液壓閥進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代
液壓閥是流體傳動(dòng)中不可或缺的功能單元。一方面，流體傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)需要液壓閥相應(yīng)提高性能,；另一方面,，液壓閥本身的創(chuàng)新也給流體系統(tǒng)帶來(lái)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(fā)展。隨著液壓系統(tǒng)與電子技術(shù),、IT技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合,，液壓閥進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。
1 {' r1 F. i0 k! b4 W技術(shù)與市場(chǎng)相互促進(jìn)
* a0 n B9 L! g( A6 p4 ^* y 液壓閥的發(fā)展應(yīng)從技術(shù)與市場(chǎng)相結(jié)合來(lái)看,，它分成三個(gè)層次和三種發(fā)展方向,。首先是以技術(shù)占領(lǐng)市場(chǎng)制高點(diǎn)，高端市場(chǎng)需要高層次,、高水平的技術(shù),。目前，通用的是CAN總線(xiàn),，這種機(jī)電液總線(xiàn)一體化的技術(shù)將占領(lǐng)未來(lái)5年以上的技術(shù)制高點(diǎn),。各大跨國(guó)液壓公司已經(jīng)或正在發(fā)展基于這一技術(shù)基礎(chǔ)上的液壓閥系列產(chǎn)品，并用于液壓泵的變量控制以及系統(tǒng)的各種閥控回路上,。這方面的發(fā)展以工程機(jī)械液壓產(chǎn)品領(lǐng)先,，如已用于攤鋪機(jī)的液壓控制上， 這方面的跨國(guó)企業(yè)有Sauer-Danfoss的PLUS1系列產(chǎn)品,；Rexroth也在致力于發(fā)展這方面的產(chǎn)品與技術(shù),。這些跨國(guó)企業(yè)在這方面已經(jīng)走在前列。
第二個(gè)層面是技術(shù)與市場(chǎng)相結(jié)合,。這是目前國(guó)際市場(chǎng)上一種流行的理念,，即不僅僅是提供產(chǎn)品而是提供給用戶(hù)所需的解決方案或整體銷(xiāo)售理念。目前這種理念更發(fā)展為液壓銷(xiāo)售商提供給用戶(hù)的是增值服務(wù),，而不只是傳統(tǒng)的產(chǎn)品本身,。
第三個(gè)層面是市場(chǎng)因素占主導(dǎo)，液壓閥的發(fā)展在于集成度的提高,，以及大批量,、低成本的生產(chǎn)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(chǎng)占有量。
今后的趨勢(shì)是螺紋插裝閥在擠壓板式閥的市場(chǎng)空間,。盡管板式閥在今后幾年中仍然是市場(chǎng)的主體,，但已不占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。今后插裝閥會(huì)逐步取代板式閥成為閥類(lèi)的主體,。這是因?yàn)槁菁y插裝閥不只是一種結(jié)構(gòu)形式的變化,，而它還給液壓閥的發(fā)展帶來(lái)了原來(lái)意想不到的推動(dòng)力。螺紋插裝閥最初是由于工程機(jī)械需要液壓閥減輕重量而產(chǎn)生,，同時(shí)這種閥還具有重量輕,、成本低、易開(kāi)發(fā),、集成度高,、易組合、知識(shí)專(zhuān)有性強(qiáng),、系統(tǒng)變化適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),。因此它不僅為液壓閥的發(fā)展帶來(lái)更大的可塑性，也給系統(tǒng)的形成帶來(lái)更多的專(zhuān)有性,。近年來(lái)有些國(guó)外液壓系統(tǒng)專(zhuān)利正是應(yīng)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(gè)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(tǒng)領(lǐng)域,。同時(shí)應(yīng)該看到液壓正向42～48MPa 領(lǐng)域發(fā)展，要能達(dá)到這一壓力領(lǐng)域,，閥的連接形式只有插裝式,。
