電子技術與液壓技術分析

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電子技術與液壓技術是一對矛盾的兄弟，一方面，電子技術的進步，特別直線電機得出現，使得液壓技術又多了競爭對手，而且在許多方面都對液壓技術造成了影響，另一方面，電子技術與液壓技術的結合，又拓寬了液壓的應用范圍，也提高了技術水平，當前電液結合的液壓元件是液壓技術發展中的一個亮點。下面的材料是一些電液結合方面的資料，希望對大家有所幫助。
近來，流體傳動技術借助和移植了電子技術、計算機技術、自動控制技術以及新材料和新工藝等后取得了顯著成果。尤其是電子、IT技術和流體傳動技術的相互融合，更使其提高了與電機傳動的競爭能力，取得新的活力。
 一、電液伺服閥和比例閥的性能不斷提高
    電液伺服閥和比例閥是在電液伺服比例系統中將微弱的電能轉為大的液壓能量的輸出，是該系統的關鍵元件。它決定系統的精度、頻響和工作可靠性，因而自它面世以來，世界各國都對它的研究開發給予了足夠的關注。特別在對產品的動態響應、控制精度及工作可靠性（耐污染能力）等方面取得不少成果。
 1. 電液伺服閥產品
1.1 MOOG 
A. 直動型高頻響電液伺服閥 
    該閥門內置線性永磁式力馬達驅動閥芯運動，閥芯的位移由位移傳感器進行檢測，內置式電子放大器對主閥芯進行閉環控制，該閥的特點是：低泄漏、無先導級流量、能耗較低；閥芯驅動力大，永磁式力馬達的驅動力為電磁鐵的2倍，抗污染能力強；動態響應好，由于力馬達自然頻率為250Hz，使閥的動態性能好，且閥的頻率與系統壓力無關；低滯環、高分辨率、重復精度高；當斷電和緊急停車時，閥芯可自動回到空位，使負載于安全狀態；為提高使用壽命，防止閥芯節流邊磨損，一般使用時要求過濾精度為10μm（β75）。
例如MOOGD633/634系列直動型電液伺服閥，其主要參數為：流量范圍：3.8～100 L/min（7.0MPa閥壓降）；zui大工作壓力：35MPa；分辨率<0.1%；滯環<0.2%；頻響：40～60Hz（±100%輸入信）。
B. 先導級為射流管的雙級電液伺服閥 
    多來一直生產噴咀檔板型雙級電液伺服閥，該閥具有高頻響、高精度等性能，但是耐污染能力差，要求油液清潔度高。zui近發展了先導級為射流管的雙級電液伺服閥。該閥動態性能好，耐污染能力強，主閥芯位置用位移傳感器進行電反饋，由內置式電子放大器對閥芯進行閉環控制，具有故障保險（Fail-safe）功能。當出現意外斷電故障時，可保障機器設備于安全位置。zui低先導級的控制壓力為2.5MPa，這一優點可使該閥應用于汽輪機之類的低壓控制系統中。
C. D660系列伺服比例閥 
    的D660系列伺服比例閥可用作二通、三通、四通和五通節流型的流量控制閥，適用于電液位置、電液速度、電液壓力和電液力控制系統中，具有很高的動態響應特性和可靠性，廣泛應用于各種注塑機、中空成型機、壓鑄機、壓力加工機械、造紙和木材加工等行業。其主要性能：流量范圍30～1500 L/min（1.0MPa 閥壓降）；zui大工作壓力35.0 MPa；分辨率 <0.2%；滯環<1.0%；響應時間12～42ms；工作壓力為21.0MPa。
 1.2 日本油研的直動式電液伺服閥 
    該的內置放大器直動式電液伺服閥L5VHG系列，只需用24V電源輸入一個0～±10V的指令信便可獲得高精度的液壓控制。該閥由小型強力馬達驅動閥芯，閥芯位移用差動變壓器進行檢測，內置電子放大器進行閥環控制。LSVHG-03EH型的主要性能是：額定流量180 L/min，工作壓力35MPa，滯環死區<0.2%，頻響80～100Hz（±25%V輸入，相位滯后-900），帶有故障指示信（在14 MPa條件下的試驗結果），耐污染能力強（NAS10級）。
 1.3 Bosch-Rexroth的電液伺服閥
    Bosch-Rexroth在日本東京IFPEX 2005展會上展出了品種齊全的電液伺服閥。其中內置電子線路的高頻響伺服閥采用直線式電磁鐵驅動閥芯，由差動變壓器檢測閥芯位移，電子線路控制組成閉環系統。4WRPEH系列直動型伺服閥中包括：4WRPEH-6 額定流量為2～40 L/min（共六種規格），頻響120Hz（在-900，±5%輸入，31.5MPa時）；4WRPEH-10 額定流量為50、10 L/min， 頻響60Hz（在-900，±5%輸入，31.5MPa時）。
