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液壓閥進入數字化時代 ) e$ |: ~( G0 ]7 J
液壓閥是流體傳動中不可或缺的功能單元。一方面，流體傳動系統的優化升級需要液壓閥相應提高性能；另一方面，液壓閥本身的創新也給流體系統帶來了新的活力。如今，液壓閥在體積、性能、能耗、智能化、制造加工工藝等方面都有了極大的發展。隨著液壓系統與電子技術、IT技術以及網絡技術的融合，液壓閥進入了數字化時代。 ) g; N+ j$ I% m0 b2 p, N
技術與市場相互促進 % v5 K9 |: B5 R! e. L" S
液壓閥的發展應從技術與市場相結合來看，它分成三個層次和三種發展方向。首先是以技術占領市場制高點，高端市場需要高層次、高水平的技術。目前，通用的是CAN總線，這種機電液總線一體化的技術將占領未來5年以上的技術制高點。各大跨國液壓公司已經或正在發展基于這一技術基礎上的液壓閥系列產品，并用于液壓泵的變量控制以及系統的各種閥控回路上。這方面的發展以工程機械液壓產品領先，如已用于攤鋪機的液壓控制上， 這方面的跨國企業有Sauer-Danfoss的PLUS1系列產品；Rexroth也在致力于發展這方面的產品與技術。這些跨國企業在這方面已經走在前列。
第二個層面是技術與市場相結合。這是目前國際市場上一種流行的理念，即不僅僅是提供產品而是提供給用戶所需的解決方案或整體銷售理念。目前這種理念更發展為液壓銷售商提供給用戶的是增值服務，而不只是傳統的產品本身。
第三個層面是市場因素占主導，液壓閥的發展在于集成度的提高，以及大批量、低成本的生產模式。在這方面值得注意的是螺紋插裝閥，它作為液壓元件五種連接方式之一，正以更快的速度增加市場占有量。
今后的趨勢是螺紋插裝閥在擠壓板式閥的市場空間。盡管板式閥在今后幾年中仍然是市場的主體，但已不占有絕對優勢。今后插裝閥會逐步取代板式閥成為閥類的主體。這是因為螺紋插裝閥不只是一種結構形式的變化，而它還給液壓閥的發展帶來了原來意想不到的推動力。螺紋插裝閥最初是由于工程機械需要液壓閥減輕重量而產生，同時這種閥還具有重量輕、成本低、易開發、集成度高、易組合、知識專有性強、系統變化適應性強等優勢。因此它不僅為液壓閥的發展帶來更大的可塑性，也給系統的形成帶來更多的專有性。近年來有些國外液壓系統專利正是應用螺紋插裝閥而獲得的。今后二通插裝閥與螺紋插裝閥可分割閥的整個流量范圍，即二通插裝閥用于300～500 l/min以上，螺紋插裝閥用于300～500 l/min以下的系統領域。同時應該看到液壓正向42～48MPa 領域發展，要能達到這一壓力領域，閥的連接形式只有插裝式。
液壓數字閥是未來與比例閥、伺服閥相輔相爭的一個全新的新閥種。它具有價格更低、更易與計算機相接、放大驅動裝置更簡單，而且體積更小的特點。典型的應用在Sauer-Danfoss的PVG比例多路閥上已經可見，EATON－VICHERS的二通插裝流量閥專利產品也可見到。上海豪高機電科技有限公司在2006年開發出了用于31.5MPa下的高速開關數字閥，空載頻響在0.2ms以下，31.5MPa下頻響在2ms以下，達到了目前的最好水平，之所以達到這一水平主要原因是材料的突破。
我國的液壓工業經過不到五十年發展，已跨入世界前列。液壓工業應抓住改革開放大發展的機遇，企業家與技術人員要更新產品和理念，從為用戶增值的理念體現出市場競爭意識，站在市場的高峰和前列。
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0 f' t5 h" `, ]* H6 D 多路閥得到廣泛應用
