段的业务部门将获得更多支持，以保持和扩大市场上已有的这些高潜力丹佛斯解决方案的快速增长。
孵化部门将由丹佛斯动力解决方案领导团队的成员 Domenico Traverso 领导，而每个业务部门将由其自己的创业领袖领导。每个业务部门的组织结构将根据其成熟度级别而有所不同，并且可以灵活地适应当前和未来的客户需求。
丹佛斯动力系统总裁 Eric Alström 表示：“丹佛斯动力系统有着悠久的创新历史，这只是确保我们更快响应客户需求和市场变化的另一种方式。我们将继续投资，以确保我们成为客户的首选合作伙伴。”
丹佛斯动力系统孵化部副总裁 Domenico Traverso 在评论新部门的成立时说：“丹佛斯动力系统一直以创新为核心，建立专门的孵化部门是我们成为全球领导者的又一例证在移动和工业技术方面。我们取得了重大而大胆的进步，以确保我们优先考虑并满足客户需求。我们期待看到当我们扩大和加速这些高潜力丹佛斯技术的开发时，我们可以做出的改变。”
如今，行走机械市场对于提高生产率与性能，改善效率降低运营成本，同时减少废气和噪声排放的需求与日俱增。可持续性发展和社会责任也提出了建立更多本土零排放区域的倡议。为了满足这些需求，我们打造了从混合动力到全电动在内的非道路机械电驱解决方案。此外，我们还开发了一套700V的全新组件，借此实现电动行走机械的结构。这些组件可以提高整套电动行走机械系统的效率，降低噪音并实现本地的零排放运营。
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eLION——抢占电动化赛道，把握转型新机遇
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——博世力士乐
电动机、发电机与逆变器
- 全新的700V电动组件可以为你提供额定功率从15到200kW的电机，发电机和逆变器。组件中的永磁同步电机可以确保最高的功率密度和效率。标准版和高速版的电机可以适配于行走和执行机构不同的设计需求。
齿轮箱与泵
- 高速版的电动组件可以与改良的ROTATRAC eGFT®中心驱动线和新开发的一档和多挡位的中心驱动齿轮机构完美地配合。它可以促成紧凑的、强有力的动力传动系统解决方案。此外，作为液压行业的市场领导者，我们的优势在于可以通过结合电机和液压泵为执行机构提供先进的解决方案。凭借我们多年的工厂自动化（变速驱动装置）经验，力士乐还能为您提供先进的电液功能，从而提高效率和控制精度。
应用软件与安全
- 全新电动化组件包含对行走以及执行机构控制的模块化软件。这套模块化软件是专门为多样的电动行走机械开发的。它包含功率管理和特定的应用功能。基于力士乐“Safety on Board”的方法，你还将受益于根据ISO13849开发的功能安全。
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应用工程
- 基于我们在行走机械市场以及电动化领域积累的长期经验，博世力士乐可以为您提供在车辆设计，探索和实现解决方案方面的支持。我们的专业技术以广泛的的功能组合为后盾，可以为您开发所需的车辆结构和性能。
核心组件
- 市场正飞速地向电动化发展。我们开发了可扩展的700V电动发电机、逆变器与齿轮机构，助你完成电动化改造。
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绝佳合作伙伴
- 基于我们丰富的市场经验，博世力士乐可以为你提供融合了我们对不同应用，液压和齿轮产品的专业知识和全新的电动化组件。
具体设计
- 博世力士乐为你带来专为非道路行走机械市场设计的合适产品，包括功能安全。
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智能解决方案
- 可以实现良好的客户体验、极好的性能和系统可控制性。博世力士乐将继续为不断攀升的市场带来更多解决方案。
新型可变马达-V16
V16 排量220/270 cc
新型可变马达
- V16 系列是新一代可变排量斜轴电机。
- 我们著名的 V12 和 V14 电机系列的进一步发展。
- 新电机有 220 cc 和 270 cc 两种容量可供选择。
- V16 可能是市场上最高效的可变斜轴电机。
- 现在具有抚摸到零位移的能力。
- 这将大大节省燃料并减少对环境的影响。
- V16 高速电机在整个排量范围内提供卓越的性能、出色的效率和速度能力。
“世界上最快的”
- 世界上最好的速度能力允许客户增加他们的产量由于我们的新设计，平稳、快速和准确的控制提供了出色的机动性
- 零排量能力与世界一流的效率相结合，可提供卓越的燃油经济性和更少的二氧化碳排放
- 斜轴设计提供坚固可靠的电机，可承受高达 550 bar 的压力
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最新产品
在刚刚过去的PTC展上，小伙伴们是否在展会上注意到这款产品(如下虚线框内展示产品)。咋一看个头也不大，外形也不抓眼球，也没有什么特别之处。不过这款产品却引起了i小编的兴趣。
这款来自Piston Power公司外表平平的产品，其实是一款增压缸。不过对于搞液压的小伙伴来说，增压缸是再普通不过的液压产品之一了，就是起到增压的作用嘛，难道这款增压缸还能变魔术不成？在进一步揭秘本期要聊的产品前，和各位小伙伴一起回顾下增压缸是什么吧。
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小身材大威力 | 这款Piston Power内置增压缸有看点
这款Piston Power增压缸自然也是要遵循增压的基础原理——通过油缸面积差来实现增压。不过在这个通用原理基础上，Piston Power做出了哪些不同的看点呢？
引言
增压缸的几大看点
我们先进一段视频… 这段仅34s的视频，仔细品味会发现很多细节内容。
1. 从这段视频中可以看出，这款增压器是集成在活塞杆内 (视频中红色显示部分)。这个是与常规的增压缸有很大不同。因为其紧凑化的设计，可以在活塞杆中得以集成，而不会对油缸外形尺寸上有明显影响。
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增压缸的内部结构原理
2. 第二个看点是这款增压缸在未被激活的状态下，油液通过增压缸的旁通回路，进入油缸大小腔以正常模式进行工作。当内置增压缸被激活后，将自动进入增压状态，可谓干活增压两不误。
3. 第三个看点便是增压缸激活后进入增压状态，可以进行连续增压油液输送而不需要外接的切换控制信号 (视频中增压缸的不断摆动动作示意)。这个特点也是Piston Power增压缸的独特之处，自然少不了内部的特别设计。
4. 这款内置增压缸需要从液压油缸的活塞杆端进出油。
对于行业内的新东西，i小编从不吝啬流量去挖遍整个互联网来一探究竟。上面为大家总结的4个看点是否也激起了你的兴趣，对这款Piston Power的增压缸是如何实现干活增压两不误，连续增压的呢？为了回答这个问题，i小编也是踏遍了网络的每一个角落，询遍了行业资深专家。
从上面的图例中，我们可以略知一二。在这个看似不起眼的铁块中，可是集成了不少的功能模块：负载保持阀；高压单向阀；大流量旁通路；高低压柱塞；可调顺序阀等。
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上面的剖面图可以更清晰的展示这款内置式增压缸的内部设计结构。不得不说，小小身材，内部却大有千秋。咨询了业内专家得知：
- 实现干活增压两不误的功能，是以为内置的可调顺序阀（下图阀1）起到的作用。当油缸增压腔工作压力未达到需要增压的阈值时，增压缸处于旁路工作状态，油缸正常工作模式；当增压腔工作压力达到顺序阀调定压力时，增压缸被激活，进入增压工作腔的增压工作模式。可调顺序阀的调定压力决定了增压缸开始工作的压力点。当处于增压状态时，油缸进入慢进高压的工作状态。
- 实现连续增压流量输出的功能，是内部集成的旋转阀来完成。当增压高低压柱塞运动到极限位置后，触发旋转阀旋转，改变高低压柱塞腔进出油回路，使得高低压柱塞反向运动。以此循环往复，实现连续增压流量输出。从上图中的描述（Innovative patented rotary valve）也可以看出，这是Piston Power增压缸的核心专利技术。
增压缸的优势
从上面所述的几个看点和其结构原理，对于这款增压缸来说，Piston Power官方给出的几个可以给用户带来的价值有：按需增加推进力；提高工作效率；集成化结构降低了油缸整体重量；降低整体成本可到30%。
