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液壓技術(shù)的創(chuàng )新發(fā)展

2.1液壓現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)

2.1.1液壓現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的定義
    現場(chǎng)總線(xiàn)是連接智能化儀表和液壓PLC控制實(shí)驗臺自動(dòng)化系統的全數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡(luò )?，F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統簡(jiǎn)化為工作站和現場(chǎng)設備兩層結構，它可以看作是一個(gè)由數字通訊設備；和監控設備組成的分布式系統從計算機角度看，現場(chǎng)總線(xiàn)是一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò )平臺；從通信角度看，它是一種新的全數字串行、雙向、多路設備的通信方式；從工程角度看，它是一種工廠(chǎng)結構化布線(xiàn)。
    隨著(zhù)現代制造技術(shù)的快速發(fā)展，液壓傳動(dòng)實(shí)訓臺流體控制技術(shù)和電子控制技術(shù)的結合越來(lái)越緊密，在液壓領(lǐng)域越來(lái)越多的人開(kāi)始使用或關(guān)注總線(xiàn)技術(shù)在液壓系統中的應用，液壓綜合實(shí)驗臺技術(shù)人員也越來(lái)越感受到現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)越性。液壓實(shí)訓臺系統是在液壓總線(xiàn)的供油路和回油路間安裝數個(gè)開(kāi)關(guān)液壓源，與其各自的控制閥、執行器相連接。開(kāi)關(guān)液壓源包括液感元件、高速開(kāi)關(guān)閥、單向閥、液容元件。根據液壓傳動(dòng)實(shí)驗室設備功能不同，它可組合成升壓或降壓增流型開(kāi)關(guān)液壓傳動(dòng)演示系統。由于將開(kāi)關(guān)源的輸入端直接掛在液壓總線(xiàn)上，通過(guò)高速開(kāi)關(guān)方式加以升壓或降壓增流。該工程液壓傳動(dòng)實(shí)訓臺系統克服了傳統液壓系統無(wú)法實(shí)現升壓以及降壓增流的問(wèn)題，*終輸出與各執行器需求相適應的壓力和流量。
2.1.2現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在液壓系統應用中的特點(diǎn)
( 1 )經(jīng)濟性。任何一種新技術(shù)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與使用，其成本是首先需要考慮的因素之一，總線(xiàn)技術(shù)也不例外。工程液壓氣動(dòng)PLC綜合控制實(shí)驗臺設計開(kāi)發(fā)總線(xiàn)技術(shù)產(chǎn)品的初衷之一就是降低系統及工程成本。所以，應用單位使用總線(xiàn)產(chǎn)品和供應商提供產(chǎn)品的第一前提應該是以降低總線(xiàn)系統的使用成本為目的。
( 2 )按 I E C 6 1 1 3 1 — 3標準的柔性化程序，易學(xué)、易懂，可操作性強。
( 3 )可靠性、可維護性?，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)采用總線(xiàn)代替一對一的 I ／ O連線(xiàn)。對于大規模 I ／ O系統來(lái)說(shuō)，減少了由接線(xiàn)點(diǎn)造成的不可靠因素，同時(shí)系統具有在線(xiàn)故障診斷，報警記錄功能；可完成現場(chǎng)氣動(dòng)液壓PLC綜合控制實(shí)驗臺液壓系統的遠程參數設定、 修改等參數化工作，增強了系統的可維護性。 