 2. 比例控制閥產品
    比例閥具有價格低，耐污染能力強等優點，但與伺服閥比頻率響應性能差，一般只用于開環系統。為了使其能用于高響應、高精高的閉環系統，各開發了高頻比例控制閥。
 2.1. MOOG產品
    MOOG生產的D680系列伺服比例閥采用了高性能直動式伺服閥作先導級，降低了先導閥泄漏，提高了閥的動態性能，主閥芯位移用位置傳感器檢測，內置式電子放大器對主閥芯位置進行閉環控制，使用方便。其主要性能： 流量范圍30～500L/min（1.0MPa 閥壓降）；zui大工作壓力35.0 MPa；響應時間11～14ms；分辨率 <0.03%；滯環  <0.2%；工作壓力21.0MPa。
2. 2 Bosh-Rexroth 
    開發了直動型高頻比例閥4WRSE系列，采用高頻比例電磁鐵驅動，閥芯位移用電反饋，內置電子線路實現閥芯的閉環控制，具有良好的頻響特性80～105Hz（±10%輸入，21MPa時）。
 2．3 意大利ATOS
    生產了品種齊全的比例閥，由高精度比例電磁鐵驅動閥芯位移，由位置傳感器進行檢測，內置電子線路實行閉環控制，頻響接近一般電液伺服閥（25～60Hz，100%閥行程）。但同時還保留了比例閥的特點，比如耐污染能力強，不需要很精細的濾油器，高可靠性、易維修、維護費用低等。
電子技術與液壓技術分析
 二、 發展電子控制液壓變量油泵，實現節能，提高精度由電子控制裝置實現變量柱塞泵的流量、壓力和功率控制。電子控制裝置主要由高頻響電液比例閥、壓力和位移傳感器、電子控制器組成。用閉環控制取代原來的開環控制，通過微理器改變微理程序，實現泵的各種控制形式，合理的功率匹配和軟啟動，并適應負荷變化改變油泵參數（如流量和壓力）。比如Bosh-Rexroth生產的ALOVSO DFEE變量柱塞泵 。
    在東京IFPEX 2005展覽會上日本油研展出了帶閉環控制和開環控制的變量柱塞泵，具有良好的節能效果。它們是A系列04型電液比例負荷傳感型和A系列04E型電液比例流量、壓力閉環控制型比例變量柱塞泵。
    A系列04E型變量柱塞泵是以比例技術為基礎結合電子技術和傳感技術，實現閉環控制的變量柱塞泵。通過比例閥對壓力和流量進行匹配控制，并由壓力傳感器和斜盤角度傳感器對輸出壓力和流量持續監控，使輸出的壓力和流量更，更接近實際需要的壓力和流量，所以更節能，控制精度也更高。
 三、發展電氣液壓融合系統（Hybrid系統） 
    這是日本液壓界建立的新概念，即將液壓技術、電子技術、計算機技術和電氣技術相融合，簡稱Hybrid系統。它是高速變頻器（電機）和AC伺服電動機驅動定量泵的可變速的控制系統，在日本這類系統已經商品化。當執行器不工作時，電機轉速以低速運行或停止運行，可以大量節省能量消耗，還可降低噪聲和系統溫升，油箱的容積和用油量大大減少，下面介紹幾個產品：
 1．日本大金（DAIKIN）生產的SUT高壓液壓單元 大金以生產變頻空調*，他們將變頻空調技術移植到液壓工業，先后開發了高速變頻器和IPM節能電機。IPM電機驅動系統采用了新材料硅鋼片和稀土類磁鐵，驅動原理除了磁性扭矩外也利用了磁阻扭矩。在整個工作范圍內比異步電機效率高、速度精度高、沒有滑動、指令同步運轉、不受負載影響、扭矩特性優良，即使低速時扭矩也不變小。*AC馬達，比異步電機加普通變頻機稍高。
    大金的SUT高壓超級單元融合了大金*的率IPM電機驅動系統和液壓泵切控制技術，具體優點包括：通過4種模式的P、Q設定值進行選擇，簡單實現了多級壓力、流量控制；節能率達到50%（保壓時21MPa）；低噪聲60dB(A)（21MPa保壓時），在全負荷運轉時噪聲也在70 dB(A)以下；系統溫升小，油箱容積小，用油量少；可減少大量閥門，減少系統阻力和漏油點，減少漏油機率。
 2．日本油研生產的1H伺服控制單元 
    該單元由AC伺服馬達、柱塞泵、油箱及液壓控制回路組成一體的小型節能低噪聲液壓裝置。根據伺服電動機的轉數控制油泵的輸出流量、壓力，配置帶位置傳感器的液壓缸及控制器可以構成簡易的位置、速度、壓力、閉環控制系統。其主要特點包括：節省能耗，在保壓時系統消耗能量為老系統的1/10；噪聲低，在壓力控制時，油泵回轉是為了補償油壓內部泄漏，油泵在低速回轉時噪聲很小；在流量控制時，油泵轉數主要滿足主機所需的流量，在低于額定zui高轉速下工作，因而噪聲較小；小型化，由于系統發熱小，油箱容積小，因此由AC電動機、油泵、油箱、液壓控制回路組成的一體化單元，實現了小型化，同時可裝于主機上。