从i小编的理解来看，由于可以按需增压，在不需要高压力工况阶段，可以实现快进；进入高压力工况阶段，进入增压慢进工作状态，提高了系统的整体工作效率。同时在增压阶段，对于液压泵端依旧保持非增压的压力状态，即不需要选用更高压力等级的液压泵，降低整体液压系统的配置成本。
增压缸的类型
当前Piston Power推出了三种型号的增压缸产品CA100-D，CA200-D，CA300-D，分别代表了不同的通流能力。最高的增压压力达到700bar，增压比从2.0~2.8。
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- 实时时钟记录当前测量的压力、、最小值、最大值；
- 用户可以将存储的数据以 CSV 文件格式传输到 PC，在那里他们将看到与记录压力相对应的时间和日期；
- 提供对移动设备、工业液压、压缩机和过程控制系统中的油、气、水和其他压力介质的连续监测；
- 重 500 克（1.1 磅）；
- 具有背光视觉显示，操作简单；
- 屏幕同时显示信息，包括实际压力、峰值压力、电池电量和所选的测量单位；
- 前面板上的按钮用于相应地进行、调整和清除设置；
- 最大系统压力为 600 bar (8,700 psi)，适用于 -20~80 ℃ (-4~176 ℉) 温度范围内的流体，全量程精度为±0.5%；
- 可以使用标准测试点或通过永久系统连接以任何方向安装（如果需要）；
- 即插即用仪表由电池供电，=无需电气连接；
- 主体材料由坚固的锌压铸件制成，带有保护性 TPE 橡胶盖，可在恶劣环境中使用；
- 大多数内部组件是不锈钢，带有 NBR 密封件以提供 IP76 入口防护等级（IP65 数据记录模型）；
- 每个版本有四种型号（数据记录装置随附套件）：0-100 bar 或 0-600 bar （M16 x 2 端口）；和 0-1,500 psi 或 0-8,700 psi （7/16 英寸[1.1 厘米] UNF端口）
Webtec HPM110 数字压力表
——带USB接口哦！
最后，通过一段视频来一起认识一下这个创新产品的公司Piston Power吧。
静液压数字测控服务
静液压为推进国内液压与气动技术的“数智化”进程，特推出液压装备的数字测控服务。
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丹佛斯eSteering电液转向系统
助力车辆迈向自动驾驶领域
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随着工程机械车辆技术的快速发展和辅助驾驶与自动驾驶技术的崛起，在车辆实现控制的功能基础上，车辆控制与安全转向的功能也是大家关注的重点方向。
丹佛斯eSteering电液转向控制系统，以电液控制为基础，集PLUS+1控制为一体；该转向系统支持多轴车轮转向，自动导航转向，电控手柄转向，快速转向和线控转向(Steer-by-wire)等等；在转向系统功能安全方面，为您提供最安全的全套解决方案，最高可满足SIL3等级的功能安全。
安全转向系统需要通过检测外部传感器，再经过转向控制单元进行分析/运算并控制执行。在控制执行的过程中，自动转向控制技术成为了制约OEM厂商快速发展的原因之一。由于自动驾驶与辅助驾驶需要释放驾驶员的操作强度，纯机械或纯液压转向系统将不再满足自动驾驶的转向需求。
接下来，让我们一同了解，丹佛斯eStreering电液转向系统是如何构成的！
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OSPE電液轉向器
OSPE转向器采用成熟的OSP转向技术集成电液转向控制阀，可极大地简化您的液压系统架构。在OSPE具有高集成度的同时，可为您提供量身定制并经过严格测试确认并符合SIL2的高安全标准的整套解决方案。OSPE紧凑的外观可为您的安装节约空间，帮助车辆设计提高了更大的设计灵活性。OPSE转向单元满足SIL2等功能安全标准，主要针对较小流量和压力的应用相关。
- 转向安全控制器，可添加自动导航(GPS)，手柄控制转向
- 满足SIL2，Cat3，AgPLd标准
- 集成优先阀
- 转向压力可达 210 bar
- 流量可达 50 l/min
02
EHI電液轉向器
与OSPE转向控制阀相同的平台，满足当前“功能安全”的法规和安全标准，支持Steer-by-Wire转向控制技术。EHI转向控制阀为农林机械、工程机械、道路机械、自动驾驶和物料搬运等相关应用提供更智能、更安全的转向方案。
- 采用最新的线控转向(Steer-by-wire)技术
- 转向安全控制器，可添加自动导航(GPS)，手柄控制转向
- 满足 SIL2，Cat3，AgPLd 标准
- 转向压力可达 280 bar
- 流量可达 70 l/min
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EHPS電液轉向器
EHPS电液转向器满足大流量需求和阀控的应用，可使用电控手柄或自动导航(GPS)控制转向，适合应用在大型设备。如：铰接式转向拖拉机，装载机。
- 采用最新的线控转向(Steer-by-wire)技术，适合于大流量的应用
- 转向安全控制器，可添加自动导航(GPS)，手柄控制转向
- 满足 SIL2，Cat3，AgPLd 标准
- 集成优先阀，法兰采用OLS320 或 PVG比例阀
- 转向压力可达 250 bar
- 流量可达 100 l/min
04
e-Wheel 100電子方向盤之一
相比传统的液压/机械转向，eSteering电液转向系统提供3种不同操作力度的e-Wheel100方向盘，供不同的设备操作选择。
电子转向方向盘输入设备e-Wheel 100 为您提供了卓越的转向性能，为Steer-By-wire 转向故障安全应用。Mini e-Wheel 100 紧凑型方向盘为驾驶室提供更加灵活的设计思想，提高操作人员的舒适度和提升设备的生产效率。
- PVED-CLS 转向系统支持e-Wheel方向盘自由安装/拆卸的解决方案
- SIL2 合规
- 双通道CAN信号冗余通讯
- 人体工程学结构设计的提升，减少操作人员的疲劳强度
- 紧凑和健壮的产品设计
- 支持CAT 3 架构类型
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PLUS+1電控手柄轉向的選擇之二
电控操作手柄转向的选择也越来越受到更多客户的青睐，电控手柄转向给操作人员提供更好视野的同时满足更高精度的转向， 还提供更加舒适的操作体验。eSteering 电液控制转向系统在提供先进的自动转向解决方案，同时还为您的系统设计提供更多的灵活性并为您的设备带来更佳的操控性和卓越的性能体验。
- 支持CAN，模拟量，PWM 多种信号输出方式
- JS1H 电控手柄模块设计，满足多样化需求
- 手柄转向，降低劳动强度
- SIL2 合规
- 支持冗余和CAT1，CAT3 构架
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PLUS+1 DST X510/520輪角傳感器
DST X510径向轴一体传感器和X520 非接触式分体传感器更能满足您的多种方式进行安装；具有CE，RoHS ，E1 等各种认证来满足您特殊的需求。
- 冗余或非冗余通道输出，测量角度支持±30°,±45°,±60°,±90°,±120°,±180°
- 输出信号支持：模拟量，CANopen，和SAE J1939
- 防护等级：IP66/IP69K 带连接器
- 线性度：<±0.5% FS
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为控制精准性犯愁？这款多路阀你值得拥有
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液压缸还能数字变排量？
——NorrDigi智能缸
资料来源：参见文末参考资料
编撰整理：静液压
啥也不说，先上一段视频。既然从Volvo的这个奖说起，那我们先通过这段视频了解下这个奖背后的故事…
从Volvo的这个奖说起
获得此奖项的技术叫 Common Pressure Rail Hybrid System（共压轨混合动力系统 – i小编的理解翻译非官方，仅供参考哦），不过i小编关注的是这个系统中采用的液压缸方案，即大家在上面图片中看到的动臂、斗杆和铲斗的驱动油缸。从官方公布的资料了解到，正式这款“Smart Cylinder”的引入，使得系统的效率有了大幅度的提高。
