電(dian)子(zi)技術與流體(ti)動(dong)力(li)傳動(dong)
近年來，流體傳動技術借助和移植了電子技術、計算機技術、自動控制技術以及新材料和新工藝等后取得了顯著成果。尤其是電子、IT技(ji)(ji)術(shu)(shu)和流體(ti)傳動(dong)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的相互融合，更使其提(ti)高了與電(dian)機(ji)傳動(dong)的競爭能力，取得(de)新的活(huo)力。
一、電液(ye)伺服閥和比(bi)例閥的性能不斷(duan)提(ti)高
電(dian)(dian)液(ye)伺服(fu)閥(fa)和比例閥(fa)是在電(dian)(dian)液(ye)伺服(fu)比例系統(tong)中將微(wei)弱的(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)(neng)轉換為大(da)的(de)(de)(de)液(ye)壓(ya)能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)輸出，是該(gai)系統(tong)的(de)(de)(de)關(guan)鍵元件。它決定系統(tong)的(de)(de)(de)精度、頻響和工作可靠性(xing)，因(yin)而(er)自它面世以(yi)來，世界各國都(dou)對(dui)它的(de)(de)(de)研究開(kai)發給予了足夠的(de)(de)(de)關(guan)注(zhu)。特別在對(dui)產品的(de)(de)(de)動態響應、控制精度及(ji)工作可靠性(xing)（耐污染能(neng)(neng)力）等(deng)方面取得不少成果。
1. 電液伺(si)服閥產(chan)品
1.1 美國(guo)MOOG公(gong)司
A. 直動型高(gao)頻響電液伺服閥
該閥(fa)門內置(zhi)(zhi)線性永磁式(shi)力(li)馬達驅動(dong)(dong)閥(fa)芯(xin)運動(dong)(dong)，閥(fa)芯(xin)的(de)位移由位移傳感(gan)器進行(xing)檢測，內置(zhi)(zhi)式(shi)電子放大器對(dui)主閥(fa)芯(xin)進行(xing)閉環控制(zhi)，該閥(fa)的(de)特點是：低泄漏、無(wu)先導級流量、能耗(hao)較(jiao)低；閥(fa)芯(xin)驅動(dong)(dong)力(li)大，永磁式(shi)力(li)馬達的(de)驅動(dong)(dong)力(li)為電磁鐵的(de)2倍，抗污染能力強；動態響應好，由于力馬達(da)自(zi)然頻率為250Hz，使閥(fa)(fa)的動態性能好，且閥(fa)(fa)的頻率與系統壓力(li)無關；低滯環、高分辨率、重(zhong)復(fu)精度高；當斷電和緊急停車時(shi)，閥(fa)(fa)芯可自動回到空位，使負載處(chu)于安(an)全狀態；為提高使用壽命，防止閥(fa)(fa)芯節流邊磨損，一般使用時(shi)要求過濾精度為10μm（β75）。
例如MOOG公司D633/634系列直動型電液伺服(fu)閥，其主要參數為：流量范圍：3.8～100 L/min（7.0MPa閥壓降）；最大(da)工(gong)作壓力：35MPa；分辨(bian)率<0.1%；滯(zhi)環<0.2%；頻響(xiang)：40～60Hz（±100%輸入信號(hao)）。
B. 先導(dao)級(ji)為射(she)流管的雙級(ji)電液(ye)伺服(fu)閥
公(gong)司多年來一(yi)直生產(chan)噴咀檔(dang)板型雙(shuang)(shuang)級(ji)電液(ye)伺(si)服(fu)(fu)閥(fa)，該閥(fa)具有高(gao)(gao)頻響、高(gao)(gao)精度(du)等性能，但是(shi)耐污染能力差，要(yao)求油(you)液(ye)清潔(jie)度(du)高(gao)(gao)。最近發展了先導級(ji)為射流管的雙(shuang)(shuang)級(ji)電液(ye)伺(si)服(fu)(fu)閥(fa)。該閥(fa)動態性能好，耐污染能力強，主閥(fa)芯位置用(yong)位移傳感器(qi)進行電反饋(kui)，由內置式電子放大(da)器(qi)對閥(fa)芯進行閉環控制，具有故障保險（Fail-safe）功能。當(dang)出現(xian)意外斷電(dian)故障時，可保障機器(qi)設備處于安全(quan)位置(zhi)。最低先導級的控制壓力為2.5MPa，這一(yi)優點可使(shi)該閥應(ying)用(yong)于汽輪(lun)機之(zhi)類的低壓控制系統中。