(4)友好的人機對話(huà)界面，可方便進(jìn)行透明液壓實(shí)訓臺液壓系統的參數修改和故障監控。
(5)滿(mǎn)足所有有關(guān)人身安全 、電磁兼容、抗沖擊及抗震動(dòng)的重要標準。
(6)相對于傳統的透明液壓傳動(dòng)實(shí)訓裝置液壓比例控制系統更具有其價(jià)格競爭優(yōu)勢。
2.2水壓元件及系統
2.2.1水壓傳動(dòng)技術(shù)概述
    用水作介質(zhì)的液壓元件古而有之，*早的氣動(dòng)實(shí)訓臺液壓設備就是用水的。今滅隨便一個(gè)洗車(chē)店里都裝備了帶容積式泵的高壓清洗機這樣的氣動(dòng)PLC控制實(shí)驗臺。但后來(lái)所謂“水壓機”的介質(zhì)中也添加了許多東西以滿(mǎn)足方方面面的性能要求，其實(shí)是一種乳化液。后來(lái)發(fā)展的“難燃液壓液”有幾種也是水基的。在某種意義上，氣動(dòng)液壓PLC綜合控制實(shí)驗室設備液壓技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)元件與工作介質(zhì)互相適應和協(xié)調發(fā)展的歷史。液壓介質(zhì)性能水平的提高對于現代液壓技術(shù)的發(fā)展功不可沒(méi)?，F在所謂的氣動(dòng)實(shí)驗臺水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質(zhì)，所有技術(shù)難點(diǎn)就都集中到了元件本身。
    透明液壓傳動(dòng)實(shí)驗裝置的發(fā)展越來(lái)越依賴(lài)于材料科學(xué)和制造技術(shù)的進(jìn)步，這在水液壓元件中體現得尤為突出。在現代技術(shù)條件下，造出能在密封、潤滑、抗蝕等性能方面適應純水甚至海水介質(zhì)的透明液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)綜合控制實(shí)驗臺液壓元件是可能的，當然由于無(wú)法同時(shí)改進(jìn)介質(zhì)的相關(guān)特性，水液壓裝置的性能，特別是性?xún)r(jià)比較高之元件和介質(zhì)都經(jīng)過(guò)多年“磨合”和優(yōu)化的透明液壓傳動(dòng)實(shí)訓臺會(huì )大打折扣，一般也只能在水的冰點(diǎn)以上才能運行。水上和水下作業(yè) 的船只和裝置上，以及用高壓水工作的設備中(如高壓水清洗、切割設備、消防設備和藝術(shù)噴泉等)，使用直接從外界吸水和向外排水的開(kāi)式循環(huán)的水液壓系統有其必要性和合理性。 
    水壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)實(shí)訓臺技術(shù)就是基于綠色設計和清沽生產(chǎn)技術(shù)而重新崛起的一門(mén)新技術(shù)。是新型工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中出現的一門(mén)綠色新技術(shù)。由于水具有清潔、尤污染、廉價(jià)、安全、取之方便、再利用率高、處理簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)，用其取代礦物油作為液壓實(shí)訓臺液壓系統工作介質(zhì)時(shí)不僅能夠解決未來(lái)因石油枯竭帶來(lái)的能源危機，而且能夠*大限度地解決因礦物油泄漏和排放帶來(lái)的污染與安全問(wèn)題，*符合環(huán)境保護以及可持續發(fā)展的要求，使得人們開(kāi)始重新考慮和認識到將這一清潔能源作為液壓系統工作介質(zhì)的重要性，并已引起人們的普遍關(guān)注，成為現代液壓綜合實(shí)驗臺水壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的*直接動(dòng)力。 