这款来自Norrhydro公司的专利产品NorrDigi液压缸，到底有着怎样的神奇黑科技，捕获让一向对技术追求极致的Volvo的芳心？我们一起来深挖一下…
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这个奖项是2021年度的Volvo Technology Award，授予了Volvo集团的CE事业部 (Construction Equipment) 。从这个奖项的名字 Technology就知道，这个肯定是和技术相关的内容，并且这个技术含量还不低哦。其实这个黑技术就在上面的视频中，不知道各位小伙伴有没有看出端倪。
NorrDigi缸的初印象
NorrDigi®是Norrhydro公司的一款专利技术，主打的产品便是这款“智能缸”。
对于液压缸这个液压元件，是大家再熟悉不过的产品了。常规的液压缸由一个无杆腔和一个有杆腔构成，通过对两腔的进出油控制来实现油缸的运动控制。
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而对于NorrDigi缸的特别之处主要有两点：一是这款油缸是由多个工作腔组成，而非单一的有杆或无杆腔。咋一看从外形上看不出什么差别，内里却是大有乾坤。下图中的A,B,C,D区域都是工作腔，共4个。每一个工作容腔有一条油路连通，作为进出油的通道。再深入一点，可以将这4个工作腔分为推进腔（推动活塞的伸出）- A和C腔和阻力腔（推动活塞的缩回）- B和D腔。注意：这里的B和D腔是不相通的哦
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另外一个特点是各工作腔是由单独的进出油开关阀控制，实现各腔的独立压力流量控制而不相互干扰。每一个工作腔都配置有高压油路开关阀和低压油路开关阀，通过对各开关阀的时序控制，实现根据工况的油缸驱动压力和伸出缩回动作的流量控制。
当然，对于NorrDigi®技术，上述的油缸只是这项技术中的硬件组成部分，还有内置的传感器，芯片处理器以及控制算法等。
相比于传统的液压缸，这款NorrDigi缸确实复杂了不少。那么问题来了，对于我们搞工程的业内人来说，整这么复杂的结构，又是多个工作腔，又是一排开关阀组的，到底能带来什么样的不同价值呢？
NorrDigi缸的“72变”
能挖掘出多大的价值，首先我们需要对这款液压缸的工作原理有更深一步的认识。老规矩，先进一段工作原理的视频。
这段动画演示了采用NorrDigi缸控制两节臂的工作过程，在慢速和快速两种情况下起升和下落重物。从中我们可以获知如下几点认识：
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- 油缸4个工作腔共用HP(高压油路)和LP(低压油路) (这个可能也就是Volvo的Common Pressure Rail的名称由来了) ；
- HP和LP以蓄能器的形式呈现 ；
- 每个工作腔的高低压侧开关阀在油缸不同工作位置和速度情况下，交替控制对应的工作腔 ；
- 每个工作腔的压力和流量独立控制，协调配合精准稳定控制重物的起升和下落。
从结构设计上看，这4个独立的工作腔的有效作用面积关系为：AA:AB:AC:AD= 8:4:2:1，配合HP和LP两级压力，液压缸的驱动力可以达到24=16种组合结果。
如下组合表格中的0代表连通LP，1代表连通HP。16种不同的组合方式即如下表所示。
如下图直观的展示16种不同组合所对应的静态驱动合力Fhyd之间的递阶关系。从这个递阶图也可以看出和常规液压缸的本质区别：常规双作用工作腔油缸通过主阀的节流控制来达到速度的控制，而驱动力是随负载的变化而变化，可以说是典型的模拟控制；对于NorrDigi缸，系统中不再需要主阀，通过灵活使能各个工作腔，实现不同速度和最大驱动力的控制，在16种状态中切换，这种工作模式可以说是典型的数字控制方式。
另外，通过改变HP和LP的压力，又可以实现更多的压力组合方式，如下图。
以组合6为例，此种组合情况下，A和B腔通LP，C和D通HP。A，C腔为推进腔，B，D腔为阻力腔，A:B:C:D的面积比为8:4:2:1，从而可以计算出液压缸的总驱动力为：AD*(4LP+HP)。
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NorrDigi油缸对比传统油缸，可以省掉系统中的主阀结构，从而减少了节流造成的压力损失。高低压侧的蓄能器可以直接实现系统的能量回收，从官方公布的数据来看，可提高效率至80%。下面的视频展示了在发动机熄火的情况下，伐木机竟然还可以多次连续举升和落下重物。(注意：在第一次起升下落后，发动机熄火)
回到文章开头的故事，我们接着聊。
Norrhydro和Volvo就NorrDigi技术，正在Volvo的一款30t挖掘机上开展应用合作，来提高建筑设备的燃油效率。据了解，已经完成原型机测试。
此款机型原有的系统配置为常规的多路阀的开式系统，改造后的系统为配置NorrDigi数字变量缸的混合动力系统。具体系统框架如下。
当前NorrDigi技术的一个典型应用场景是挖掘机设备。常规的挖掘机配置是通过系统主回路中多路阀的节流作用来控制各油缸的协调动作。配置NorrDigi油缸的挖掘机从根本上改变了挖掘机的控制方案，采用分布于每个油缸上的开关阀组实现对各个油缸的独立控制。
落地Volvo的30t挖机
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NorrDigi数字液压执行器可以用来设计一种新型的液压系统，克服传统系统中的一些缺点，如无法回收动能过大的压力补偿损失。此系统可创建共压轨系统，其中所有执行器都连接到包含用于系统解耦和能量存储的液压蓄能器的压力轨。通过这种设计，压力仅施加到产生应用所需力所需的油缸面积，从根本上减少了压力补偿损失。它还能够双向能量流入和流出共压轨，这意味着动臂下降运动中的动能可以回收并存储在蓄能器中。
迄今为止，Volvo公司已经在一台30吨的挖掘机上进行了原型测试，结果表明，燃油效率提高了50%。这种改进一部分来自降低的燃料消耗，另一部分来自生产率的提高。此项技术适合用于负载惯性相对较高的机器。
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关于此项新技术在Volvo的应用，OEM off-highway专访了Kim Heybroek。来听听Kim是怎么来解读这项新技术。
参考资料：
· Norrhydro官方网站. www.norrhydro.com
· OEM off-highway. Improved Hydraulic System Design and Control Benefit Overall Machine Efficiency
· Volvo官方媒体. Groundbreaking electro-hydraulic system wins Volvo Technology Award
· Volvo Group Video. https://youtu.be/vUUmoH-DDuM
· Kim Heybroek and Erik Norlin. Hydraulic Multi-Chamber Cylinders in Construction Machinery
· Kim Heybroeka and Mika Sahlmanb. A hydraulic hybrid excavator based on multi-chamber cylinders and secondary control – design and experimental validation
· M Linjama. SECONDARY CONTROLLED MULTI-CHAMBER HYDRAULIC CYLINDER
Kim Heybroek
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▶ #好书推荐
《Simulation of Fluid Power Systems with Simcenter Amesim》
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变排量还是变转速？
