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液压技术的创新发展

2.1液压现场总线技术

2.1.1液压现场总线技术的定
    现场总线是连接智能化仪表和液压PLC控制实验台自动化系统的全数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线控制系统简化为工作站和现场设备两层结构,它可以看作是一个由数字通讯设备;和监控设备组成的分布式系统从计算机角度看,现场总线是一种工业网络平台;从通信角度看,它是一种新的全数字串行、双向、多路设备的通信方式;从工程角度看,它是一种工厂结构化布线。
    随着现代制造技术的快速发展,液压传动实训台流体控制技术和电子控制技术的结合越来越紧密,在液压领域越来越多的人开始使用或关注总线技术在液压系统中的应用,液压综合实验台技术人员也越来越感受到现场总线技术的优越性。液压实训台系统是在液压总线的供油路和回油路间安装数个开关液压源,与其各自的控制阀、执行器相连接。开关液压源包括液感元件、高速开关阀、单向阀、液容元件。根据液压传动实验室设备功能不同,它可组合成升压或降压增流型开关液压传动演示系统。由于将开关源的输入端直接挂在液压总线上,通过高速开关方式加以升压或降压增流。该工程液压传动实训台系统克服了传统液压系统无法实现升压以及降压增流的问题,最终输出与各执行器需求相适应的压力和流量。
2.1.2现场总线技术在液压系统应用中的特点
( 1 )经济性。任何一种新技术新产品的开发与使用,其成本是首先需要考虑的因素之一,总线技术也不例外。工程液压气动PLC综合控制实验台设计开发总线技术产品的初衷之一就是降低系统及工程成本。所以,应用单位使用总线产品和供应商提供产品的第一前提应该是以降低总线系统的使用成本为目的。
( 2 )按 I E C 6 1 1 3 1 — 3标准的柔性化程序,易学、易懂,可操作性强。
( 3 )可靠性、可维护性。现场总线技术采用总线代替一对一的 I / O连线。对于大规模 I / O系统来说,减少了由接线点造成的不可靠因素,同时系统具有在线故障诊断,报警记录功能;可完成现场气动液压PLC综合控制实验台液压系统的远程参数设定、 修改等参数化工作,增强了系统的可维护性。 
(4)友好的人机对话界面,可方便进行透明液压实训台液压系统的参数修改和故障监控。
(5)满足所有有关人身安全 、电磁兼容、抗冲击及抗震动的重要标准。
(6)相对于传统的透明液压传动实训装置液压比例控制系统更具有其价格竞争优势。
2.2水压元件及系统
2.2.1水压传动技术概述
    用水作介质的液压元件古而有之,最早的气动实训台液压设备就是用水的。今灭随便一个洗车店里都装备了带容积式泵的高压清洗机这样的气动PLC控制实验台。但后来所谓“水压机”的介质中也添加了许多东西以满足方方面面的性能要求,其实是一种乳化液。后来发展的“难燃液压液”有几种也是水基的。在某种意义上,气动液压PLC综合控制实验室设备液压技术的发展是一个元件与工作介质互相适应和协调发展的历史。液压介质性能水平的提高对于现代液压技术的发展功不可没。现在所谓的气动实验台水液压元件企图用普通水或天然海水作为介质,所有技术难点就都集中到了元件本身。
    透明液压传动实验装置的发展越来越依赖于材料科学和制造技术的进步,这在水液压元件中体现得尤为突出。在现代技术条件下,造出能在密封、润滑、抗蚀等性能方面适应纯水甚至海水介质的透明液压传动与气动综合控制实验台液压元件是可能的,当然由于无法同时改进介质的相关特性,水液压装置的性能,特别是性价比较高之元件和介质都经过多年“磨合”和优化的透明液压传动实训台会大打折扣,一般也只能在水的冰点以上才能运行。水上和水下作业 的船只和装置上,以及用高压水工作的设备中(如高压水清洗、切割设备、消防设备和艺术喷泉等),使用直接从外界吸水和向外排水的开式循环的水液压系统有其必要性和合理性。 
    水压传动液压传动实训台技术就是基于绿色设计和清沽生产技术而重新崛起的一门新技术。是新型工业化发展进程中出现的一门绿色新技术。由于水具有清洁、尤污染、廉价、安全、取之方便、再利用率高、处理简单等突出优点,用其取代矿物油作为液压实训台液压系统工作介质时不仅能够解决未来因石油枯竭带来的能源危机,而且能够最大限度地解决因矿物油泄漏和排放带来的污染与安全问题,最符合环境保护以及可持续发展的要求,使得人们开始重新考虑和认识到将这一清洁能源作为液压系统工作介质的重要性,并已引起人们的普遍关注,成为现代液压综合实验台水压传动技术发展的最直接动力。 
2.2.2水压传动技术特点
( 1 )资源丰富,来源广泛,再利用率高。水是地球上最为丰富且与世共生的资源,在液压PLC控制实验台水压传动系统应用的整个周期内,可多次回收,重复使用,且不易变质
( 2 )水是一种无毒无污染资源,对人体和环境尢害。有利于提高T作环境的舒适性和安全性 ,排除的液体不需作任何处理即可直接排放 ,从根本上消除油压传动系统冈泄漏和排放 而造成的牛产与环境污染。