液壓數(shù)字閥是未來(lái)與比例閥、伺服閥相輔相爭(zhēng)的一個(gè)全新的新閥種,。它具有價(jià)格更低,、更易與計(jì)算機(jī)相接、放大驅(qū)動(dòng)裝置更簡(jiǎn)單,，而且體積更小的特點(diǎn),。典型的應(yīng)用在Sauer-Danfoss的PVG比例多路閥上已經(jīng)可見(jiàn)，EATON－VICHERS的二通插裝流量閥專(zhuān)利產(chǎn)品也可見(jiàn)到,。上海豪高機(jī)電科技有限公司在2006年開(kāi)發(fā)出了用于31.5MPa下的高速開(kāi)關(guān)數(shù)字閥,，空載頻響在0.2ms以下，31.5MPa下頻響在2ms以下,，達(dá)到了目前的最好水平,，之所以達(dá)到這一水平主要原因是材料的突破。
我國(guó)的液壓工業(yè)經(jīng)過(guò)不到五十年發(fā)展,，已跨入世界前列,。液壓工業(yè)應(yīng)抓住改革開(kāi)放大發(fā)展的機(jī)遇，企業(yè)家與技術(shù)人員要更新產(chǎn)品和理念,，從為用戶(hù)增值的理念體現(xiàn)出市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí),，站在市場(chǎng)的高峰和前列。
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多路閥得到廣泛應(yīng)用
閥在組合成液壓系統(tǒng)時(shí),，有一個(gè)共同特點(diǎn),，就是必須給它們?cè)O(shè)計(jì)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(shù)控加工的條件下,，很容易產(chǎn)生不合格品,。那么有沒(méi)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(zhuǎn)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(dòng)作又可以作為應(yīng)急備用,。如在高空作業(yè)車(chē)中，當(dāng)作業(yè)臂舉升到一定高度而控制電器發(fā)生故障時(shí),，為了保證人身安全,，必須把作業(yè)臂降下來(lái)，這時(shí)只需要扳動(dòng)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(guī)的板式安裝閥幾乎不能做到既帶手柄又帶電,、氣液聯(lián)合控制方式。而移動(dòng)液壓設(shè)備住往又有這個(gè)要求,，即在電器自動(dòng)控制方式失效時(shí)必須做到能夠手動(dòng)控制,，便于將作業(yè)功能恢復(fù)后對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。多路閥進(jìn)油聯(lián),、控制聯(lián),、出油聯(lián)能夠有機(jī)地組合在一起，只進(jìn)行簡(jiǎn)單的拆分就可以湊成聯(lián)數(shù)不同的換向閥組來(lái)分別控制多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu),，如油缸,、液壓、馬達(dá)等,。多路閥本身并不需要用戶(hù)自己加工閥板,，這樣多路閥在使用過(guò)程中，對(duì)用戶(hù)就沒(méi)有過(guò)高的工藝要求,，基本杜絕了常見(jiàn)液壓系統(tǒng)泄漏的通病,。再加上多路閥結(jié)構(gòu)緊湊，所以在工程機(jī)械,、專(zhuān)用車(chē)輛等各種移動(dòng)設(shè)備上使用相當(dāng)廣泛,。
由于多路閥是三位六通的,，控制聯(lián)可以做成串聯(lián)功能的，幾個(gè)閥組之間只需一根油管就可以組成一個(gè)過(guò)橋油路,，使用起來(lái)非常方便,，對(duì)防止設(shè)備聯(lián)動(dòng)，提高設(shè)備的使用安全性是相當(dāng)必要的,。另外多路閥也可以在工作油口上加裝液壓鎖,、過(guò)載閥,、卸荷閥等,。多路閥還可以做成比例閥型、負(fù)載敏感型,、LS反饋型等多種特殊功能的類(lèi)型,。
節(jié)能是持續(xù)的挑戰(zhàn)