电动化大趋势下的新思路
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资料来源：Hydraulics&Pneumatics | Ray Scroggins
翻译整理：静液压
变排量还是变转速？
对于搞泵的小伙伴来说，都知道泵的本质很简单，就是给液压系统提供流量。但是对于如何输出流量的话题就变得不那么简单了，这里便衍生出了千变万化的技术路径。从泵的输出流量公式可以看出 Q=V*n，要改变输出流量，只能对两个参数做文章，一个便是泵的排量，另一个是泵的转速。
小程序，小而不简单
针对如何改变泵的排量，我们已经有了各种各样的方式，例如排量控制、负载敏感控制、正负流量控制，功率控制等等。而对于针对改变转速的控制，先前在工程机械领域讨论的比较少。不过随着近些年来电动化技术的不断发展，变转速控制逐渐成为热门话题。
与由恒速电机驱动的变量泵相比，变速电机驱动的泵可以降低油耗，降低发热量和噪音的生成，并减小油箱尺寸。本期内容，我们就一起看一看力士乐，穆格、伊顿、派克、MJC、Daiken、Kyntronics公司在变转速控制方面都做了哪些探索。
随着高速控制、快速响应电机的发展和软件的改进，变速电机驱动液压泵的应用日益增长。这样的电机和软件为电机-泵组合提供了动力及对由电液控制阀或变量泵进行的系统控制的响应，同时还降低了能耗。
传统上，恒速交流感应电机已经用于驱动固定液压系统中的泵，其动力由流量和压力调节阀或可变排量泵控制。然而，即使系统没有负载，持续运行的电机也会消耗多达50% 的满载电流。此外，传统液压动力装置(HPU) 中的泵和马达通常尺寸过大，以满足最大占空比要求。相比之下，变频驱动器或伺服驱动器可以更有效地管理电机的运行扭矩和速度。电机不是以全速连续运行，而是仅以足够快的速度旋转以满足任何给定时间的系统需求。
带有变速驱动的液压系统将液压的可靠性、功率密集的优势与由电驱动而带来的的智能化和易于集成到自动化系统的便捷性相结合。由于泵的转速很容易根据流量需求进行调整，并且无论负载如何，电机都不会一直高速运行，因此能源效率得到提高。噪音也降低了，尤其是运转期间泵流量需求低于最大值。改变泵的转速进而改变流量，将输送的液压动力与机器工作循环中任何一点的需求精确匹配，无论是在运行期间、待机状态还是保持压力时。此外，由于这些系统通常需要较少的液压油，因此只需要较小的油箱，因此可以减少机器占地面积。
尽管变速驱动器通常与固定排量泵搭配使用，但在许多应用中将变速驱动器与可变排量泵组合使用会带来额外的好处。“通过将变速电动驱动和可变排量液压驱动相结合，我们可以大幅减小电机尺寸，从而降低安装成本和电气寄生损耗，”ParkerHannifin的VAS团队应用工程师RashidAidun说。
Bosch Rexroth 系统应用经理Paul Stavrou 补充说：“将高响应变量泵与VFD 控制的感应电机相结合，比单独的变速装置，可实现更高的效率和更快的系统响应。变排量泵使得将压力、泵排量和电机速度（扭矩和速度）调整到最佳工作状态变为可能，从而最大限度地减少电力、液压和机械损失。”
在许多情况下，变速泵驱动用于为移动或物料搬运设备等应用中的液压马达提供动力。然而当用于驱动执行器时，它们有同样的效果。电液执行器(EHA) 结合了机电和电液技术的最佳优势，将动力从电动转换为液压再到机械。EHA 在机床等应用中很有吸引力，因为执行器仅在系统需要时才消耗功率。它们还消除了对热管理以及油液和过滤器更换的需要。
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变速泵驱动的优势在包括机械加工和金属成型设备、塑料和橡胶机械、压铸机、纸浆和造纸机械、液压试验台、物料搬运设备和许多其他工业应用在内的应用中得到了回报。
以下是目前可用的主要变速驱动和系统的摘要。
博世力士乐方案
位于北卡罗来纳州夏洛特市的博世力士乐方面表示，Sytronix 变速泵驱动器有助于降低能耗和运行噪音。它们结合了公司的两项成熟技术，以提供强大的液压系统的可靠性以及紧凑型电力驱动技术的能量效率和动态特性。智能液压控制直接集成到电气驱动中，以根据机器的压力和流量要求调整电机扭矩。如果系统不需要全功率，控制器会自动降低泵驱动的扭矩，从而降低能耗和噪音水平。实际应用表明，使用Sytronix系统可以实现高达80%的节能。
博世力士乐的Sytronix FcP 驱动系统是低功率范围内恒压动力装置的首选。它们包括一个感应电机、一个液压泵和一个作为组件的EFC 电子变频驱动器。FcP 在与PGF内啮合齿轮泵一致的较低功率范围内运行。在更高的压力和功率范围内，FcP可以使用公司 PGH 系列的内啮合齿轮泵或其A10 或 A4 轴向柱塞泵。通过使用变量泵，尤其是在高功率范围内，可以降低电动机的扭矩和负载，从而可以使用更小的驱动器尺寸。
该公司的Sytronix DRn 驱动系统适用于中高功率范围内的恒压功率单元应用。DRn 系统由一个带有异步电机的驱动泵模块和一个作为控制单元的变频器组成。DRn 压力控制系统具有编程功能，可监控负载需求并在恒定压力下自动调节速度。
MJC Engineering方案
位于加利福尼亚州的MJC Engineering 创建了一个交钥匙解决方案，其中包括绿色液压动力(GHP) 标签下的系统集成、工程、软件技术和编程。该系统采用西门子Sinamics 变速驱动器，为内部齿轮泵提供动力。MJC 声称与传统液压系统相比节能高达70%，并且噪音降低了 20dBA，产生的热量更少，冷却要求更低，油量更少，占地面积更小。
MJC 是一家定制机床制造商，一直在寻找提高机器能效的方法。该公司求助于其长期自动化供应商西门子帮助设计新的液压动力装置。“我们看到伺服泵可以控制压力和流量，并将电能精确地转换为液压动力，”MJC总裁 Carl Lorentzen 说。“在某些情况下，完全或部分取消了控制阀的使用。”Lorentzen 随后成立了Green Hydro Power, Inc. 作为一家独立的企业，现在为其他机器制造商提供OEM 集成单元。GHP系列有两种款式：一种带有VFD 异步电机和内置齿轮泵，另一种带有伺服逆变器、同步伺服电机和内置齿轮泵。
派克汉尼汾方案
Parker 驱动控制泵(DCP) 和GVM 系列同步电机与 AC30 变速驱动配合使用，可提供卓越的控制水平，从简单的开式泵和风扇到闭环生产线应用。
位于克利夫兰的派克汉尼汾公司通过其位于俄亥俄州哥伦布的液压泵和动力系统部门提供驱动控制泵 (DCP) 技术。DCP 提供了一种协同方法，将液压动力单元、电驱动器、电机和液压泵集成在一起，以满足液压系统内的每个局部负载需求。该产品线集成了一个交流驱动单元，其中包括变频驱动器和电子设备以及感应或伺服电机，以匹配叶片泵或轴向柱塞泵或两种技术的组合。
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为了在更简单的一揽子方案中提供变速和可变排量的综合优势，派克提供了 PV plus轴向柱塞泵的版本，这是一种双排量泵，可以在两种连续可调设置之间切换。当与变速驱动结合使用时，它的优势包括降低电机和变频器的采购成本、高工作压力、高生产率和高能效。
Kyntronics方案
模块化系统从驱动齿轮泵的双向交流或直流伺服电机开始。这消除了对比例定向阀的需要，因为电机控制流量和方向。一个有益的功能是系统计算气缸盖和杆端之间的差异体积的方式。为了补偿这种差异，液压缸包括一个外置低压缸，两个缸之间形成一个腔室。该腔室包含可压缩泡沫，其作用与传统系统中的油箱相同，但泡沫不需要初始预充或任何维护。
伊顿方案
位于明尼苏达州的伊顿公司重点介绍了其变速驱动泵解决方案在机械制造、制造、石油和天然气以及机械行业的设备中的节能效果。完整的解决方案包括一个或多个Eaton 的PVM 或 Hydrokraft 可变排量柱塞泵，或VMQ 固定排量叶片泵。当与伊顿变速Power XL DG1 通用驱动器或SPX 9000 高性能驱动器的智能控制相结合时，该系统可以匹配工作点的精确负载要求。
俄亥俄州伊斯特莱克的Kyntronics 开发了一种独立的模块化执行器，它不仅可以驱动带有变速马达的液压泵，而且还结合了体积补偿以考虑活塞杆体积。通过采用一种称为电液驱动(EHA) 的技术，它结合了液压和机电执行器的大部分优点，且没有许多缺点。