C. D660系列伺服比(bi)例閥
公司的D660系列伺服比例閥可用作二(er)通(tong)(tong)、三通(tong)(tong)、四(si)通(tong)(tong)和(he)五通(tong)(tong)節流型(xing)的流量控(kong)(kong)制閥，適(shi)用于電(dian)液位置、電(dian)液速度、電(dian)液壓力(li)和(he)電(dian)液力(li)控(kong)(kong)制系統中，具有很高的動態響應特性(xing)和(he)可靠性(xing)，廣泛應用于各種注塑機(ji)、中空成型(xing)機(ji)、壓鑄機(ji)、壓力(li)加工機(ji)械、造(zao)紙和(he)木材加工等(deng)行業。其主要性(xing)能：流量范圍30～1500 L/min（1.0MPa 閥壓降）；最大工作壓力35.0 MPa；分辨率 <0.2%；滯環<1.0%；響應時間12～42ms；工作壓(ya)力為21.0MPa。
1.2 日本(ben)油(you)研公司的直動式電液伺服閥
該公司的內置放大器直(zhi)動式電液伺服(fu)閥L5VHG系列(lie)，只需用24V電源輸入(ru)一個0～±10V的(de)指令信號便可獲得(de)高精(jing)度(du)的(de)液壓(ya)(ya)控(kong)制。該閥(fa)由小型(xing)強力馬達(da)驅動(dong)閥(fa)芯(xin)，閥(fa)芯(xin)位移用差動(dong)變壓(ya)(ya)器(qi)進(jin)行(xing)檢測，內(nei)置電子放(fang)大器(qi)進(jin)行(xing)閥(fa)環控(kong)制。LSVHG-03EH型的主要性能是：額定流量180 L/min，工作壓力35MPa，滯環(huan)死區<0.2%，頻響(xiang)80～100Hz（±25%V輸入，相位滯后-900），帶有(you)故障指示信號(hao)（在14 MPa條件下的試驗(yan)結果(guo)），耐污染能力強（NAS10級）。
1.3 Bosch-Rexroth公司(si)的(de)電液伺服閥(fa)
Bosch-Rexroth公司在日本東京IFPEX 2005展(zhan)會上展(zhan)出了品種齊全的電液伺(si)服閥(fa)(fa)。其(qi)中內(nei)置電子線(xian)路的高頻(pin)響伺(si)服閥(fa)(fa)采(cai)用(yong)直(zhi)線(xian)式電磁鐵驅動閥(fa)(fa)芯(xin)，由(you)差(cha)動變壓器(qi)檢測閥(fa)(fa)芯(xin)位移，電子線(xian)路控制組成閉環(huan)系統。4WRPEH系列直(zhi)動型伺服閥中包括(kuo)：4WRPEH-6 額定流量為2～40 L/min（共(gong)六種規格），頻響(xiang)120Hz（在-900，±5%輸入，31.5MPa時）；4WRPEH-10 額定流量為(wei)50、10 L/min， 頻響60Hz（在-900，±5%輸(shu)入，31.5MPa時(shi)）。
2. 比例控制閥產品
比例閥(fa)具有(you)價格低，耐(nai)污染能(neng)力強等優點(dian)，但與伺服(fu)閥(fa)比頻率響應(ying)性能(neng)差(cha)，一般只用于(yu)開(kai)環(huan)系(xi)統(tong)。為了(le)使其能(neng)用于(yu)高(gao)(gao)響應(ying)、高(gao)(gao)精高(gao)(gao)的閉(bi)環(huan)系(xi)統(tong)，各公司開(kai)發了(le)高(gao)(gao)頻比例控制閥(fa)。
2.1. MOOG公司產品