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(jià)而獲得的。從節(jié)能的角度看,，采用泵控的液壓系統(tǒng)應(yīng)比閥控的系統(tǒng)好,。但從總體的工況、性能,、多重負(fù)載以及成本等各個(gè)方面綜合考慮,，閥控的液壓系統(tǒng)還是處于主導(dǎo)的位置。因此,，一方面在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候,，應(yīng)盡可能地考慮節(jié)能措施，如采用變量泵,、負(fù)載傳感控制或三通型調(diào)速等,。另一方面采用高性能、高質(zhì)量,、高可靠及低成本的液壓閥就是一種節(jié)能措施,。如閥體的鑄造流道經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(qiáng)，故可減少液流流經(jīng)閥體內(nèi)部通道時(shí)產(chǎn)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(qiáng),，工作可靠性好，則其可避免高額的過(guò)濾成本,，更可降低因故障而造成停產(chǎn)損失等風(fēng)險(xiǎn),，這也可以說(shuō)是具有很好的節(jié)能效應(yīng)。
一種液壓閥只能實(shí)現(xiàn)一種功能,，這樣容易使系統(tǒng)閥塊體積過(guò)大,。產(chǎn)品和產(chǎn)品之間的兼容性不好也很容易造成液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定，由此引發(fā)一系列的發(fā)熱,、泄漏等非節(jié)能問(wèn)題,。所以液壓閥的集成化發(fā)展方向應(yīng)該在節(jié)能方面是可行的，這樣可以減少泄漏,，提高產(chǎn)品間的兼容性,，一種閥可以實(shí)現(xiàn)3種甚至4種功能，這樣對(duì)節(jié)能是有幫助的,，也提高了應(yīng)用的便捷性,。此外各個(gè)公司的加工手段、加工工藝的好壞,，先進(jìn)與否也很大程度上影響到閥的性能和節(jié)能問(wèn)題,。
數(shù)字化控制漸成趨勢(shì)
在更小的空間實(shí)現(xiàn)更多功能組件的設(shè)置,以滿(mǎn)足應(yīng)用中的特殊要求，是目前液壓產(chǎn)品設(shè)計(jì)中突出的問(wèn)題,。比例技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合可以解決這類(lèi)問(wèn)題,，是未來(lái)液壓應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展方向。由于有永久存儲(chǔ)功能,，數(shù)字管理保證了系統(tǒng)設(shè)置的可重復(fù)性,，數(shù)字組件測(cè)試保證了所有功能參數(shù)設(shè)置的可重復(fù)性，新的控制技術(shù)提高了比例閥的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性,。
1 q5 h& R0 u* I1 w8 K& L 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不懈的研究開(kāi)發(fā),，Atos公司在新型數(shù)字化電液技術(shù)上取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，并不斷在不同的領(lǐng)域成功應(yīng)用,。相關(guān)的產(chǎn)品信息包括形成具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(zhí)行器,；形成具有便捷的參數(shù)設(shè)置和強(qiáng)大診斷功能可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(qiáng)度振動(dòng)和沖擊等苛刻工況下,，“粗獷”地操作運(yùn)行；數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的接線(xiàn),，同時(shí)提高了系統(tǒng)的使用效率,。
Atos新型數(shù)字電液技術(shù)可為任何電液軸提供位移,、速度或力的閉環(huán)控制方案。通過(guò)一個(gè)帶有內(nèi)置位移傳感器的伺服缸,，一個(gè)帶有閉環(huán)功能數(shù)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(jī)器設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中,，是實(shí)現(xiàn)高精度可控制軸運(yùn)動(dòng)的最佳解決方案,。