EHA 通常将液压缸与控制器、电机、泵、油箱和控制块集成到一个独立的解决方案中。Kyntronics 解决方案将驱动器、伺服电机、歧管和气缸组合在一个独立的包中。Kyntronics EHA 的一个关键元件是一个活塞杆容积补偿机构，当活塞杆伸展和收缩时，它可以补偿气缸的杆端容积和盖端容积之间的差异容积。
派克还提供完全定制的 DCP 解决方案，可以结合从感应电机到伺服电机的各种电机技术，并与公司液压泵技术的多样化选择合作，包括叶片泵、斜齿轮泵和轴向柱塞泵。派克定制的现场测试控制算法管理电机的操作扭矩和速度，在机器或工作循环的任何给定点产生所需的精确、可变的压力和流量。
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一个主要的系统优势是节能高达70%。变速驱动泵不是以恒定速度运行，而是可以通过智能控制以精确匹配当前工作点的负载要求。当不工作时，它会减慢或停止机器。运行更安静是另一个优势，因为在不需要运行时减慢或关闭机器可显着降低噪音。这有助于保护操作员的听力并满足更严格的噪声法规。由于更高效的机器产生的热量更少，使用变速泵驱动制造商可以缩小或取消油冷却器。它们还减少了所需的液压油量，从而允许使用更小的油箱并有助于延长密封件和油的使用寿命。还可以缩小泵的尺寸以降低成本。由于系统可以以更高的转速运行，因此可以在不减少流量的情况下减少泵排量。所有这些优势都有助于缩小机器的整体占地面积并降低成本。
大金集团旗下位于伊利诺伊州罗斯科的All World Machinery Supply 报告说，大金的混合液压动力装置无缝集成了油压控制和变频电机技术，可以显着降低功耗。其获得专利的逆变器驱动器与大金工业制造的IPM 电机（一种直流无刷电机）配合使用，该电机使用位于转子深处的稀土永磁体来产生磁转矩和磁阻转矩。这种电磁结构实现了高扭矩和高效率，同时产生的热量低。节能混合控制HPU 专为工业应用而设计，例如金属切割、金属成型、注塑成型和许多其他用途。用户可通过键盘手动调整压力和流量设置。该公司表示，这些装置可以减少能源消耗、热量、石油需求和噪音等因素，从而得到的成本节约可提供 12至 18 个月的完整投资回报。
穆格方案
纽约州东奥罗拉的穆格公司拥有一个速度控制泵系统，与传统方法相比，该系统使机器制造商能够将能耗降低 30% 或更多。
电-静液压泵装置(EPU) 旨在结合液压驱动和电动驱动的优点。穆格EPU 是电静液压驱动系统的核心，有助于实现分散驱动系统。这样做消除了对相关管道的需要，以减少整体机器占地面积。EPU 的紧凑设计让用户可以将其直接安装到油缸上，从而进一步减少每个运动轴的空间需求。
Moog的电静液泵单元结合了以下元素将常规液压动力单元改造成更轻、更紧凑的模块化动力单元。其伺服电机驱动泵比传统 HPU 更节能，尤其是在怠速状态
由于它们的流体连接较少，独立装置大大降低了泄漏的可能性。与传统装置相比，洁净、简单的设计还提高了可靠性、维护和整体成本。电静液泵装置有广泛的应用，例如金属成型、注塑成型、压铸、燃气和蒸汽涡轮机以及风力涡轮机桨距控制。
“我们的 EPU 面向需要标准的、开箱即用的产品的公司，这些产品可以轻松集成到他们的静液压传动或新机器设计中，”穆格创新经理 Achim Helbig 博士说。“它的安装模式允许通过分配块直接安装到气缸上，这减少了安装管道的时间和成本，安装时间和维护工作可以大大简化。”
Daiken方案
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基于模型的电液工程——解决方案
这种变化是由两个主要因素驱动的工业领域的技术趋势：
电气化：由于增加对能源效率的认识，经典液压解决方案将被替换或转化为电液解决方案。这意味着液压系统将由变速电动机（例如 SYTRONIX）提供电液动力源。这将是一个跨多门学科的电液解决方案。这一解决方案必须从第一个开始的开发过程设计阶段到最终进行调试和服务阶段都需要以跨学科的方式处理。
数字化：电子和软件将被添加到液压产品和标准液压中去，这将导致衍生出越来越多的软件相关产品。因此，复杂性产品和技术解决方案将增加以及设置和特殊技能将是在开发过程中需要。除了技术趋势以上，需求不断增长实现更高的生产率、动态性和精度并行生产机器缩短了使用寿命周期成本和一般需要短时间市场将需要一种新的发展方法。从一开始的第一个概念开始，从设计阶段直至工程和调试阶段，数字孪生（产品数据和模型）变得更加重要和需要模型来实现目标。
今天，最初的设计概念通常是由早期的多技术模拟制成基于经批准的组件和系统模型。之后，该功能得到验证（数字孪生）的机器。这将有助于显著缩短开发时间以更少的努力确保适当的功能，而不是用铁和建立一个真正的原型油。甚至软件编程过程也会通过基于模型的方法缩短自动生成的软件代码相关目标系统出仿真工具链。但出于这些目的，我们必须清楚地了解什么是内容数字孪生，如图3所示。
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引言
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— —马蒂亚斯·瓦勒，
托马斯·森德尔巴赫
液数字孪生和建模
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基于模型的工程
用于简单的大小调整和配置过程，即所谓的静态模型（级别 1），如CAD 文件、EPLAN 宏和特征曲线（例如，速度-扭矩曲线或压力-油流量）就足够了。对于系统设计和验证问题，您还需要动态模型（级别 2），其中所有涵盖了相关的限制和动态。在大多数情况下它就足够了，如果系统动态近似于具有局限性的 PTn 模型为了保持简单。虽然，对于一个机器和程序模拟或虚拟
调试您需要的模型（3级）用于软件和数字控制功能也是如此。因为这样你就可以调整数字孪生的参数，这是必需的用于虚拟调试和编程的机器或系统。
这些模型不仅是特定于域的，因为合并技术。因此，流体需要机电一体化模型方法：
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模型控制（示例）
图1：基于模型的工程的动力和挑战
图2：多技术建模
3：数字孪生的定义
但是，不同的型号适用于各种需要目的如图4所示。
图4：用于特定目的的不同模型级别
在展示具体示例之前，预成功的基于模型的条件应列出工程方法：
1. 产品数据库中所有与产品从设计、生产和操作。
2. 不同用途的仿真模型和模块化模型的用例建筑。
3. 标准化接口不同的模拟工具（FMU，FMI）数据交换和协同仿真。
4. 开放式软件架构，带选件用于代码生成和软件建模。对于内部设计和开发遇到的问题更多需要详细和领域特定的模型。为了进行深入的系统分析或优化（例如流体的CFD），软件本身也要通过模拟预先测试一台 PC，这样有助于通过以下方式减少测试工作量使用虚拟负载和在虚拟测试台上处理模型。综上所述，机电一体化工程电液解决方案的过程将是使用模型进行保证和改进（见图5）
。
图5：基于模型的工程设计 - 概述
在本文中，新的工具和流程，例如早期系统仿真（多技术模型）用于设计和概念阶段为了证明这个概念以及新的软件开发和测试具有自动代码生成的进程使用虚拟原型进行验证将是描述。
除此之外，还将展示如何模型将有助于改善运营和使用新的方法和解决方案提供服务，例如自动调谐和自适应控制：新控制用于优化性能和通过系统识别和基于模型的控制，以及基于模型的状态监测磨损模型和虚拟传感器在操作过程中。
以下示例将给人留下深刻的印象关于可以从模型中取出的好处基于设计的设计方法和开发阶段。
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例子是速度可变轴向活塞泵（见图10），其中两个减速的自由度存在，为了调节油流量Q。
状况。基于深度产品知识（领域诀窍）特定测试循环或系统模型将有助于生成非可测量的信号（例如摩擦、皮带或油况见图14中的泵模型）。这些然后可以使用操作条件来监控电液系统的状况和与磨损模型或AI一起 -算法 可以生成健康指数的系统，这是预测所必需的维护解决方案。
述性分析:趋势分析和监控工作条件（传感器信号）
诊断分析:生成代表性虚拟传感器具有特定测试周期的数据（例如摩擦）或按系统/组件型号在线（数字孪生）！
预测分析:运行状况指数与数据分析基于传感器数据。具有生命周期估计基于随机方法系统模型将有助于在该era中获得更好的系统理解，也是一个有机会获得有关系统
如本文所示，数字孪生体将改变开发和工程流程从根本上说，哪些优势可以从中取出。对于产品质量和生产力，也适用于工程过程由于效率的提高。但为了建立基于模型的引擎过程