MOOG公司生產的D680系列伺服(fu)比例閥(fa)采用(yong)了高性能(neng)直(zhi)動式(shi)伺服(fu)閥(fa)作先導級(ji)，降低(di)了先導閥(fa)泄(xie)漏，提高了閥(fa)的動態性能(neng)，主閥(fa)芯位(wei)(wei)移用(yong)位(wei)(wei)置(zhi)傳感器檢測(ce)，內(nei)置(zhi)式(shi)電子放大器對(dui)主閥(fa)芯位(wei)(wei)置(zhi)進行閉(bi)環控制(zhi)，使用(yong)方(fang)便。其(qi)主要性能(neng)：流量范圍30～500L/min（1.0MPa 閥壓降）；最大(da)工作(zuo)壓力35.0 MPa；響應時間11～14ms；分辨率 <0.03%；滯環 <0.2%；工作壓力21.0MPa。
2. 2 Bosh-Rexroth公司
公司開發了直動型高(gao)頻比(bi)例閥(fa)4WRSE系列，采用高頻比(bi)例電磁鐵驅動，閥芯位移用電反饋(kui)，內置電子線路實現閥芯的閉環控制，具有良好的頻響特性80～105Hz（±10%輸入，21MPa時）。
2．3 意(yi)大(da)利ATOS公(gong)司(si)
公司生產了品種齊(qi)全的比例閥(fa)，由高精度比例電磁鐵驅動閥(fa)芯位(wei)移，由位(wei)置(zhi)(zhi)傳感器進行(xing)檢測，內置(zhi)(zhi)電子線(xian)路(lu)實行(xing)閉環(huan)控制(zhi)，頻響接近一般(ban)電液伺服(fu)閥(fa)（25～60Hz，100%閥行程）。但同時還保留了(le)比例閥的(de)特點，比如耐污染能力強，不需要很(hen)精(jing)細的(de)濾油器，高可靠性、易維修、維護費用低等。
二、 發展(zhan)電子(zi)控制液壓變(bian)量油泵，實現節(jie)能，提高精度(du)
由電子控制(zhi)裝置實(shi)現變(bian)量(liang)柱塞泵的(de)(de)流量(liang)、壓力(li)(li)和(he)功(gong)率(lv)(lv)控制(zhi)。電子控制(zhi)裝置主要由高頻響電液比例閥、壓力(li)(li)和(he)位移傳感器(qi)、電子控制(zhi)器(qi)組成。用閉環(huan)控制(zhi)取代原(yuan)來的(de)(de)開環(huan)控制(zhi)，通過微處(chu)理(li)器(qi)改(gai)變(bian)微處(chu)理(li)程序，實(shi)現泵的(de)(de)各種控制(zhi)形式，合理(li)的(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)匹配和(he)軟啟動，并適應(ying)負(fu)荷變(bian)化(hua)改(gai)變(bian)油泵參數（如(ru)流量(liang)和(he)壓力(li)(li)）。比如(ru)Bosh-Rexroth公司生產的(de)ALOVSO DFEE變量柱塞泵(beng) 。
在東京IFPEX 2005展覽會上日本油研公(gong)司展出了帶(dai)閉環控(kong)制和開(kai)環控(kong)制的變量柱(zhu)塞泵，具有(you)良好的節能(neng)效(xiao)果(guo)。它們是A系列04型(xing)電液比例負荷傳感(gan)型(xing)和A系列04E型(xing)電液比例流量(liang)、壓力閉(bi)環控制型(xing)比例變量(liang)柱塞泵。
A系(xi)列04E型(xing)變(bian)量(liang)柱(zhu)塞(sai)泵是以比例技(ji)術為基(ji)礎結合電子技(ji)術和(he)傳(chuan)感(gan)技(ji)術，實(shi)現閉環控(kong)制(zhi)的(de)(de)變(bian)量(liang)柱(zhu)塞(sai)泵。通過比例閥對壓力和(he)流量(liang)進行匹配控(kong)制(zhi)，并由壓力傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)斜(xie)盤(pan)角度傳(chuan)感(gan)器(qi)對輸出壓力和(he)流量(liang)持續監控(kong)，使(shi)輸出的(de)(de)壓力和(he)流量(liang)更(geng)(geng)精確，更(geng)(geng)接近(jin)實(shi)際需要的(de)(de)壓力和(he)流量(liang)，所以更(geng)(geng)節(jie)能，控(kong)制(zhi)精度也更(geng)(geng)高。
