液压展望丨林广

要与时俱进，更要与时偕行！

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液压所面临的自动化、智能化是现代机械工程科学与技术的一个重要发展特征。过去，在工业产品和过程的设计与制造中，机械工程（包括液压传动与控制）和电子控制系统的综合集成，产生了机电一体化思想。  

机电一体化思想包含产品和技术两大方面：产品方面由机械装置、微电子系统、计算机、传感检测器件和执行机构所组成，而技术方面可归纳为七类：即微电子技术、检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服与传动技术、精密机械技术与系统集成技术。自动化、智能化在此基础上增加软件、数字总线、网络接口，等等。

对于机械工程领域中不可或缺的“液压传动与控制”领域，其知识面要求越来越广。从事液压领域的技术人员，需要由流体力学、电子工程和机械工程三方面学科知识的支持。这是液压技术发展的力量源泉。

 在液压行业，1991 年国内第一次大规模举办“动力传动与控制“展览会，所打出的技术行业标志是 PTC。PTC（Power Transmission ＆ Control）是国际液压行业最大展会即德国汉诺威工业博览会流行口号，PTC 代表液压技术领域服务方向，国内一直沿用这个口号至今。 

从 2000 年开始，德国汉诺威工业博览会，已将 PTC 改成 MDA 新的标志性口号。当时，采用 MDA（Motion Drive ＆ Automation）所表达的“（智能）运动、驱动与自动化”的这个新概念，反映世界跨入新世纪的液压所服务领域更广、更高、更具竞争力。

去年，德国汉诺威展览公司宣布将一年一度举办的工业自动化展(IA)和两年一度举办的动力传动及控制展(MDA)进行合并，命名为集成自动化及动力传动展(IAMD)。

从 PTC 变为 MDA 再到 IAMD，从技术角度来看，工业自动化和动力传动及控制已经逐渐呈现融合趋势。反映出如今市场大环境的现实情况：今后的市场需求将越来越青睐跨行业、跨平台解决方案以及数字化集成产品。 

值得深思的问题是在国内液压还没有对 MDA 有充分理解和应用的时候，现在，国外已提出集成自动化及动力传动(IAMD)口号，包括网液电一体化等新概念。
 
可以预见，未来，液压本身所展现的特征包括以下几个方面：

1. 自动化、智能化是控制技术的主机特征。
2. 安全、无公害、生态化、系统综合化、甚至艺术化是工程应用领域的重要特征。
3. 液压产业从单纯讲究质量，向追求优良性能和高可靠性指标，易于操作，数字化及IoT (Internet of Things) 物联网技术发展。
4. 新元件、新理论、新方法、新工艺、新材料、新需求是液压研究课题。
5. 低碳、节能技术和绿色液压是新理念。
6. “学习型企业”是液压创新的竞争手段。
7. 历史经验告诉我们：液压进步是由经验积累与技术融合创新的。

国内，液压行业面临的困难和问题很多，从企业技术管理角度考虑，可以罗列许多，但是这些问题从另一方面看，也是机会和挑战：

1. 在客户观念中，液压生产性公司大都是些混乱的不规范且技术设备落后的中小企业规模。液压产品噪音大、有泄漏、效率低、且产品质量性能存在不可靠问题。 

2. 普遍存在一个主要困难是液压设计能力不足，这不仅体现在设计效率和成本方面，主要表现在要满足客户特定要求的一次性设计的成品率上，在很多情况下，第一台液压元件及其系统设计往往不完善，液压元件装配检验工艺和试验台水平落后也不符合标准。而液压系统性能水平不能满足主机配套要求。 

3.实际上，对于液压元件及其系统的设计应用是涉及多个技术领域，需要用系统性观念分析认识问题，这就要求液压从业者特别是企业家具有宽广知识面支持，并且经常与客户讨论产品方案。 

