移动机械中液压系统的未来 | 丹佛斯谈液压技术与电动化

多年来，液压元件和系统在挖掘机、拖拉机和其他移动应用的功能中发挥着重要作用。根据调查发现，液压系统仍然是移动机器和车辆的首选关键技术。

在许多应用中，液压系统的功率密度仍然是电动替代品无法比拟的。虽然存在一些液压系统被电动系统取代的例子，但目前它们受到限制，主要集中在更紧凑的机器中。

然而，这并不意味着液压系统的发展不能满足各种行业和原始设备制造商的要求，事实上恰恰相反。从流体动力行业工作的人那里一次又一次听到的一句俗语是，这是一个激动人心的时刻，因为当今行业正在涌现许多新的技术。

推动液压系统设计的主要行业趋势

有几个因素正在影响当今液压元件和系统的设计方式。Bailey International首席执行官肯·贝克（Ken Baker）表示，数字化（包括在产品中添加传感器）和效率是他认为对液压元件设计影响最大的趋势。

他说，效率是一个特别重要的问题，因为客户强调减少能源消耗，从而节省成本和排放。丹佛斯动力系统研发高级副总裁 Jeff Herrin 也认为，效率是一个关键驱动因素，因为人们更加关注机器及其组件对环境的影响，这正在影响液压系统的设计方式。

这些以及影响液压系统设计的许多其他影响因素与影响许多行业的主要趋势有关，包括流体动力和移动设备——自动化、数字化和电气化。在Power&Motion的调查中，大多数受访者表示，他们认为这三个趋势对移动应用中使用的液压系统产生了同样的影响，紧随其后的是29%的受访者，他们认为自动化的影响最大。

派克汉尼汾运动系统集团电气化业务发展经理Christopher Griffin告诉Power & Motion，液压系统正变得越来越智能，互联性越来越强，这将有助于实现更高水平的自主性以及监控机器性能和维护要求。

Herrin也指出了这种增长趋势，表明要使机器更智能，就必须开发智能组件。这将实现完全的自主性和较低级别的自动化，例如自动化特定的机器功能，他说这同样有价值。Herrin表示，随着向更智能、更自动化的系统发展，液压控制系统几乎总是由软件驱动。此外，控制正在从传统上使用的集中式设计转变为基于组件的设计，这将为优化机器性能提供更大的灵活性。

大多数受访者（81%）同意Herrin的观点，即液压系统架构正在发生变化。一位受访者指出，这是由于需要通过数字接口提高可控性、改进的模块化、更高的整体系统性能以及实现软件定义性能。

其他受访者还指出，系统架构的变化是由提高效率的需求推动的。其他驱动因素包括降低机器复杂性的需求以及电子和人工智能 （AI） 等其他技术的集成。

尽管电气化程度不断提高，但液压系统仍然是首选技术 

电气化是影响液压系统发展的另一个主要趋势，20%的受访者表示电气化，但具体程度仍有差异。在那些表示它正在影响他们在移动应用程序中设计和使用液压系统的人中，32%的人表示它产生了21%或更多的影响，但紧随其后的是29%的人表示0-5%的设计受到影响。

Baker、Herrin 和 Griffin 都认为电气化正在影响移动液压行业，正如受访者所表示的那样，电气化正在不同程度上影响。贝克表示，他的公司开始看到电动原动机的使用增加，例如电动直接驱动系统或ePTO（电动取力器），但对于Bailey的中端市场客户群来说，这仍处于早期阶段。

另一方面，Herrin表示，丹佛斯发现客户对混合动力和全电动车辆液压系统优化的咨询迅速增加。他说，该行业正在进入第二波电气化浪潮，早期采用者现在能够专注于优化液压系统。最初的开发重点是在推进应用中用电动版本替换液压马达，因为许多原始设备制造商没有能力优化系统。

随着电气化的发展，无论是以电动机器的形式，还是更多地采用电气技术，仍然存在一个问题，即电动替代品是否会取代移动应用中的液压系统。普遍的共识是，在某些情况下它是有意义的，例如车轮驱动等旋转应用，但 Baker 指出，液压系统提供的功率和力仍然大于电动所能达到的功率和力。 

大多数受访者似乎都同意这一观点，大多数人表示，他们用于移动应用的液压系统中有10%或更少的系统正在被电动替代品所取代。

在电动取代液压的情况下，受访者指出的原因包括减少维护、减轻重量，从而减少燃料、节省、降低噪音排放，以及在许多情况下由政府法规推动电气化。易用性、能源效率和控制的提高也被指出是一些应用转向电动而不是液压的原因。

不过，要记住的重要方面是，这是一些应用，因为正如一位受访者所说，“仅仅因为汽车已成为一种成功的转换技术，并不意味着每个液压应用都可以平等地转换。电气化在某些领域是有意义的，但在许多应用中，同样的稳健性、耐用性和有效性还不具备。

Baker、Herrin 和 Griffin 也表达了同样的观点。正如 Griffin 所说，液压应用有许多电动解决方案，但使用它们有利有弊。全电动系统具有效率和控制优势，但成本可能更高，尤其是在遇到更高的力和功率要求时。他说，在这些情况下，它们也会变得更重。

他接着说，在一些应用中，全电动运动系统是有意义的，但在可预见的未来，移动机械市场不会完全取代液压系统。

调查受访者一致认为，移动应用中使用的液压系统不会消亡，大多数人（83%）表示。与此同时，大多数人（近 97%）和 Baker、Herrin 和 Griffin 一样，都看到了移动液压系统的持续发展机会。

Herrin指出，潜在的机会包括在不对功率密度产生负面影响的情况下，实现液压泵和电机的更高速度和效率。他说，重要的是让这些组件达到与电动选项相当的程度，同时保持液压系统的固有强度。

美国国家流体动力协会 （NFPA） 的 2023 年技术路线图指出了流体动力制造商可以集中开发精力的几个领域，不仅要满足不断变化的客户需求，还要保持包括移动机械在内的一系列应用中使用的液压和气动装置的相关性。

对于工程机械设备的电动化，在去年12月份于启东举办的研讨会上，中国矿业大学的丁海港副教授为大家带来了这个专题的报告内容——工程机械电动化技术。听丁老师分享行业的电动化发展现状和趋势~~

尽管有许多新技术和设计挑战正在发挥作用，但很明显，移动液压系统的使用和发展也有很多机会。