液压革命 打破传统枷锁引领绿色生活

【第一工程机械网 独家报道】液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，其水平直接影响工程机械产品的质量。为此，世界各国对液压技术的发展都给予极大重视。当前，液压技术广泛结合高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、摩擦磨损技术、可靠性技术以及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。目前，就工程机械行业而言，数字液压技术和静液压技术呈现出越来越广的应用趋势。

数字液压技术

简单地讲，数字液压是将液压终端执行元件——液压缸和液压马达直接数字化，通过接收数字控制器或计算机发出的脉冲信号，实现可靠工作。数字液压元件包括数字液压缸、数字液压马达、数字阀和数字泵等。如果液压系统全部数字化，则可直接对产品进行计算机控制、智能控制、远程控制、人性化控制等。不但节省大量的中间液压元件，还可减少大量的油路块加工，降低生产成本，提高产品性能。

20世纪70年代，德国推出世界首个数字液压缸，引起世界液压界的轰动。此后，美国、日本、前苏联、瑞士以及法国等先后进行数字液压技术的研究。国内在该领域较为有影响的是亿美博科技有限公司。目前，该公司已研制成功的数字液压系列产品几乎覆盖了传统液压的所有应用领域，尤其是影响主机水平和工业自动化的高端液压领域，最典型的产品包括负载敏感数字缸、负载敏感数字液压马达和高性能负载敏感数字伺服阀。公司董事长杨世祥表示，希望可以通过技术提升将这些产品嫁接到工程机械产品上，不仅可以解决高端液压件的“锁喉之痛”，还可以制造出具有自主知识产权的高端工程机械。

数字技术、计算机技术和信息技术的高速发展，在全世界已产生轰动效应，我们应抓住这个机遇，实现中国工业的数字化革命。而数字液压系列产品的出现，正好适应了这一发展潮流。

静液压技术

在“液压”一词前面冠以“静”字，在开始时其实并非为了在液压技术中独树一帜，而仅仅是为了与更为广义的流体传动领域中的曾经译称“动液传动”（hydrodynamictransmission）相对应。但国内现在都把后一个术语改称为“液力传动”了。没有了“动液”的对照，“静液传动”就只是液压技术中采用闭式回路系统的一个特类的名称。实际上，就物理概念来说，用“静液”和“动液”来表征这两种分别以势能和动能转化为主的流体动力传动方式似乎更为贴切一些。

以闭式油路系统构成的静液压驱动装置在保留了各种液压传动所共有的控制方式灵活、布局方便、过载保护能力强等优点的同时，又具备了在由液压马达输出转速矢量及输出转矩矢量为座标轴组成的所有4个象限中无级调速和连续运转的能力。它在许多方面比纯机械传动、液力传动和电力传动都更适合对调速性能要求高、传动路线布局较持殊的中低速行走机械使用。但也由于静液压驱动装置相对于纯机械传动的稳态效率较低和目前成本较高，所用元器件的高速性能和可达到的功率级别尚不如液力和电力传动等原因，使它在大功率高速特种车辆与行走机械上的应用成果并不多。不过这种情况正在发生变化。人们正通过多种传动技术的契合，为静液压驱动装置技术注入新的活力，并将促使它的应用向更大的深度和广度发展。

数字液压技术

简单地讲，数字液压是将液压终端执行元件——液压缸和液压马达直接数字化，通过接收数字控制器或计算机发出的脉冲信号，实现可靠工作。数字液压元件包括数字液压缸、数字液压马达、数字阀和数字泵等。如果液压系统全部数字化，则可直接对产品进行计算机控制、智能控制、远程控制、人性化控制等。不但节省大量的中间液压元件，还可减少大量的油路块加工，降低生产成本，提高产品性能。

20世纪70年代，德国推出世界首个数字液压缸，引起世界液压界的轰动。此后，美国、日本、前苏联、瑞士以及法国等先后进行数字液压技术的研究。国内在该领域较为有影响的是亿美博科技有限公司。目前，该公司已研制成功的数字液压系列产品几乎覆盖了传统液压的所有应用领域，尤其是影响主机水平和工业自动化的高端液压领域，最典型的产品包括负载敏感数字缸、负载敏感数字液压马达和高性能负载敏感数字伺服阀。公司董事长杨世祥表示，希望可以通过技术提升将这些产品嫁接到工程机械产品上，不仅可以解决高端液压件的“锁喉之痛”，还可以制造出具有自主知识产权的高端工程机械。

数字技术、计算机技术和信息技术的高速发展，在全世界已产生轰动效应，我们应抓住这个机遇，实现中国工业的数字化革命。而数字液压系列产品的出现，正好适应了这一发展潮流。