4.国产液压元件落后而进口件大量使用，更进一步打压了国内液压企业生存空间。国内技术仿创能力不高，这也导致产品成本偏高，交货期长，不确定因素较多，缺少核心竞争力。

5.液压企业还远没有达到模块化、标准化的技术理念。快速创新流程与设计水平落后，初期设计很不完善。

6.产品的客户服务、调试及维护问题。
 

液压技术将持续发展，主要是融合相关技术而不断进步。

日前有许多论述液压技术发展趋势等观点和内容。 

一般来说，液压技术仍具有独特优点，如功率重量比大，工作流量和压力参数可控性好，热量可被带回油箱——散热良好，等等。然而除了优点，液压缺点也是机械或电气传动所没有的。即漏油造成危害、噪声难以克服，在许多场合中，能量的使用效率偏低，以至于在不完全负载情况下，液压能耗比电气传动和机械传动要大。 

可见，液压技术的发展基本点非常明确，即：

下面就从这三个基本点加以说明。 

（1）增加功率重量比
机械设备从来都是要求尽可能重量轻，或是在空间上要求尽可能小，功率重量比大肯定是特别重要的优点。
斜轴或轴向柱塞泵是最典型的产品，在相同 35MPa 压力条件下，现在的产品重量，已经降低至五十年前的 45%重量水平。元件性能提高，特别是单位通径的最大流量提高，使液压系统的设计组合紧凑等都表现在这个优势上。

体积小、重量轻是液压一个发展趋势。 

（2）液压控制技术发展
液压控制的优点是压力和流量（指体积流量）可控性好，这是因为它由高动态特性的阀或变量机构来控制工作参数的。 要真正认识液压控制方式非常重要。如图1 所示，液压系统有两种基本控制方式，即阀控（节流控制）和容积控制。从所采用的泵源形式上，又有恒压源和恒流源之分。这样，可以构成四个象限典型回路。

图1

从图一可知，最常用的液压系统是恒压回路（a）。由于采用恒定源（泵压恒定、排量可变），通过节流控制，使压力降低至负载所需要的工作压力。该系统能量损失偏大，但是，它在常规液压系统中用途最广泛的回路。  

采用恒流源的阀控液压系统（b）。常用于驾驶系统，这是一种节能型回路，当操纵阀处于中位时，仅产生较低的工作压力（负载为零），因此不消耗什么能量。只有当驾驶动作发生时，工作压力才随负载成正比例地变化。

应用变量泵作能源的容积调速系统（d），即静压传动回路，工作效率很高。因为变量泵只提供负载所需要的输出功率。在回路中不存在节流损失。可见，容积控制优势很明显。

二次调节系统（c）是一种静压传动回路。变量机构由恒压回路供油，可逆式轴向柱塞马达（二次元件）由变量机构维持转速恒定，通过调节马达斜盘倾角来适应外扭矩的变化。这种回路在负载制动过程中，马达功能变成泵功能，聚集的动能可回收，能显著提高整个系统效率。 

在上述四种控制方式中，今后发生较大变化是这些液压回路采用比例阀进行开环或闭环控制，并提供自动化接口。还有一种情况，目前，如系统（a）或（d）采用变转速电机控制定量泵的方案更节电能。但是，不管液压结合电子驱动与控制技术如何变化。上述四种典型液压控制方式的本质不会改变。 

（3）比例阀技术
比例阀在常规液压回路中用来对流量的大小，方向和压力进行开环和闭环控制，高响应比例阀在零位特性具有伺服阀一样的工作频宽，用于工业闭环控制已经很成熟。比例阀技术在机器功能中有两种典型应用场合并具有优势。一个是位置控制，如油缸前进、后退和工作驱动。所要求运动过程的循环时间越来越短，而定位精度要达到微米级。另一个是负载压力控制，根据预定的给定值曲线形状去生成压力及作用力。这两种应用的自动化选择是可以用 PC、PLC或CNC 编程而灵活地设计运动过程。 

液压油缸一个重要特征是有很高的加速度能力，没有任何一种驱动形式能够达到这么高的数值。其高功率密度可实现紧凑型直线运动结构，即控制简单、成本低、又便于维护。 

因此，液压采用比例技术与其它方案比较仍具有明显的优势。未来应用将非常广泛。 

（1）泄漏问题
液压机械无论如何总有漏油。漏油不仅有碍观瞻，而且污染环境。近年来，密封技术和材料有了很大进步，预防泄漏造成的环保措施也在不断改进，所以一个液压产品只要遵守规定维护，漏油问题是可以解决的。 