( 3 )阻燃性好,安全性高。特别适合高温、核辐射和明火等场合下的应用,有效地解决油压传动所带来的易燃 、易爆 、油蒸汽对人体的:Φ劝踩?侍庖约昂朔?湓斐傻囊河捅渲屎头派湫晕廴镜任侍。
( 4 )处理技术与工艺简单 ,液压传动实验室设备系统的运行与维修费用低。水长时间使用不会变质,使用前后的水处理简单;而且液压传动演示系统在航运、水下作业、潜艇等水环境下工作时,不用油箱 、冷却装置,大大简化了工程液压传动实训台系统。
2.2.3水压传动技术的应用及展望
随着科学技术的进步,工程液压气动PLC综合控制实验台水压产品及技术取得了较大的进展,目前,不仅水压泵形式增多了,符合ISO/CETOP连接尺等各标准规格的各种阀,甚至叠加阀、比例阀和连续可调的流量控制阀都形成了产品系列,配套用的液压缸、油箱、接头零件、密封件等也一应俱有,而且在专家的指导下,用户可以根据自己的需求进行系统配组。正式推出了多种工作压力为l6~21MPa的作为成套机械和气动液压PLC综合控制实验台设备用的独立产品(动力站和控制阀)。
在欧美透明液压实训台水压传动开始广泛进入食品工业、医药、化学、造纸木材加工、海上作业、核能工业、消防、工程、地质钻探、环境工程等一些对安全、清洁、环境无害要求较高的行业。一些量大面广的街道和路面清洗车以及新的铁路机械中的应用,加上传统的钢厂轧机和水压机等应用正在扩大。可见水液压作为一种更符合环保要求的传动技术,将会使流体技术在与电传动技术的竞争中得到新的支持。随着新材料、新技术的不断涌现,必将推动水压技术的发展,逐步地取代现有的油压传动系统。可以预见,水压传动这一在第一次工业革命中兴起的古老技术,通过创新发展终将成为与电气、油压、气动并列的第四种传动技术。
2.3液压节能技术
    透明液压传动实训装置液压传动系统能量损失包括各元件中运动件的机械摩擦损失 、泄漏损失溢流损失、节流损失、输入和输出功率不匹配的无功损失几方面。机械摩擦损失、泄漏损失所占比例与所选元件本身的机械效率、容积效率 、介质粘度、回路密封性以及系统组成的复杂程度有关;溢流损失、节流损失所占比例与回路和控制形式有关;而输入和输出功率不匹配的无功损失所占比例与控制策略有关。因此节能是液压技术的重要课题之一,随着节能和环保要求的日益高涨,有效活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。综观国内外气动实训台液压技术发展历程,无时无刻不伴随节能的需要及创新。
(1)二次调节系统。二次调节静液传动系统由恒压油源、二次元件(液压泵/ 马达)、工作机构和控制调节机构等组成。二次调节气动PLC控制实验台系统是工作于恒压网络的压力耦联系统,通过调节二次元件斜盘倾角来改变二次元件排量,以适应负载转矩的变化,使负载按设定的规律变化。系统中的压力基本保持不变,二次元件直接与恒压油源相连,在系统中没有原理性节流损失,从而提高了系统效率。另外,蓄能器的加入,不但抑制了压力限制元件发热所引起的功率损耗。而且还通过回收、释放液压能有效提高液压系统的工作效率。 
(2)电液负载感应系统。负载感应就是将变化的负载压力反馈到压力补偿装置或液压泵的变量调节机构,使液压系统压力 与负载压力相适应 ,消除了系统压力过剩,由于负载感应装置与变量泵的变量调节机构联系在一起,使变量泵的流量 与负载流量相适应,系统不会产生过剩流量。
(3)定量泵加变频调速电机电液气动实验台系统。交流变频调速气动液压PLC综合控制实验室设备液压系统避免节流损耗和溢流损耗,另外,交流变频调速液压系统还大大提高了原动机——异步电动机的效率,并显著改善功率因数,是其它液压调速方式所无法比拟的。利用变频器改变泵的转速,使泵的输出流量与系统所要求相适应,可以使溢流损失降至最低,有效地节约了能量。交流变频调速透明液压传动实验装置液压系统在大功率间歇运动的调速系统中,其优越性更为显著。
(4)尽可能地节省空间。采用无油压控制阀可以减少系统装置空间,依据闭回路的构成使油箱小型化,减少发热量从而不须使用冷却器。例如,采用伺服马达使液压泵正反转向,不必使用方向、流量、压力控制阀也能达到控制的效果。采用闭回路系统,可以自我形成油量补偿机能,混合式伺服系统可以使油箱控制在储存最小作动油的状态下作功,体现油箱小型化的优点。由于只在需要时使液压泵输出必要的流量,从而将发热源控制降至最低,也就无需再加装冷却器。因为不需冷却水的循环以及减少作动油的消费量,所以也能节省资源。另外,降低噪声也依然重要。
(5)一体化构造。透明液压传动实训台将液压泵 、马达、油箱、油量补偿回路构成为一体,形成无配管的一体构造。
(6)省电节能的透明液压传动与气动综合控制实验台液压系统设计。高的响应速度、高的控制精度和重复精度的比例阀、比例泵、伺服阀的应用;由转速叮调的伺服电机+柱塞泵、伺服马达螺杆驱动、蓄能器 +高速伺服组成闭环同路控制油电式高速注塑机液压系统设计和应用。有高低压双联或多联式泵、变量泵、蓄压器系统等的推出:针对阀控电液系统有较大能量损失的问题,推出了泵和电液比例阀结合的负载感应型,泵和比例压力、比例流量控制阀结合的注塑机电液控制系统。
 
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