3．川崎電液融合系統（Electro-hydraulic Hybrid System），川崎ECO伺服單元  該系統是由帶有壓力和流量反饋功能的控制器、變頻器、感應電機、K3VL軸向柱塞泵、閥門、執行器及壓力和位置傳感器組成的閉環控制系統。其特點是：高壓、大流量（zui大工作壓力35MPa，排量22～140cm3）；適應環保要求，采用兩級切式液壓泵和變頻電動機組合，實現了節省能耗和低噪聲運轉；由于配置了控制器，使之成為高精度的電液控制系統；應用于中小型壓機、機床、試驗裝置及各種產業機械用液壓源；油泵排量22～140 cm3/r（五種規格）；zui高壓力35MPa；電機容量 11～55kW（五種規格）。
四、適應PLC控制和總線連接
1． 低能耗電磁閥產品
    在東京IFPEX 2005展會上，各展出了低能耗電磁閥產品，努力降低電磁向閥的能耗和滿足現場總線接口的要求。 低保持電流的小型電磁閥。日本TOKIMEC展出的DG4VL-3和DG4VL-5小型電磁閥的保持電流分別減低到6W和7.5W，是驅動電磁鐵功率的1/4（保持電流為向后使閥芯保持位置所需的電流）。
    TOKIMEC生產的DG4VC-3和DG4VC-5微小電流控制的小型電磁閥的控制信為24V、10mA；內置半導體開關，PLC可控制，不需外部繼電器，從而可節省開關柜尺寸；適應總線M12接口。
 2．氣動元件
    氣動技術是自動化*的重要手段。近來的發展動向是向小型化、低能耗、精度化、組合化、高速化和潔凈化方向發展，尤其是氣動系統的潔凈化和低能耗等促進了半導體工業和制藥工業的發展，一些展覽會上更充分顯示了氣動技術的發展。
2．1．小型化、低能耗電磁閥
日本SMC開發的SO70電磁閥，閥寬7mm，重量僅5g（閥單體），消耗電力0.35W（標準），采用節能回路時為0.1W，流通能力Cv0.021，工作噪聲為38dB(A)以下。  2．2．高集成樹脂氣路塊
    節省空間、配置簡單、重量輕，采用熱熔技術成功地制造出過去注射成形工藝所不能完成的立體流路。可滿足各種用戶多樣化安裝的要求，由于印刷電路板集層化，簡化了配線工件。
 2．3．適應現場總線控制的氣動元件
    現場總線可用單行方式實現信傳遞，可以簡化布線，節省大量電纜消耗，還可大大縮減復雜系統的調試、故障診斷及日常維護工作。日本SMC生產的適用于總線接口的氣動電磁向閥組GW裝置/EX510（圖18），輸入和輸出各為64個點，可適用于CC-Link、Device Net、ProfiBUS-DP的連接。SMC生產的大部分氣動電磁閥都適用總線通信系統。
2．4．Parker-KURODA的VA01系統小型直動電磁閥 該閥應用高速電磁鐵，頻率響應時間為3ms，精度為±1ms以下，壽命為2億次，發塵量甚小，10萬次向后Φ0.3μm的粒子數幾乎為零。該閥寬10mm，帶閥座重量為35g，音速流導C值為0.2dm3/s.bar。該閥可用于真空和正壓系統，不含有害物質，符合ROHS指令要求。
2．5．日本小金井推出的電磁式無活塞桿氣缸 
    為適應某些領域的需要，近來不少推出了電動氣缸、磁性無桿氣缸等產品。小金井的產品采用了獨自生產的鋁管，特點是低速性能好，可達8mm/s，帶防沖擊器，安裝方便。產品符合ROHS指令要求，不含有害物質。
 結束語
    流體動力傳動是工業自動化技術的重要組成部分，它是主機向智能化、自動化、高速化、率、高精度、高可靠性、多樣化、潔凈化方向發展*的關鍵技術。近來，由于流體動力技術與電子技術、信息技術相結合，使它產生了新的活力，提高了與電氣和機械傳動的競爭力。
    只要沿著此方向走下去，并不斷跟蹤和移植新技術成果，比如電子、信息、計算機、磨擦磨損等新技術、新工藝、新材料等成果，發揮流體傳動的優點，克服能耗大、噪聲大等缺點。作為現代傳動與控制的重要組成部分的流體傳動技術，將不斷擴大應用領域，保持強大的競爭力，并不斷向前發展。

（）傳感器儀表有限在設，原，，，可正規以及證明，原廠地證明等

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