三、發(fa)展電氣液壓融合系統(tong)（Hybrid系統）
這是日本(ben)液(ye)壓界(jie)建立的新概(gai)念，即(ji)將液(ye)壓技術(shu)(shu)、電子技術(shu)(shu)、計(ji)算機技術(shu)(shu)和電氣技術(shu)(shu)相融合，簡稱Hybrid系統(tong)。它是(shi)高速(su)變頻器（電(dian)機(ji)）和AC伺服電動(dong)機驅動(dong)定(ding)量(liang)泵(beng)的(de)可變速的(de)控制系統，在(zai)日(ri)本這類(lei)系統已經(jing)商品化。當(dang)執行(xing)(xing)(xing)器不工(gong)作時(shi)，電機轉速以(yi)低速運行(xing)(xing)(xing)或停止(zhi)運行(xing)(xing)(xing)，可以(yi)大量(liang)節省能量(liang)消耗，還可降低噪聲和系統溫(wen)升，油(you)箱的(de)容積和用油(you)量(liang)大大減少，下面(mian)介紹幾個產品：
1．日本大金（DAIKIN）公司生產的SUT高(gao)級高(gao)壓(ya)(ya)液(ye)壓(ya)(ya)單元
大金公司以生產變(bian)頻(pin)空(kong)調聞(wen)名于(yu)世，他們(men)將變(bian)頻(pin)空(kong)調技術移植到液壓工業，先后開發了高(gao)速變(bian)頻(pin)器和(he)IPM節能高效電(dian)機。IPM電(dian)機驅(qu)動(dong)系統采(cai)用了(le)新材料(liao)硅鋼片和稀土(tu)類磁鐵，驅(qu)動(dong)原理除了(le)磁性扭矩外也利(li)用了(le)磁阻扭矩。在整個(ge)工作(zuo)范圍(wei)內(nei)比異步(bu)電(dian)機效率高、速度精度高、沒有滑(hua)動(dong)、指令同步(bu)運轉、不受負載影響(xiang)、扭矩特性優(you)良(liang)，即使低(di)速時扭矩也不變小。價格低(di)于(yu)AC馬達，比(bi)異(yi)步電機(ji)加普(pu)通變頻機(ji)稍高。
大金公司的SUT高壓超級(ji)單元(yuan)融合(he)了大金(jin)獨有的高效(xiao)率IPM電機驅動系統和液(ye)壓(ya)泵切換控制(zhi)技術，具體(ti)優(you)點包括：通過4種模式的P、Q設定值進行(xing)選擇，簡(jian)單實現(xian)了多級(ji)壓力、流量控(kong)制；節(jie)能率達到(dao)50%（保壓時21MPa）；低(di)噪聲60dB(A)（21MPa保壓時(shi)），在(zai)全負荷運轉時(shi)噪聲也在(zai)70 dB(A)以下；系統溫升小，油箱(xiang)容(rong)積(ji)小，用油量少；可減少大量閥門，減少系統阻力和漏(lou)(lou)油點，減少漏(lou)(lou)油機率。
2．日本油研公(gong)司生產的1H伺服控制單(dan)元(yuan)
該單元由AC伺(si)(si)服馬達、柱塞(sai)泵(beng)、油箱及液壓控制(zhi)回(hui)路組(zu)成(cheng)一(yi)體的(de)(de)小(xiao)型節(jie)能(neng)低噪聲液壓裝置(zhi)(zhi)。根據伺(si)(si)服電動機的(de)(de)轉數控制(zhi)油泵(beng)的(de)(de)輸出流量(liang)、壓力，配置(zhi)(zhi)帶(dai)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)傳感器(qi)的(de)(de)液壓缸及專用控制(zhi)器(qi)可以構成(cheng)簡易的(de)(de)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)、速(su)度、壓力、閉(bi)環(huan)控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)。