我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)


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前沿


本期导读

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

渐进式创新与激进式创新该如何看待呢?且看Peter A. 在2016年的会议报告中是如何阐述的。

文稿翻译丨液压创新社

编辑校对丨李春光   编辑排版丨马艳双


#Improve# 

主席先生,女士们,先生们,下午好:

也许,关于泵控制你们希望我给出一个非常详尽的技术报告。假若那样的话,我不得不让你失望了。我不会用线性化模型,拉普拉斯变换或尼奎斯特图来打扰你。

当然, 以后与你讨论这些我会非常高兴,但是,今天,我的演讲是关于…

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

创新

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

创新的种类有许多。第一类就是所谓的“渐进式创新”。就是对现有技术有相对较小的改进。

在这次大会期间,有许多了不起的案例属于这一类。这类创新的倡导者和支持者所持的观点是:许多渐进式改进和进化步骤足以保证泵行业的未来。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

我不认同斜盘式泵作为“未来的关键”。

相反,我认为目前的流体静力学原理已经达到了自身的极限,因此需要一个重大创新推动液压行业向前发展,摆脱被孤立的状态和市场壁垒。

我认为新的设计原理是必要的,以满足世界各地的当前客户和未来客户的需求。我也坚信,只有激进的、新的解决方案才能将静液压扩展到新领域、新市场和新应用中去。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

但是,在详细讨论这个之前,我们先来退一步,看看斜盘式柱塞泵的进化和生命周期。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

这是我能找到最古老的设计,柱塞和滑靴在斜盘上持续运行。这是一个蒸汽机的专利。

这个设计属于斜盘原理的起源。

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例如, 1923年的这个设计,展示了现代泵的所有元素:

  • 斜盘, 可以摆动来改变排量;

  • 柱塞和滑靴;

  • 旋转缸体由主轴驱动;

  • 甚至一个补油泵,以避免气蚀。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

相同的元素依然可以在当今的轴向柱塞泵中找到:

  • 一个斜盘;

  • 一组柱塞,各有自己的滑靴;

  • 一个旋转缸体,且由主轴驱动;

  • 如果需要,也有一个补油泵。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

前面三个例子代表了斜盘原理的各个生命周期阶段:

  • 孕育阶段;

  • 进化阶段;

  • 最后是成熟阶段。

这张图表显示了随着时间的流逝产品性能的改善与提高。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

可以绘制类似的图表,显示每年产品的总销售额。正如之前:

•孕育阶段;

•进化阶段, 特点是它的强劲增长;

•成熟阶段

这张图表看起来与先前的产品生命周期图一样。但是,有一个重要的区别:这张图有第四阶段:下降阶段。当市场出现新的解决方案时,下降便开始了。这个解决方案优于旧有技术。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

然而,在当前斜盘原理已成熟的情况下,新技术的出现后会发生些什么呢?当前企业的反应会怎样呢?让我试着借助一个简单的比喻来解释一下:一所房子。

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这是一张靠近美国华盛顿哥伦比亚特区荷兰岛房屋的图片,房子和斜盘原理一样久远。它一直是一个美妙的居住地,许多代人在这个房子里长大。

但是,房子一点点陈旧下来,变得破烂不堪,难道你不认同吗?现在,假设,你一直从事销售这个 “产品”(记住,这是一个比喻),你能做什么?

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当然你可以吓跑鸟儿,重建右边的烟囱…

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

……进行大量的有限元分析和计算流体力学计算…

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换一个新的屋顶,重新粉刷墙壁。如果这仍然还是美中不足,最后你可以用一些最新款的电子器件和现代的通信手段来粉饰它。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

但是,这一切都没有解决关键问题。它腐烂的地基依然在那里。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

现在,鉴于这是一个比喻,它讲述了什么是斜盘原理的生命周期和未来?基础到底是什么?它们是如何腐烂的?

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

关键问题之一当然是柱塞和缸体接触时的高负载,全部的液压功率通过这些滑动接触面传递。可以肯定,这从根本上就是错误的。

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柱塞泵和马达都是容积式机械设备。它们总是有滑动接触面,因此总会引起摩擦和磨损。但是,在这些机械设备中,高负载和相对高速度的组合是导致效率损失和过度磨损的根本原因。

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死区也可以造成容积效率损失。死区体积可以通过采用实体柱塞来减小。但这将导致柱塞质量的增加以及离心力的提高,从而再一次导致效率损失和更大的磨损,而且还会导致缸体倾覆力矩的提高。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

进而需要更大的轴向压紧力,进一步增加了缸体和配流盘之间的摩擦力。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

斜盘原理是以有限的柱塞数量为特征,典型的是9个。有限的柱塞数是噪音、流量压力脉动和扭矩脉动产生的根本原因。

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

所以,这些都是斜盘原理所固有的腐烂的基础。那就让我再多添加一个:

【i前沿】Q21:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)

就是控制。对斜盘位置的控制效率是极低的。效率损失常常发生在控制阀上,也经常会发生在斜盘轴承。

我很高兴在这个方向的一些研究成果最终展现了出来。昨天,IFAS的Jan Lux先生针对这个最紧迫的话题做了一个有趣的演示。


未完待续……



参考文献

【1】Improving pump control. 10.ifk dresden, march9,2016



#2016 Peter A. #将分2期连载在【i前沿】栏目中:

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我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)
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我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(下)




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