趋势：向紧凑型液压系统的转移

原文：Sara Jensen | Technical Editor, Power & Motion

编辑：腾益登

提高效率和空间要求是推动尺寸更紧凑的液压元件和系统发展的市场因素。

液压行业越来越倾向于开发更紧凑的组件和系统。这一趋势是由多种因素推动的，包括需要提高效率并减少车辆和机器的空间占用。

“系统变得更加紧凑的原因有很多，这不仅仅是一个。盖茨公司工业流体动力全球产品线管理副总裁 Cindy Cookson 在美国国家流体动力协会 (NFPA) 流体动力工业联盟 (FPIC) 于 2023 年 9 月举行的紧凑型液压系统季度研讨会上说道。

Cookson表示，流体动力行业正在发生技术演变，以及文化和社会因素以及渠道驱动因素，例如减少排放的努力和不断变化的客户设计优先事项，这些都有助于创建更紧凑的液压系统设计。

为什么紧凑型液压系统的使用越来越广泛？

Cookson 表示，与生产力、物流和 ESG（环境、社会和治理）相关的趋势是推动流体动力行业技术发展和更紧凑液压系统开发的关键方面。

在生产力方面，她表示，人们正在付出很多努力来减轻重量，特别是在移动液压领域，这可以通过更紧凑的组件和系统设计来实现。这对于农业设备尤其重要，因为需要减少土壤压实以确保农作物不受损，这可能会对农民的生意产生负面影响。重量减轻也有利于燃油经济性，从而减少燃油，从而减少机器所有者的运营成本。

库克森表示，许多行业用机器取代体力劳动也是一个驱动因素。当考虑人类可能工作的地方时，通常取代该人的机器需要具有相同的尺寸，这也需要使用紧凑的液压系统来创建紧凑尺寸的机器。

在物流方面，不断发展的城市化是创建更紧凑的液压系统的关键驱动因素。“随着全球城市化进程的不断推进，我们需要能够在城市环境的狭小空间内运行的设备，”库克森说。“此外，当我们重建城市环境时，您必须能够进行改造并适应建筑物之间或建筑物的地下室。您需要紧凑的设备来做到这一点，”这需要使用紧凑的液压系统。

对于 OEM 及其最终用户而言，货运成本也是一个驱动因素。紧凑型系统可以降低运输成本，因为它们重量更轻，从而降低系统本身以及集成系统的机器的运输成本。机器本身也可以变得更紧凑、重量更轻，从而有利于降低成本。

库克森说，更引人注目的是，对于那些希望将机器安装在标准运输设备（例如拖车）上的最终用户来说，无需获得特殊许可证或许可即可获得好处。当机器尺寸更加紧凑时，这可以实现，而紧凑的液压系统也可以实现这一点。

就 ESG 而言，紧凑型液压系统也可以提供一系列优势。库克森表示，无论是减少燃料使用或排放、最大限度地减少材料使用量还是其他方面，紧凑型系统都有助于实现所有这些目标。

液压系统并不总是越大越好

库克森指出，在开发液压系统时，重要的是要记住，越大并不总是意味着越好。在许多情况下，尺寸更紧凑的系统能够提供与大型系统相同的性能，但还可能具有减轻重量等额外优势。

她表示，流体动力行业需要推动在更小的空间内做更多的事情。“这意味着我们需要提高系统效率并在狭小的空间内提供更多的可达性，”她说。这些可以帮助实现业界许多人正在寻求的更高的功率密度要求。

由于空间占用在移动应用中越来越受到关注，因此对于液压行业的人员来说，创建能够提供与大型系统相同或更好性能的紧凑系统的能力将变得更加重要。

库克森举例指出，在汽车行业，某些地区存在与关键系统组件周围的清关相关的保险费。她解释说，在很多情况下，发动机舱周围的间隙越大，保险费就越低。因此，许多原始设备制造商正在寻找方法来减小发动机舱的尺寸，而无需对其车辆平台进行重大改变，从而为其他改变（例如减小车辆各种组件和系统的尺寸）让路。

替代动力系统的不断发展也要求业界重新考虑液压元件的尺寸。例如，电池电力系统往往会占用更多空间，这在很大程度上归因于电池的尺寸，从而需要其他系统变得更加紧凑。这样做也有助于抵消电池增加的重量。

由于尚无技术能够克服液压系统的功率密度，特别是在大型、重型机器中，因此即使替代动力系统变得更加普遍，液压系统仍将发挥关键作用。库克森指出，在混合动力机器中，实际上使用了更多的液压系统。

但为了实现混合动力和全电动设计所需的效率，有必要重新考虑液压系统架构，其中包括尺寸方面的考虑。

技术进步实现紧凑的系统设计

库克森说，有多种技术可以创建紧凑的液压系统。其中包括已进入市场的先进材料以及创新的制造工艺。

同样，有多种设计方法可用于创建紧凑的液压系统。在 Cookson 的 FPIC 演示中，提到了软管弯曲半径和流速能力改进作为缩小液压回路尺寸的一种手段的潜力。

她说，目前该领域正在进行大量研究，以帮助设计更紧凑的系统。在增加流量方面，库克森表示，一些正在进入市场的新材料有机会做到这一点。

不过，总的来说，了解您想要通过系统设计实现的性能特征、各种行业标准以及确保液压系统的软管和其他部件适合安装空间非常重要。

她解释说，软管通常是紧凑系统中设计的最后一个组件，因此通常没有足够的空间来布置软管。“由于软管本身可以变得更加紧凑，而内径不会变小，因此壁厚也更小，这为客户提供了很多价值，因为你可以将软管实际安装在空间中，”她说。

电子与液压系统的进一步集成也使得紧凑型液压系统的创建成为可能。穆格公司工程经理 David Geiger 在 FPIC 季度研讨会上解释道，对于运动控制解决方案，这种电气和机械配对可以采用机电、电动液压或电动静水驱动的形式。

Geiger 表示，虽然每种系统都有其优点和缺点，但静电流体静力驱动系统 (EAS) 汇集了两全其美的优点，满足了设计师所寻求的许多标准：

• 能源效率
• 环境清洁度
• 低噪音排放
• 强大的输出力

   

EAS 通常将电动机（有时由伺服驱动器和伺服电机组成）与液压传动装置（通常由径向活塞泵、歧管和液压缸组合）相结合。Geiger 解释说，通过 EAS，您拥有一个原动机，例如伺服电机或任何双向电机，运行双向泵以产生力和运动。

该技术是该公司电动静压泵系统 (EPS) 的关键部分，该系统使客户能够使用其现有的液压缸技术。它由带有液压蓄能器的标准化歧管和穆格的电动静压泵单元 (EPU) 组成，这是一种紧凑的设备，可以创建分散系统，无需液压动力单元和复杂的管道，从而可以占用机器内的空间 减少。

创建紧凑型系统是 NFPA 2023 年技术路线图中概述的关键领域之一，作为流体动力行业帮助满足各种客户需求的一种方式，特别是在提高生产率和性能以及降低总拥有成本方面。为此，路线图指出系统不仅应该在重量和尺寸上更小，而且还能够提供更高的能源效率和功率密度。

正如上面的例子所示，新组件和系统架构的开发以及其他技术进步将有助于创建更紧凑的液压系统和流体动力行业，以实现其未来的设计目标。

原文始发于微信公众号（液压传动与控制）：趋势：向紧凑型液压系统的转移