其主要特點(dian)包括：節(jie)省能(neng)耗(hao)(hao)，在保壓時系(xi)(xi)統(tong)消耗(hao)(hao)能(neng)量(liang)為(wei)老系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)1/10；噪(zao)聲低(di)，在(zai)壓力(li)控制時，油(you)泵(beng)回轉是為了補償油(you)壓內(nei)部泄漏，油(you)泵(beng)在(zai)低(di)速回轉時噪(zao)聲很小；在(zai)流(liu)量(liang)控制時，油(you)泵(beng)轉數主要(yao)滿足主機所需的(de)流(liu)量(liang)，在(zai)低(di)于(yu)額定最高轉速下(xia)工作，因而噪(zao)聲較小；小型化，由于(yu)系統發(fa)熱小，油(you)箱容積小，因此由AC電(dian)動機、油泵、油箱、液(ye)壓控制回路組成的一體化單元，實現了(le)小型化，同時可直(zhi)接裝于(yu)主機上。
3．川崎電液融合系統(tong)（Electro-hydraulic Hybrid System），川崎ECO伺服(fu)單元
該系統是由帶有(you)壓(ya)力和流(liu)量反饋(kui)功能的(de)控制(zhi)器(qi)、變頻器(qi)、感應(ying)電機、K3VL軸向柱塞泵、閥(fa)門(men)、執行器(qi)(qi)及壓力(li)和位置傳感器(qi)(qi)組成的閉環控制系統。其特點是：高壓、大流量（最大工作壓力(li)35MPa，排(pai)量22～140cm3）；適應環保(bao)要(yao)求，采用兩(liang)級切換式液壓泵(beng)和變頻電動機(ji)組(zu)合，實(shi)現了(le)節(jie)省(sheng)能(neng)耗和低噪(zao)聲運轉；由(you)于配置了(le)專用控(kong)(kong)制(zhi)器，使之成為高精度的(de)電液控(kong)(kong)制(zhi)系統(tong)；應用于中小型壓機(ji)、機(ji)床、試驗(yan)裝(zhuang)置及各種產業機(ji)械用液壓源；油泵(beng)排量22～140 cm3/r（五種規格）；最高(gao)壓力35MPa；電機容量(liang) 11～55kW（五種規格）。
四、適(shi)應PLC控制和總線連接
1． 低(di)能耗電磁(ci)閥產品
在(zai)東京IFPEX 2005展會上，各公司展出了低能耗電磁(ci)閥(fa)產(chan)品，努力降低電磁(ci)換向閥(fa)的能耗和滿足現場總線接(jie)口的要求。
低(di)保持(chi)電流的小型電磁閥。日本TOKIMEC公司展(zhan)出的(de)DG4VL-3和DG4VL-5小型(xing)電磁閥的保持電流分別減低到6W和7.5W，是驅動電(dian)磁鐵功率的1/4（保(bao)持電流為換向后使閥(fa)芯保(bao)持位置所需的(de)電流）。
TOKIMEC公司生產的DG4VC-3和DG4VC-5微(wei)小(xiao)電流控(kong)制(zhi)的小(xiao)型(xing)電磁閥的控(kong)制(zhi)信號為(wei)24V、10mA；內置半導體開關，PLC可(ke)直(zhi)接控(kong)制(zhi)，不需(xu)外部繼電器，從而可(ke)節省開關柜尺(chi)寸(cun)；適應總線M12接口。
2．氣動(dong)元件
氣動(dong)技術是自(zi)動(dong)化(hua)(hua)不可(ke)缺(que)少的重要手段。近年來的發展動(dong)向是向小型化(hua)(hua)、低(di)能耗、精度(du)化(hua)(hua)、組(zu)合化(hua)(hua)、高(gao)速化(hua)(hua)和潔(jie)凈(jing)化(hua)(hua)方(fang)向發展，尤其是氣動(dong)系統的潔(jie)凈(jing)化(hua)(hua)和低(di)能耗等促進了半導(dao)體工業和制藥工業的發展，國外一些展覽會上更充分顯(xian)示了氣動(dong)技術的發展。
2．1．小型化(hua)、低能(neng)耗電磁(ci)閥