在公司中，思想上的根本性改变和工程过程是必需的。和数字孪生需要填充内容，这意味着大量的产品数据和首先需要相应的系统模型。因此，必须接受许多初始努力在长期收获之前可以采取走出新的MBE应用。但最终它值得改变，因为创新潜力巨大，数字孪生体将定义未来。
在第一次应用中，复杂的电压铸注射装置的液压系统必须设计为高动态和精确射击控制。卡伦格是系统特征是非线性的，时变和负载（过程力）是可变的。
图12：可变泵（EZ）的系统模型
图13：状态监测的定义
图6：自适应和学习控制的定义
图7：注射单元的系统结构
图 8：Shot 的气缸转速（无负载）
因此，系统模型为完整拍摄基于领域 专业知识 和模拟经验以外的知识的力士乐开发团队是创建。基于此，基于新模型的源前向和自适应控制解决方案是通过提前模拟开发和证明使用虚拟原型。
之后，新控件的 C 代码软件由MATLAB 生成Simulink，这样开发时间就可以了大大缩短。无额外在使用虚拟原型进行验证（数字）孪生），节省了大量的开发时间。如图 8 所示，控件性能比使用要好得多之前的标准控制解决方案。这意味着更高的动态、更低的过冲和稳定性实现控制整控制。另一个
图9：从MATLAB为目标系统自动生成代码
图10：速度可变排量泵（液压齿轮）
图11：变速泵的模型预测前馈
因此，泵的排量和转速将根据负载条件进行调节处理。因为存在不同的优化标准：动态、能量效率或噪音。那么挑战就在于泵排量变化 VG 有一个对压力控制和稳定性的影响。
如果压力控制正在运行，则泵排量在压力中的变化控制将对油流量 Q电机转矩引起的系统压力以及闭环的控制增益旋转引起的压降的结果角度调整如图11所示（绿色曲线）。
因此，基于新模型的前馈基于旋转系统模型的控制角泵，设计有助于 克服这些负面影响。在模型中，旋转角度的系统动态调整是通过建模实现的泵中最重要的部件：
1、 开关阀的电磁体
2、开关阀技工
3、 用于旋转角度的调节缸
4、 泵的力学
凭借对系统动态的了解基于模型的前馈扭矩和速度被设计出来了。如图11所示，压降
由 VG 降低引起（旋转角度调整100%-10%）期间压力控制可以如果新模型预测，则大大减少使用控件。该图显示了结果不同的措施：
1.黄色：适应p增益
2.蓝色：适应p增益和速度前馈
3.红色：适应p增益和速度&扭矩前馈。
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状态检测
在最后一章中，条件区域将讨论监测及其益处这可以通过系统模型来实现，这些模型是用于生成虚拟传感器信号。但首先，一些基本的定义和解释为了有更清晰的理解而给出关于状态监测。在图13中，对条件的解释给出了监控及其目标。关于状态监测方法如下三种分析必须加以区分
图14： 虚拟传感器（示例泵模型）
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结论与展望
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路甬祥 序
本书论述了行走机械对于传动装置的基本要求，分析比较了纯机械、液力、电力和静液压四种传动装置的优缺点和适用范围。
波克兰液压和静液压将于6月10日同步对王意先生的著作《车辆与行走机械的静液压驱动》进行连载，双周更新一次，敬请关注。
第四集 · 现代车辆与行走机械采用的四种传动技术
目前，能够基本满足以内燃机为动力源的车辆与行走机械传动装置的各项任务和功能要求的传动装置，主要有纯机械、液力、电力和液压四种技术及它们的契合形式。静液压驱动是其中液压传动技术中的一个分支或特类。见图2-1
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图2-1 车辆与行走机械的四种传动方式
a) 纯机械传动 b) 液力传动 c) 电力传动 d) 液压传动（静液压驱动）
纯机械、液力、电力和液压
本图仅示意性地表述了四种传动装置的基本构成方式。实际上其中的每一种又都有多种不同的组合和变型。各种传动装置中的输入端大体相同，输出端则形式多样。例如图中电力和液压传动中的电动机和液压马达即有装于驱动桥上和直接驱动车轮的两种布局。本书主要介绍了其中d的静液压驱动装置的方方面面，也从不同角度将它与其他三种传动方式进行了比较。
本书中将“纯机械传动”界定为在整个传动系统中只有机械能传输的传动系统。它不仅是人类应用的最古老的一种传动技术，而且在当今各种车辆与行走机械上仍然占据着重要地位，并为人们所熟知。
无论是液力传动、电力传动还是本书主要介绍的静液压驱动装置，其中都必然包含了或多或少的机械传动元素，或者说只是在原本的纯机械传动系统中的某一个或几个环节中由于加入了液力、电力或液压功率传输元件而成为了新的传动方式。
其中的主要差异出现在那些能够改变传动比和变矩比的环节，即元件集中配置的变速箱或分置配置的变速装置之中。在液力、电力和液压传动装置中，不仅轴、轴承和齿轮这些基础的机械零部件在各种耦合环节和元器件内部都必不可少，各种机械离合器和机械换挡的变速箱总成也十分常用。在由它们构成的无级变速（也包括机械无级变速器）的传动装置中，往往也需要利用机械的有级换挡方式来扩展它们的变矩比，而且实际上其中的大多数也只能以这种方式实现分段的无级变速。这里我们在机械传动的称谓之前加一个“纯”字，为的是强调其主要的功率流的传输过程没有转化能量形式，有异
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专题文章
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于传动链中均存在某种形式的能量形式变化的液力、电力和液压等另外三种传动技术。
但这里的“纯”字并不排斥在现代的机械传动装置中所广泛应用的液压的、气动的和电子的控制装置。反过来，所有液力、电力传动和静液压驱动装置中都必然包含有某些机械传动的环节。当人们需要在某种车辆或行走机械产品基本型号的基础上，通过选装几种不同类型的传动和变速装置以满足用户不同需求时，机械传动构件更是这些变型产品中不可缺少的中介元素。这些理念在业界已成共识，一般情况下都无须再刻意强调某个传动系统中机械元素的存在。
除了以上四种传动方式以外，在现代技术装备中的气动传动和液力、液压传动同属流体动力传动领域。气动技术在工业设备中，特别是在现代制造业和物流业的自动化生产流程设备中有很普遍的应用，在行走机械领域目前却仅限用于大中型车辆的离合器，制动器、换挡机构等的助力操控系统中，而未能进入主动力传动链。
这主要是因为常规的气动元件的传输特性和可用功率级别难以满足驱动行走装置的要求。压缩空气（或压缩气体）作为一种储能介质很早就被用作坦克等大功率内燃机的一种应急启动的制式装备，它借助与发动机曲轴联动的分配装置，将预置气瓶中的高压空气经适当降压后顺序导入发动机气缸推动活塞运动，整台发动机即如同一台气动马达一样开始运转，直到喷入燃料切换到热机循环模式工作。这种启动系统的瞬时转矩和功率可观，但视气瓶容量大小、环境温度及其他条件的不同，只能连续运转几十秒到数分钟。这也正体现了气体储能装置功率密度较高而能量密度较低的特点。因此虽然现在也出现了以瓶装压缩空气通过气动马达驱动的自行车与微型汽车之类的轻小车辆的概念样机，但其气动传动方式的应用价值完全无法与以上四种传动方式相提并论。然而对于行走驱动技术真正具有重大意义的，却是在静液压驱动系统中设置的气体储能和辅助能源装置，即以高压氮气为介质的皮囊式或活塞式液压蓄能器。
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从这个意义上来说，很多场合下“全液力”、“全电力”和“全液压”传动之类应当只是为了强调某一特点，或者某些广告式的宣传文字中的并不很严谨的说法而已。在本书中将进行比较详细讨论的“静液压机械无级变速器”，则是特指采用静液压驱动和机械传动深度契合的功率分流技术所构成的一类传动装置。
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差动变压器式位移传感器LVDT
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如众所知工业类的伺服阀和比例阀几乎无例外的使用了差动变压器式位移传感器LVDT。
因其工艺要求不高，加工容易；非接触式测量，几乎无限寿命；灵敏度比较好，很容易达到um级，甚至0.1um以上；这对检测阀芯位移来说完全是绰绰有余了。故而至今仍在广泛使用。