2.2.2水壓傳動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)
( 1 )資源豐富，來(lái)源廣泛，再利用率高。水是地球上*為豐富且與世共生的資源，在液壓PLC控制實(shí)驗臺水壓傳動(dòng)系統應用的整個(gè)周期內，可多次回收，重復使用，且不易變質(zhì)
( 2 )水是一種無(wú)毒無(wú)污染資源，對人體和環(huán)境尢害。有利于提高T作環(huán)境的舒適性和安全性 ，排除的液體不需作任何處理即可直接排放 ，從根本上消除油壓傳動(dòng)系統岡泄漏和排放 而造成的牛產(chǎn)與環(huán)境污染。
( 3 )阻燃性好，安全性高。特別適合高溫、核輻射和明火等場(chǎng)合下的應用，有效地解決油壓傳動(dòng)所帶來(lái)的易燃 、易爆 、油蒸汽對人體的危害等安全問(wèn)題以及核輻射造成的液油變質(zhì)和放射性污染等問(wèn)題。
( 4 )處理技術(shù)與工藝簡(jiǎn)單 ，液壓傳動(dòng)實(shí)驗室設備系統的運行與維修費用低。水長(cháng)時(shí)間使用不會(huì )變質(zhì)，使用前后的水處理簡(jiǎn)單；而且液壓傳動(dòng)演示系統在航運、水下作業(yè)、潛艇等水環(huán)境下工作時(shí)，不用油箱 、冷卻裝置，大大簡(jiǎn)化了工程液壓傳動(dòng)實(shí)訓臺系統。
2.2.3水壓傳動(dòng)技術(shù)的應用及展望
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工程液壓氣動(dòng)PLC綜合控制實(shí)驗臺水壓產(chǎn)品及技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，目前，不僅水壓泵形式增多了，符合ISO／CETOP連接尺等各標準規格的各種閥，甚至疊加閥、比例閥和連續可調的流量控制閥都形成了產(chǎn)品系列，配套用的液壓缸、油箱、接頭零件、密封件等也一應俱有，而且在專(zhuān)家的指導下，用戶(hù)可以根據自己的需求進(jìn)行系統配組。正式推出了多種工作壓力為l6～21MPa的作為成套機械和氣動(dòng)液壓PLC綜合控制實(shí)驗臺設備用的獨立產(chǎn)品(動(dòng)力站和控制閥)。
在歐美透明液壓實(shí)訓臺水壓傳動(dòng)開(kāi)始廣泛進(jìn)入食品工業(yè)、醫藥、化學(xué)、造紙木材加工、海上作業(yè)、核能工業(yè)、消防、工程、地質(zhì)鉆探、環(huán)境工程等一些對安全、清潔、環(huán)境無(wú)害要求較高的行業(yè)。一些量大面廣的街道和路面清洗車(chē)以及新的鐵路機械中的應用，加上傳統的鋼廠(chǎng)軋機和水壓機等應用正在擴大?？梢?jiàn)水液壓作為一種更符合環(huán)保要求的傳動(dòng)技術(shù)，將會(huì )使流體技術(shù)在與電傳動(dòng)技術(shù)的競爭中得到新的支持。隨著(zhù)新材料、新技術(shù)的不斷涌現，必將推動(dòng)水壓技術(shù)的發(fā)展，逐步地取代現有的油壓傳動(dòng)系統?？梢灶A見(jiàn)，水壓傳動(dòng)這一在第一次工業(yè)革命中興起的古老技術(shù)，通過(guò)創(chuàng )新發(fā)展終將成為與電氣、油壓、氣動(dòng)并列的第四種傳動(dòng)技術(shù)。
2.3液壓節能技術(shù)