& @4 u3 R [) V' V* N5 x 閥在組合成液壓系統時，有一個共同特點，就是必須給它們設計安裝閥板。安裝閥板的配合孔精度要求很高，在單件小批量非數控加工的條件下，很容易產生不合格品。那么有沒有一種不需要加工閥板，又能任意組合的能形成特定控制功能的閥組呢？這就是多路閥。
多路閥有手柄凸輪、拉桿、遙控軟軸、旋轉手柄等控制方式。其中手柄控制使用最為廣泛，即可以控制動作又可以作為應急備用。如在高空作業車中，當作業臂舉升到一定高度而控制電器發生故障時，為了保證人身安全，必須把作業臂降下來，這時只需要扳動換向手柄即可。多路閥有純電控、氣控、電液控等多種換向方式。常規的板式安裝閥幾乎不能做到既帶手柄又帶電、氣液聯合控制方式。而移動液壓設備住往又有這個要求，即在電器自動控制方式失效時必須做到能夠手動控制，便于將作業功能恢復后對設備進行檢修。多路閥進油聯、控制聯、出油聯能夠有機地組合在一起，只進行簡單的拆分就可以湊成聯數不同的換向閥組來分別控制多個執行機構，如油缸、液壓、馬達等。多路閥本身并不需要用戶自己加工閥板，這樣多路閥在使用過程中，對用戶就沒有過高的工藝要求，基本杜絕了常見液壓系統泄漏的通病。再加上多路閥結構緊湊，所以在工程機械、專用車輛等各種移動設備上使用相當廣泛。
由于多路閥是三位六通的，控制聯可以做成串聯功能的，幾個閥組之間只需一根油管就可以組成一個過橋油路，使用起來非常方便，對防止設備聯動，提高設備的使用安全性是相當必要的。另外多路閥也可以在工作油口上加裝液壓鎖、過載閥、卸荷閥等。多路閥還可以做成比例閥型、負載敏感型、LS反饋型等多種特殊功能的類型。
. o" y* A. s! o0 H節能是持續的挑戰 : y. w0 a$ e% x1 v- X+ g. ]
液壓控制閥的工作總是伴隨著壓力損失，即能量損失。在一定意義上，液壓閥的功能是以能量損失為代價而獲得的。從節能的角度看，采用泵控的液壓系統應比閥控的系統好。但從總體的工況、性能、多重負載以及成本等各個方面綜合考慮，閥控的液壓系統還是處于主導的位置。因此，一方面在設計系統的時候，應盡可能地考慮節能措施，如采用變量泵、負載傳感控制或三通型調速等。另一方面采用高性能、高質量、高可靠及低成本的液壓閥就是一種節能措施。如閥體的鑄造流道經優化設計，精密鑄造，表面光潔、流暢，這樣的閥體必定外形緊湊、重量輕，且通流能力強，故可減少液流流經閥體內部通道時產生的不必要的流阻損失。
如果同樣功能的控制閥，其中某種閥的抗污染能力強，工作可靠性好，則其可避免高額的過濾成本，更可降低因故障而造成停產損失等風險，這也可以說是具有很好的節能效應。
一種液壓閥只能實現一種功能，這樣容易使系統閥塊體積過大。產品和產品之間的兼容性不好也很容易造成液壓系統不穩定，由此引發一系列的發熱、泄漏等非節能問題。所以液壓閥的集成化發展方向應該在節能方面是可行的，這樣可以減少泄漏，提高產品間的兼容性，一種閥可以實現3種甚至4種功能，這樣對節能是有幫助的，也提高了應用的便捷性。此外各個公司的加工手段、加工工藝的好壞，先進與否也很大程度上影響到閥的性能和節能問題。 ) ^, p& k2 w* h% F# _1 w
數字化控制漸成趨勢
! z3 T' E( E6 t- M1 q* V( v, N5 Y 在更小的空間實現更多功能組件的設置,以滿足應用中的特殊要求，是目前液壓產品設計中突出的問題。比例技術與電子技術的結合可以解決這類問題，是未來液壓應用領域的發展方向。由于有永久存儲功能，數字管理保證了系統設置的可重復性，數字組件測試保證了所有功能參數設置的可重復性，新的控制技術提高了比例閥的靜態和動態特性。 ; M" A4 Y/ }. @) Z. e" O