目前，Atos數(shù)字電液技術(shù)主要應(yīng)用于注塑機(jī)行業(yè)的壓力/流量控制,，吹塑機(jī)的壁厚控制,。液壓軸向同步控制主要應(yīng)用在CNC折彎?rùn)C(jī)的折彎階段，陶瓷壓機(jī)取料功能,，大型工業(yè)提升器的平臺(tái)控制,，還可應(yīng)用于航天工業(yè)的高精度仿真模擬試驗(yàn)設(shè)備,、娛樂(lè)及訓(xùn)練系統(tǒng),。
與常規(guī)的伺服閥相比，派克漢尼汾公司開(kāi)發(fā)的采用VCD（音圈驅(qū)動(dòng)）技術(shù)的DFplus系列比例閥的動(dòng),、靜態(tài)特性完全能滿(mǎn)足液壓伺服系統(tǒng)的要求,，而其結(jié)構(gòu)上避免了“噴嘴”等對(duì)污染極其敏感的因素。因此,，該系列閥對(duì)油液清潔度的要求都大大低于傳統(tǒng)的伺服閥,，僅與一般的比例閥相當(dāng)，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(yīng)現(xiàn)代控制技術(shù)而開(kāi)發(fā)的新型液壓元件。此外,，派克公司同時(shí)開(kāi)發(fā)了一系列配套的數(shù)字式電子控制器,，能直接與計(jì)算機(jī)或程序控制器連接，用以作為主機(jī)控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)之間信息傳遞和處理的橋梁,，為主機(jī)的總體控制提供了極為方便,、準(zhǔn)確和有效的工具。
目前液壓閥的發(fā)展程度可歸結(jié)為產(chǎn)品功能與規(guī)格基本齊全,，可滿(mǎn)足工程的總體需求,。但隨著材料技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,，以及先進(jìn)加工技術(shù)的發(fā)展,，呈現(xiàn)出液壓閥發(fā)展的多元性及深入性。由材料技術(shù)與電控技術(shù)的發(fā)展,，加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的需要,，催生出液壓高速開(kāi)關(guān)閥即液壓數(shù)字閥,。它目前已嶄露頭角，但應(yīng)用仍不為注目,，然而它將是伺服閥與比例閥的更新?lián)Q代產(chǎn)品,。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，催生出以微處理器與軟件技術(shù)結(jié)合的具體總線(xiàn)傳輸控制的液壓閥系列化產(chǎn)品,。目前這種閥的名稱(chēng)還停留在各跨國(guó)公司的命名上,。建議稱(chēng)為總線(xiàn)控制型液壓閥（或簡(jiǎn)稱(chēng)線(xiàn)控或網(wǎng)控液壓閥）。這種系列產(chǎn)品目前在液壓閥的技術(shù)發(fā)展中是最高端技術(shù)的產(chǎn)品,。另外,，由于先進(jìn)加工技術(shù)如數(shù)控機(jī)床的推廣，催生出液壓螺紋插裝閥的發(fā)展與應(yīng)用,，它使液壓閥的制造與應(yīng)用都產(chǎn)生深刻的影響和變化,。
在今后幾年，螺紋插裝閥的市場(chǎng)占有量將由現(xiàn)在的5%～10%增至25%～30%,，二通插裝閥的市場(chǎng)占有量將由現(xiàn)在的15%～20%增至20%～25%,，而疊加式、板式,、管式等閥種的市場(chǎng)占有量將有可能下降,。
目前，國(guó)內(nèi)的企業(yè)正從設(shè)備等硬件設(shè)施與管理等軟件設(shè)施各方面追趕世界先進(jìn)水平,，并取得了明顯的成績(jī),，他們的產(chǎn)品在2006年的PTC ASIA展覽會(huì)上大家有目共睹�,？偟膩�(lái)說(shuō),，國(guó)產(chǎn)閥優(yōu)勢(shì)在價(jià)格，差距在質(zhì)量,。但這只是從表面上看,，我國(guó)液壓工業(yè)與國(guó)外相比在液壓閥方面的差距，在中低端市場(chǎng)上既不在于技術(shù)也不在于質(zhì)量,，而在于管理,。說(shuō)到底，真正的差距是理念上的及資金體制與機(jī)制方面的,，實(shí)質(zhì)上并不是技術(shù)上的,，包括高端市場(chǎng)。
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