静液压技术

在“液压”一词前面冠以“静”字，在开始时其实并非为了在液压技术中独树一帜，而仅仅是为了与更为广义的流体传动领域中的曾经译称“动液传动”（hydrodynamictransmission）相对应。但国内现在都把后一个术语改称为“液力传动”了。没有了“动液”的对照，“静液传动”就只是液压技术中采用闭式回路系统的一个特类的名称。实际上，就物理概念来说，用“静液”和“动液”来表征这两种分别以势能和动能转化为主的流体动力传动方式似乎更为贴切一些。

以闭式油路系统构成的静液压驱动装置在保留了各种液压传动所共有的控制方式灵活、布局方便、过载保护能力强等优点的同时，又具备了在由液压马达输出转速矢量及输出转矩矢量为座标轴组成的所有4个象限中无级调速和连续运转的能力。它在许多方面比纯机械传动、液力传动和电力传动都更适合对调速性能要求高、传动路线布局较持殊的中低速行走机械使用。但也由于静液压驱动装置相对于纯机械传动的稳态效率较低和目前成本较高，所用元器件的高速性能和可达到的功率级别尚不如液力和电力传动等原因，使它在大功率高速特种车辆与行走机械上的应用成果并不多。不过这种情况正在发生变化。人们正通过多种传动技术的契合，为静液压驱动装置技术注入新的活力，并将促使它的应用向更大的深度和广度发展。

迎接液压技术新的发展机遇期

液压控制系统向数字化电子控制转化的发展方向无疑是正确的。目前和今后的趋势都是将液压装置的控制功能剥离出来由电子电路处理，形成电子神经、液压肌肉的格局。

液压控制中复杂的液阻网络系统正逐渐为电子控制系统所取代。但如同在其他领域中的情况一样，所应用的电子技术也经历了从模拟计算机到数字计算机的发展过程。现在讲的液压装置的“数字化”，主要还是指的元件的控制接口的问题。国内外研发的大多数字化的液压元件在传力和传输功率等方面的基本功能原理并没有变化，变化的是输入的控制指令由机械方式的（位移和力值等）和液压方式（先导控制压力）转化成为了电信号。同样，液压元件中被控制的量也在由模拟型向数字型发展，如伺服阀和比例阀都是把电量转化为液阻的变化以控制流量的大小。例如多液压缸同步系统原来要用很复杂的液阻网络加上昂贵的位移传感器来控制，现在只需向通过数字阀各缸输入等量的液压微元即可；在6自由度仿真装置这样的多用户液压系统中，以液压微元进行定量控制也能有效地隔离各液压缸之间的干扰，这些都是很大的进步。

据笔者了解，将数字化原理融入除阀类元件以外的功率传输液压元件本身的结构的，目前有日本三菱旗下的英国Artemis公司研制的带有数控配流装置的径向柱塞变量泵和变量马达，采用的是以脉宽控制方式改变柱塞的有效行程。以这种元件构成的静液压传动装置已用于三菱重工研制的世界上现今功率最大的7MW海上风力发电机，2013年初已投入试运转。Artemis还将同类的元件适用于当今方兴未艾的内燃机液压混合动力汽车上，获得了很好的结果。

而谈到静液压技术，其实业内曾经出现过一些争论。

20世纪七八十年代，在机床行业中数字步进电机全面取代了电液伺服液压马达以后，这一风潮又蔓延至高端的塑料注塑机等其他原本是液压装置唱主角的其他领域，紧接着人们看到了以电动和油电混合动力汽车为代表的电能和电力传动车辆的强势发展，听到了在一些领域中对于“全电”型产品的高调宣传。一些人士开始把静液压驱动技术视为将被电力传动全面取代的“夕阳产业”。

然而，今天我们看到的是，行走液压技术，特别是静液压驱动技术在非公路车辆与行走机械领域的地位不仅没有被消弱，反而得到了进一步的加强。

笔者认为，除了材料和工艺的进步之外，近年来液压技术领域取得的3项重大的突破，是使其走向强势的重要原因。第一，静液压机械功率分流无级变速器的大批制造，使它在非公路型车辆和行走机械领域的传动技术中占据了制高点。第二，串联型油液混合动力技术的成熟，为它打开了进入技术经济壁垒森严的汽车产业的大门。第三，电控配流的高效率液压泵和液压马达的研制成功，将静液压元件技术推到了机电液一体化和信息化装备的前沿。这3个突破的共性在于它们都得益于多种技术的契合。当今世界的一个重要发展课题是低碳和节能，这需要“开源”和“节流”两手准备。而基于气体压缩吸能和液压传输动力原理的液压蓄能系统，属于目前综合效能较好而且最为实用的回收和再生能量的方式之一。在车辆与行走机械领域里，静液压驱动系统在这两手上都有很“硬”的潜质。

我有一个强烈的感觉：我们正站在一个静液压驱动技术继往开来新的发展机遇期的门槛上。包括静液压驱动在内的流体传动与控制技术在未来无疑都将具有可持续发展的广阔空间，并不断地从必然王国走向自由王国。我们应以包容的理念为之继续有所发现，有所发明，有所创造，有所前进。