經過長期不懈的研究開發，Atos公司在新型數字化電液技術上取得了長足的發展，并不斷在不同的領域成功應用。相關的產品信息包括形成具有高動態響應的比例插裝閥；形成具有P/Q組合比例控制功能的閥、插件、變量泵及伺服執行器；形成具有便捷的參數設置和強大診斷功能可實現遠程操作的閥件；形成具有比例控制的防爆閥及不銹鋼閥；可在高強度振動和沖擊等苛刻工況下，“粗獷”地操作運行；數字技術的應用簡化了控制系統的接線，同時提高了系統的使用效率。
Atos新型數字電液技術可為任何電液軸提供位移、速度或力的閉環控制方案。通過一個帶有內置位移傳感器的伺服缸，一個帶有閉環功能數字控制器的比例閥，連接到電源和閥體本身的電子傳感器反饋，并連接到機器設備的現場總線網絡中，是實現高精度可控制軸運動的最佳解決方案。
目前，Atos數字電液技術主要應用于注塑機行業的壓力/流量控制，吹塑機的壁厚控制。液壓軸向同步控制主要應用在CNC折彎機的折彎階段，陶瓷壓機取料功能，大型工業提升器的平臺控制，還可應用于航天工業的高精度仿真模擬試驗設備、娛樂及訓練系統。
與常規的伺服閥相比，派克漢尼汾公司開發的采用VCD（音圈驅動）技術的DFplus系列比例閥的動、靜態特性完全能滿足液壓伺服系統的要求，而其結構上避免了“噴嘴”等對污染極其敏感的因素。因此，該系列閥對油液清潔度的要求都大大低于傳統的伺服閥，僅與一般的比例閥相當，故其工作可靠性好，使用成本大大降低。
順便提及的DFplus是派克漢尼汾公司為更好地適應現代控制技術而開發的新型液壓元件。此外，派克公司同時開發了一系列配套的數字式電子控制器，能直接與計算機或程序控制器連接，用以作為主機控制系統與液壓系統之間信息傳遞和處理的橋梁，為主機的總體控制提供了極為方便、準確和有效的工具。
目前液壓閥的發展程度可歸結為產品功能與規格基本齊全，可滿足工程的總體需求。但隨著材料技術的發展，電子計算機技術的發展，以及先進加工技術的發展，呈現出液壓閥發展的多元性及深入性。由材料技術與電控技術的發展，加上計算機技術的需要，催生出液壓高速開關閥即液壓數字閥。它目前已嶄露頭角，但應用仍不為注目，然而它將是伺服閥與比例閥的更新換代產品。隨著計算機網絡技術的發展，催生出以微處理器與軟件技術結合的具體總線傳輸控制的液壓閥系列化產品。目前這種閥的名稱還停留在各跨國公司的命名上。建議稱為總線控制型液壓閥（或簡稱線控或網控液壓閥）。這種系列產品目前在液壓閥的技術發展中是最高端技術的產品。另外，由于先進加工技術如數控機床的推廣，催生出液壓螺紋插裝閥的發展與應用，它使液壓閥的制造與應用都產生深刻的影響和變化。
3 [0 `4 [) l$ b$ V$ H 在今后幾年，螺紋插裝閥的市場占有量將由現在的5%～10%增至25%～30%，二通插裝閥的市場占有量將由現在的15%～20%增至20%～25%，而疊加式、板式、管式等閥種的市場占有量將有可能下降。
目前，國內的企業正從設備等硬件設施與管理等軟件設施各方面追趕世界先進水平，并取得了明顯的成績，他們的產品在2006年的PTC ASIA展覽會上大家有目共睹。總的來說，國產閥優勢在價格，差距在質量。但這只是從表面上看，我國液壓工業與國外相比在液壓閥方面的差距，在中低端市場上既不在于技術也不在于質量，而在于管理。說到底，真正的差距是理念上的及資金體制與機制方面的，實質上并不是技術上的，包括高端市場。
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發表于 2006-12-20 14:26:19
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