日本SMC公司開(kai)發的SO70電磁(ci)閥(fa)，閥(fa)寬7mm，重量僅5g（閥單體），消耗電力(li)0.35W（標準），采用節能回路時為0.1W，流通能力Cv0.021，工作噪(zao)聲(sheng)為38dB(A)以(yi)下(xia)。
2．2．高集(ji)成樹(shu)脂氣路塊
節省(sheng)空間、配(pei)置(zhi)簡(jian)單、重量(liang)輕，采用熱熔技術成(cheng)功地制造出過去注射成(cheng)形工藝所不能完(wan)成(cheng)的(de)立體(ti)流(liu)路(lu)。可滿足各(ge)種用戶多樣(yang)化(hua)安裝的(de)要求，由于印刷電路(lu)板集層化(hua)，簡(jian)化(hua)了配(pei)線工件。
2．3．適應現場總線控制的氣動(dong)元件
現場(chang)總線(xian)可用(yong)單行(xing)方式(shi)實現信號傳(chuan)遞(di)，可以簡化布線(xian)，節省大量電(dian)纜消耗，還可大大縮減復雜系(xi)統(tong)的調試、故障診斷及日常維護工作。日本SMC公司生產的適(shi)用于(yu)總線接口的氣(qi)動電磁換向(xiang)閥組GW裝置/EX510（圖18），輸(shu)(shu)入和輸(shu)(shu)出各為64個點，可適(shi)用(yong)于CC-Link、Device Net、ProfiBUS-DP的(de)連接(jie)。SMC生產的大(da)部分氣動(dong)電磁閥都適(shi)用總線通信(xin)系統。
2．4．Parker-KURODA公(gong)司的VA01系(xi)統小型直動電磁閥
該閥應用高速電磁(ci)鐵，頻(pin)率響應時(shi)間(jian)為3ms，誤差精度為±1ms以下(xia)，壽命為(wei)2億次，發塵量甚小，10萬次換向后(hou)Φ0.3μm的粒(li)子數幾乎為零。該閥寬(kuan)10mm，帶閥座重量(liang)為35g，音速流導C值為0.2dm3/s.bar。該閥可用(yong)于真(zhen)空(kong)和正壓系統，不含有害物質，符合(he)ROHS指令要求。
2．5．日本(ben)小金井推出的電磁式無活塞桿氣缸
為適(shi)應某些領(ling)域(yu)的(de)需要(yao)，近年來不(bu)少公司推(tui)出了電動氣(qi)缸、磁性無桿氣(qi)缸等產(chan)品。小(xiao)金井的(de)產(chan)品采(cai)用了公司獨自生產(chan)的(de)鋁管，特點是低速性能好(hao)，可達8mm/s，帶防沖擊(ji)器，安裝(zhuang)方便。產品符合ROHS指令要求，不含有害物(wu)質。
結束語
流體動(dong)力(li)傳動(dong)是工業自動(dong)化技術(shu)的重要(yao)組成部(bu)分，它是主機(ji)向智能化、自動(dong)化、高(gao)(gao)速化、高(gao)(gao)效(xiao)率、高(gao)(gao)精(jing)度、高(gao)(gao)可靠性、多樣化、潔凈化方向發展(zhan)不可缺少的關鍵技術(shu)。近(jin)年來，由于流體動(dong)力(li)技術(shu)與電(dian)子技術(shu)、信息(xi)技術(shu)相結(jie)合(he)，使它產生了(le)(le)新的活力(li)，提高(gao)(gao)了(le)(le)與電(dian)氣(qi)和機(ji)械(xie)傳動(dong)的競爭力(li)。
只要沿著此方向(xiang)走下去，并不斷(duan)跟蹤和移植新(xin)技術成(cheng)(cheng)果，比如電子、信息、計算(suan)機、磨擦(ca)磨損等新(xin)技術、新(xin)工藝、新(xin)材料等成(cheng)(cheng)果，發(fa)揮流體(ti)(ti)傳動的優點，克服能耗大、噪聲大等缺(que)點。作(zuo)為現(xian)代(dai)傳動與(yu)控(kong)制的重要組成(cheng)(cheng)部分的流體(ti)(ti)傳動技術，將不斷(duan)擴大應(ying)用領域，保持強(qiang)大的競爭力(li)，并不斷(duan)向(xiang)前發(fa)展。