    透明液壓傳動(dòng)實(shí)訓裝置液壓傳動(dòng)系統能量損失包括各元件中運動(dòng)件的機械摩擦損失 、泄漏損失溢流損失、節流損失、輸入和輸出功率不匹配的無(wú)功損失幾方面。機械摩擦損失、泄漏損失所占比例與所選元件本身的機械效率、容積效率 、介質(zhì)粘度、回路密封性以及系統組成的復雜程度有關(guān)；溢流損失、節流損失所占比例與回路和控制形式有關(guān)；而輸入和輸出功率不匹配的無(wú)功損失所占比例與控制策略有關(guān)。因此節能是液壓技術(shù)的重要課題之一，隨著(zhù)節能和環(huán)保要求的日益高漲，有效活用能源和降低噪聲已成為液壓行業(yè)的重要目標。綜觀(guān)國內外氣動(dòng)實(shí)訓臺液壓技術(shù)發(fā)展歷程，無(wú)時(shí)無(wú)刻不伴隨節能的需要及創(chuàng )新。
(1)二次調節系統。二次調節靜液傳動(dòng)系統由恒壓油源、二次元件(液壓泵／ 馬達)、工作機構和控制調節機構等組成。二次調節氣動(dòng)PLC控制實(shí)驗臺系統是工作于恒壓網(wǎng)絡(luò )的壓力耦聯(lián)系統，通過(guò)調節二次元件斜盤(pán)傾角來(lái)改變二次元件排量，以適應負載轉矩的變化，使負載按設定的規律變化。系統中的壓力基本保持不變，二次元件直接與恒壓油源相連，在系統中沒(méi)有原理性節流損失，從而提高了系統效率。另外，蓄能器的加入，不但抑制了壓力限制元件發(fā)熱所引起的功率損耗。而且還通過(guò)回收、釋放液壓能有效提高液壓系統的工作效率。 
(2)電液負載感應系統。負載感應就是將變化的負載壓力反饋到壓力補償裝置或液壓泵的變量調節機構，使液壓系統壓力 與負載壓力相適應 ，消除了系統壓力過(guò)剩，由于負載感應裝置與變量泵的變量調節機構聯(lián)系在一起，使變量泵的流量 與負載流量相適應，系統不會(huì )產(chǎn)生過(guò)剩流量。
(3)定量泵加變頻調速電機電液氣動(dòng)實(shí)驗臺系統。交流變頻調速氣動(dòng)液壓PLC綜合控制實(shí)驗室設備液壓系統避免節流損耗和溢流損耗，另外，交流變頻調速液壓系統還大大提高了原動(dòng)機——異步電動(dòng)機的效率，并顯著(zhù)改善功率因數，是其它液壓調速方式所無(wú)法比擬的。利用變頻器改變泵的轉速，使泵的輸出流量與系統所要求相適應，可以使溢流損失降至*低，有效地節約了能量。交流變頻調速透明液壓傳動(dòng)實(shí)驗裝置液壓系統在大功率間歇運動(dòng)的調速系統中，其優(yōu)越性更為顯著(zhù)。
(4)盡可能地節省空間。采用無(wú)油壓控制閥可以減少系統裝置空間，依據閉回路的構成使油箱小型化，減少發(fā)熱量從而不須使用冷卻器。例如，采用伺服馬達使液壓泵正反轉向，不必使用方向、流量、壓力控制閥也能達到控制的效果。采用閉回路系統，可以自我形成油量補償機能，混合式伺服系統可以使油箱控制在儲存*小作動(dòng)油的狀態(tài)下作功，體現油箱小型化的優(yōu)點(diǎn)。由于只在需要時(shí)使液壓泵輸出必要的流量，從而將發(fā)熱源控制降至*低，也就無(wú)需再加裝冷卻器。因為不需冷卻水的循環(huán)以及減少作動(dòng)油的消費量，所以也能節省資源。另外，降低噪聲也依然重要。
(5)一體化構造。透明液壓傳動(dòng)實(shí)訓臺將液壓泵 、馬達、油箱、油量補償回路構成為一體，形成無(wú)配管的一體構造。
(6)省電節能的透明液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)綜合控制實(shí)驗臺液壓系統設計。高的響應速度、高的控制精度和重復精度的比例閥、比例泵、伺服閥的應用；由轉速叮調的伺服電機+柱塞泵、伺服馬達螺桿驅動(dòng)、蓄能器 +高速伺服組成閉環(huán)同路控制油電式高速注塑機液壓系統設計和應用。有高低壓雙聯(lián)或多聯(lián)式泵、變量泵、蓄壓器系統等的推出：針對閥控電液系統有較大能量損失的問(wèn)題，推出了泵和電液比例閥結合的負載感應型，泵和比例壓力、比例流量控制閥結合的注塑機電液控制系統。
 

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