必须认识到：不漏油产品就是高质量。不漏油水平代表竞争实力！ 

解决漏油，根本在设计。要有三个要点，国外已解决：
（1）原始安装可靠性
（2）双重防护措施
（3）维修保养措施 

这方面就不细说了。 

不过，将来可使用生物降解的液压油。国外一直致力于研制出一种菜油基和合成脂基的传动介质。并预计 10 年以后，先进国家的行走机械将采用生物降解油。生物降解液压油可改善环境污染问题，也减轻对泄漏的容忍度。 

 （2）减少噪声
选用噪声低的泵和性能好的阀，这是基本点。  

改善液压系统噪声的重要工作是在方案设计和安装结构，改善系统压力状况，减小动态压力影响，使结构固有频率远离激发噪声的频率范围。另外，避免物体管路振动。 

液压噪声是由流体脉动引起的，物体噪声在机械元件表面辐射出去，就成为听得见的空气噪声。在安装结构上放置减振橡胶装置是重要措施。 

减少噪声涉及机械结构设计问题，将来客户一定会做为验收项目来对待的，目前国家标准已颁布，现在市场没有重视。 

 给液压传动与控制带来最大变化的是数字控制技术和现场总线（CAN-bus）技术应用。这方面论述很多，就不多说。 

数字控制技术和总线技术都是信息技术（IT）知识范畴。技术应用拓展了液压物理模型的深层次理解及微电子控制分析。它不能改变液压本身的特性，只是处理液压参数更方便更容易。但是需要注意的关键是，液压控制是专业性强的技术工作，现在以至将来仍然要靠液压工程师而不是电气工程师来完成。 

恰恰因为如此，国内液压产品数字控制技术和总线技术相当落后，这也是未来发展商机。
 

从国外经验来看，液压技术只能由液压工程师完成，因为必须从液压原理入手才能正确应用。液压有许多工作与应用是紧密相连的，例如，与用户方案讨论、设计方案、工艺改进、供应保障、增值链分析、技术培训以及员工职业经验，等等。而这些内容反映了“学习型”企业的竞争优势。 

从事液压就是不断学习的过程，这个职业充满魅力和不断变化挑战，也是液压乐趣所在。 

液压企业的特点是“学习能力”，这是液压企业市场竞争中唯一不可模仿的资源。 

最后，有必要说明一下“学习型企业”内涵，它应成为液压企业文化的管理灵魂。 

学习型企业强调学习精神，不断学习，学以致用，超越自我。

一个人学习不算学习，全体人员不断学习才是学习型企业。不要把学习单纯理解成读书、看文章、或者拿文凭证书。学习是学有用益知识，学他人长处，学对工作有用的东西，学习就是技术手段。一个人就怕不学习，有了学习精神和习惯，坚持下去会形成积极人生观，一个公司的全体人员有了学习气氛，就会形成公司内在的强大能量。 

学习能力是企业资源，而且是唯一不能被模仿的资源，一个企业的厂房和设备、技术和工艺、管理方式可以被他人模仿，甚至个别技术骨干被其它公司挖走，但是，却不能复制这个企业的学习能力。 

不论是个人还是企业，坚持学习，重在交流、反馈和实践。

要提倡一个学习理念：“一个苹果去换另一个苹果，每个人还是一个苹果，但是，一个知识交换另一个知识，每个人却拥有两个知识。”从我们所处于互联网时代方面来讲，全球经济一体化也是强调学习交流的重要性。
 

 因此，综上所述，只要用学习的态度展望液压未来，用学习精神塑造液压理念，就一定会跟踪自动化、智能化的发展步伐，就能用新技术，新产品满足客户液压需求，并能提供更好的用户满意的液压产品。 

液压不会被淘汰。 

液压需要应对各个竞争对手的新一轮技术创新和挑战。

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