目前阀上主要使用交流型和直流型两种。直流型是在交流型的基础上集成调制解调电路输出需要的直流电压（±10V）或电流(4-20mA)信号。因调制解调电路也可以并入阀内置放大器上；故理解交流型的工作原理是基础，交流变压器式即存在初级线圈和次级线圈，两个初级线圈一般为串联联接因而在结构和原理上也可以认为是1个算上两个对称的次级线圈共计三个或四个线圈组成LVDT的线圈组件：因而又存在四线制和六线制等的区别。
线圈的布置和等效电路图如下所示：
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装配和调试时首先应设法使感应铁芯处于两个次级线圈的中心位置，此时初级线圈的励磁信号在两个次级线圈感应出的电动势正好相等,因为布置的缘故相位总是相反（相差180°），则叠加后输出为0，此后工作时铁芯偏向哪个次级线圈哪个感应电动势增大一个△而另一个正好减少一个△;则输出在相应的极性上变化2△。
线圈固定于耐压管上（一般选400系列的不锈钢材质），中心是通过无磁细杆与阀芯相连的感应铁芯，灵敏度较好的多为铁镍合金材质。
初级线圈接入来自调制电路的励磁信号（例如，4Vrms左右数千Hz的正弦波信号）；而来自次级的感应信号，需经过解调后再参与后续控制和使用。
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阀芯滞环给高空车平台自动
调平带来的影响
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滞环指的是直驱片式比例阀滞缓。滞环会给高空车自动调平带来不利影响，一方面会导致平台抖动，另一方面会导致自动调平精度不高，平台调平速度跟不上臂架变幅的速度，在臂架变幅的过程中，平台会不停的来回调整角度。抖动和不断的调整角度会给站在平台上的人带来比较差的感受，影响高空车的使用。
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a2（黑色曲线）：负调平角度，平台向下翻；
Pa（红色曲线）：正调平角度，平台向上翻；
Ia（蓝色曲线）：臂架角度；
Q（浅绿色曲线）：阀工作口1的流量；
I1（棕色曲线）：阀工作口1的控制电流；
I2（深绿色曲线）：阀工作口2的控制电流，
图2 中电流值是0。
Q（黑色曲线）：阀工作口2的流量；
I1（红色曲线）：阀工作口1的控制电流，图1中电流值是0；
I2（蓝色曲线）：阀工作口2的控制电流。
图1
流量突变的原因和控制电流有关，但是滞缓才是引起流量突变的导火索，没有前面的流量滞缓，就没有后面的流量突变。
滞环还会影响自动调平的精度，图2是另外一组测试数据，同样截取了一部分，横坐标是时间，纵坐标是流量；阀的控制电流；平台角度，分正负，平台向上翻表示正角度，简称正调平角度，平台向下翻表示负角度，简称负调平角度；臂架角度。从图2看，控制电流减小时，阀的流量并没有跟着减小，而是保持了一段时间才减小，流量存在明显滞环。
图2
平），当平台角度超过目标值的时候，调平电流开始减小，但滞环导致调平阀的流量没有跟着减小，调平的速度也就不会减小，快于臂架变幅下降速度，平台逐渐不再水平，平台开始上翻，如图3。
图2还可以看出，当平台上翻到某个角度的时候，调平阀的流量逐渐降下来，平台向上调平的速度变小，小于臂架变幅向下的速度，在臂架下降的过程中，平台会先达到水平，由于臂架一直变幅下降，臂架角度一直在减小，平台逐渐不平，开始向下翻，如图4。
图3
图4
滞环影响到了调平速度，从而导致自动调平精度偏低，致使在臂架运动过程中，平台会不停的上翻和下翻。
近几年片式小流量直驱比例阀成为了国内几个大的高空车主机厂青睐的对象。体积小，重量轻，控制简单，采用负载敏感系统，节省油耗，是片式直驱比例阀的几个优点。但是由于采用开环控制，比例电磁铁本身存在磁滞，再加上阀本身的液动力以及阀芯和阀体之间无法避免的摩擦，滞环就没有办法避免。而且自动调平是高空车使用最多的几个动作之一，较高的使用频率也会增加调平比例阀产生较大滞环的概率，在使用直驱片式比例阀的过程中这一点应该值得大家注意。
滞环会引起平台调平时的抖动，图1是一组测试数据的一小部分，横坐标是时间，纵坐标是流量和阀的控制电流。从图1上看，控制电流减小时，阀的流量并没有跟着减小，而是保持了一段时间才减小，滞环现象比较明显。调平阀的流量会有一个1.5L的瞬间波动，从1.1L跳到2.6L。流量突变造成平台调平速度突变，人站在平台上会感觉到平台猛地抖动一下，这种抖动在臂架全伸时非常明显，在臂架全缩时轻微。
平台自动调平精度的高低由臂架变幅速度和平台自动调平速度两种速度匹配决定，匹配得当，调平精度高，匹配不当，自动调平精度低，效果差。从图2看，臂架变幅下降，臂架角度逐渐变小，平台开始向上调平（此控制电流只控制平台向上调平，即调平角度为正，不控制平台向下调
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迈向未来的数字化制造方式
——3D打印
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Mechatronics and Automation
纵观历史，信息和制造技术是驱动人类文明发展的两个关键驱动因素：文字的创造使得人类的沟通和协作成为可能，印刷术的发明则使得信息的记录、知识的大规模普及、文明的传承更加便捷；石器、青铜、铁器的制造水平的不断升级则直接推动人类的文明形态从茹毛饮血的原始社会进入到农业文明，并更进一步地迈入近代社会。当历史的脚步进入到当代互联社会，从印刷术进化而成的（2D）打印技术和IT结合，更是极大地便利了信息和知识的传递，电子/数字化成为现实：文档、表格、图片、书籍等信息载体可以通过数字化/电子化的方式完成输入、编辑、修改、网络传送、在线协作编辑的功能，然后再通过打印设备形成纸质文档留存或者阅览；制造技术也从工业革命时的蒸汽化、电气化进展到现在的自动化、信息化，并朝着数字化、智能化迈进。3D打印技术，顾名思义，一种在三维实体上提供类似2D打印应用场景的技术，是一种数字化制造技术，某种程度上可以视为人类信息和制造技术在当代的最新进展之一。
从宏观历史发展脉络来看，3D打印技术给人以无穷遐想。然而，当人们把视角拉回到当下，3D打印仍然存在着不多问题，谈论3D打印对人类文明发展的特殊意义显得有些虚无缥缈。从最现实和具像的角度来看，目前的3D打印设备和数控机床似乎没有多少区别，诸如通用的运动系统、控制系统技术模块，为什么称3D打印是一种数字化制造技术？3D打印在制造具有复杂几何特征的零件方面确实有着独特优势，把3D打印设备当成一种特种的加工设备就可以了，为什么要强调和数字化的结合？尽管3D打印宣称有着巨大应用潜力，为什么日常生活很少见？笔者从这些问题出发，尝试谈谈自己对3D打印的一些浅陋的理解。
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- 增材制造方式同时带来了几何、材料、功能等多个方面的自由度，即可以根据需要，不同的加工位置可以有不同的几何特征、材料、形变特性和功能组合，既可以加工结构件（如工装夹具，机械零件），也可以加工具有复杂结构的功能器件（如生物器官、功能电路、传感器件等）。制造上的极大自由度使得创成式设计、拓扑优化或者按需控形控性真正成为可能；
- 增材制造方式实现了设计、制造过程和最终产品数据的同源性和统一性：即通过相关设计工具设计的数字3维模型信息、每个时刻的材料沉积和轨迹的加工过程数字信息以及制造出来的零部件的数字信息是同源且统一的。取决于具体工艺（如图2所示），3D打印工艺的原材料形态一般为丝材（加热后形成熔体使用）、粉末、墨水、液态树脂等，摆脱了传统减材制造（如数控机床）中，原材料已经以某种结构化形式组织起来（如棒料、方柱或其他简单的几何形式）导致的设计信息和加工信息（需要考虑加工基准和工序）不一致的情况。这种全流程数据上的统一性和同源性，使得整个制造系统和流程的数字化成为可能。
- 增材制造方式不需要考虑传统制造方式的工装夹具、开模、物料原始形状以及相对繁琐的加工工艺制定程序，能够实现小批量工件的快速定制，更适合个性化的消费时代。
3D打印：一种数字化制造方式
3D打印实现了从减材制造（车、铣、刨、磨、钻、镗、拉等）到增材制造方式的转变（参考图1），这一转变带来的变化是广泛而深刻的。仅仅把3D打印看成能够实现复杂几何特征的特种加工方式或者快速实现原型设计的视角是局限的（这些仅仅是增材制造带来的好处之一）。增材制造方式带来的自由度、数字化和快速定制化的优势是传统减材制造所不具备的：
图1 3D打印-增材制造（a）减材制造（b）增材制造【1】
3D打印或者增材制造的上述本质特点，和数字化制造方式的内涵和意义是一致的：3D打印设计上的自由度以及相应的设计方法，使得数字化设计成为可能；从设计–制造–产品上数据的同源性和统一性保证了全流程数字化以及以此为基础的制造系统的高效、灵活和持续改进，其满足个性化、定制化和快速响应的优势更是数字化制造的意义所在。从这些意义上来说，3D打印是一种数字化制造方式恰如其分。
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现实的层面来看，3D打印行业发展正在沿着这一路径稳步前行。正如三帝科技宗贵升博士在演讲‘’增材制造平台+生态发展模式中‘’所提到的，目前3D打印行业已经从设备销售为主的第一阶段逐步迈入到平台+生态的模式的第四发展阶段。在这个过程中，数字化的主线无疑是清晰可见的。
数字化是一个一转百转的进程，从生产制造方式到组织、商业模式无一不需要进行变革。数字化本身并不是目的，在于能够通过数字化更好地拥抱变化，应对挑战，最终在不断变化的时代持续盈利。从这个角度来看，3D打印技术无疑有着无穷的潜力。3D打印玩家更应该积极融入这一历史进程，让自己成功软硬兼备的数字化制造解决方案提供商，帮助客户应变灵活多变的需求并取得持续成功。
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从自动化、信息化到数字化、智能化的时代已经来临。这个时代正如出生在信息互联网技术蓬勃发展，步入社会的Z世代，积极拥抱变化、追求个性化、自由和灵活的表达方式，以因应信息加速流通、新技术应用层出不穷、竞争日趋激烈的社会环境。这显然和传统制造业带给人的机械、整齐划一、大规模重复生产的印象格格不入。3D打印技术的出现、发展与数字化的历史进程是相辅相成的：一方面，3D打印与机器人、物联网、人工智能等技术一样都是数字化的关键支撑技术，如果说物联网、人工智能、机器人解决的是感知（sensing）、决策（decision-making）、执行（manipulation）的问题，那么3D打印则从制造的角度使得这一数字化链条更加完整；另一方面，3D打印增材制造方式所带来的极大自由度、灵活性也需要数字化技术（如物联网、数字孪生等）的加持，以应对复杂性和不确定性，使得这一制造方式能够快速因应现实需要。
因此，数字化的大背景下看待3D打印，就不能仅仅从设备、工艺、材料等传统制造业角度去看待这一正在蓬勃发展的技术（尽管这些角度是基础和十分必要的），人们应该注意到3D打印技术作为一种数字化制造技术是如何和其他数字化技术相结合，以应对个性化、定制化的场景。事实上，业界玩家已经认识到单纯设备视角的局限性。【3】
在大的图景下来看，3D打印涉及到的是从设计–制造–后处理–使用整个端到端的生产/制造流程。玩家们必须摆脱能够打印的原型设备提供者的创业者心态，从单纯设备视角逐步过渡到打印工艺–设备、应用场景–打印工艺–设备–流程优化–制造服务提供最终过度到24/7连续性、数字化的制造方式。一方面必须打通3D打印从设计输入、打印过程、后处理到最终成品使用的整个流程中的数字链条或者数字主线（digitalthread），真正实现全流程数字化制造；另一方面，也要考虑借助数据驱动、物联网等技术，来完成诸如打印过程数字孪生、打印质量监测和预测、打印缺陷报警、设备预测性维护、工艺过程优化乃至产线调度、分布式制造的功能。
图2 3D打印的主要工艺【2】
数字化的大背景下理解3D打印
图3 3D打印过程的数字主线【4】
图4 3D打印行业的发展阶段【5】
3D打印的技术困境
3D打印提供了数字化的美好前景，相关3D打印技术和工艺近年来已经取得了长足发展，一些打印工艺也日趋成熟（如熔融沉积FDM，激光烧结
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作为进入3D打印行业不久的从业人员，个人已经强烈地感觉到3D打印作为一种新型的数字化制造方式，和数字化、智能化这一发展趋势相结合的应用前景和内在逻辑是明确存在的。本文从个人观点的角度阐述了自己对3D打印行业的一些浅陋思考和认识，这里仅仅作为个人记录之用，未来希望随着对行业的认识和理解不断加深，能够有着更为深刻的洞察。3D打印虽然展现出了令人激动的应用前景，但仍然存在着不少技术问题有待解决。如何把这一前景变为现实，需要行业从业人员、工业界和学术界继续思考和研究。
SLS等），逐步推向工业生产。然而，对于普罗大众或者一般制造从业人员，3D打印仍然是一个相对陌生的概念，人们日常接触的消费品或者工业制成品中3D打印的身影只是零星可见，目前也只在少数几个领域有相对成熟的应用解决方案，在更广泛的工业领域仍然处于普及概念、零星渗透，成熟的应用解决方案付之阙如的状态。3D打印作为一种新型的制造方式，其发展阶段虽然已经度过了早期概念炒作、市场投机、非理性乐观的阶段，但其发展仍然面临着不少困境。单纯从技术的层面上来看，笔者个人观点认为，3D打印的发展困境主要来自两个方面：
- 一方面，3D打印本质上仍然是一种制造方式，这种制造方式本身必须满足打印质量（几何精度、力学性能或者诸如导热、导电等其他方面的特性）、效率、成本、重复性、成功率以及一致性等方面的要求。然而，材料结构-工艺过程-打印性能相对较为复杂的关系仍然需要不断深入，一些工艺目前能够打印的材料仍然比较受限，工艺本身的几何精度、表面粗糙度、打印强度、效率和速度、打印件使用性能等方面存在着固有限制，一些打印过程用的材料或者工艺环境成本过高、工艺过程参数在线感知、过程闭环控制等方面的问题比较突出；
- 另一方面，3D打印在几何、结构、材料等方面的极大自由度以及整个工艺过程涉及到的复杂物理/化学过程，大大增加了从设计、制造到应用的全流程数字化难度，导致3D打印的应用门槛相对较高。在诸如面向3D打印/增材制造的设计方法DfAM、不同工艺类型的特点（如尺寸、成本、效率、精度、强度、材料等）以及适配的应用场景挖掘、3D打印设备操作与工艺调节、后处理工艺、设备-工艺过程在线感知、互联互通和以此为基础的工艺规划、预测性维护乃至自主运行等方面的认知和行动有待进一步加强。
总结
值得注意的是，相比3D打印，减材制造或者成形制造有着自己适合的应用场景和独特性能优势（在某些应用场景下甚至是无法取代的），也在迈向数字化、智能化的过程中。
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液压元件都是怎么被咱们玩儿坏的！当你拆开液压元件的包装，并将它们安装到液压系统后，只要液压系统开始运行，那么液压件的磨难就已经开始了。
你的液压元件是
怎么"挂掉"的？
1、因磨损而磨损：这话听着奇怪，该如何理解呢？新液压元件中的摩擦表面还需要磨合，可能存在一些硬碰硬的摩擦，就算有润滑油也无法完全避免。这种磨损在设备运转一定时间后，当原先不平整的表面被磨平之后，情况会有所好转。
2、粘附磨损：当摩擦副的两个表面由于缺乏润滑而进一步摩擦时，它们很可能会因摩擦而产生大量热量，如果热量达到一定极限时，那么两个表面很可能被焊接在一起了。
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3、疲劳磨损：这种磨损形式通常发生在齿轮和轴承上。不均匀的受力或者是偏载严重就会导致摩擦副接触表面变形，严重的会导致开裂和脱落。
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对于任何液压系统来说，尽量减少这些类型的磨损可能带来的影响非常重要。否则将花费大量不必要的费用并损坏您的液压系统。
4、侵蚀：这种情况一般会发生在存在大量硬质颗粒的地方。类似于研磨后的浆液，由于颗粒均比较细，它们能够以很高的速度进入各个元件的摩擦副之间。随着时间的推移，摩擦副两表面之间会得到类似于抛光、甚至是被腐蚀的表面，最终导致摩擦副之间的间隙增大，泄漏增加。
5、气穴现象：空气或油蒸气的气泡形成后，在高压下爆裂。这种爆破力足以使钢铁表面产生凹痕。
6、腐蚀：最常见的就是生锈。当液压油中由于温度变化或者是不当操作而混入一定量的水时，或者是当液压油因为高温分解而产生一些酸性物质时，情况会更糟。因为酸也是会侵蚀金属的。
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