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附錄1
液壓泵技術(shù)的革新
Will Halina Microhydraulics股份有限公司
流體，通常是油，是機器或者車輛的生命線，做分配和從原動力(通常一臺內(nèi)燃機或者電動機)經(jīng)由控制閥到負荷中轉(zhuǎn)移能量的工作，例如：像氣缸或者發(fā)動機一樣的驅(qū)動器。
過去，使用一臺固定泵和一個系統(tǒng)減壓閥作為液壓源提供的功能，設(shè)計者可能就已經(jīng)滿足了。無疑，不管總效率水平怎樣，現(xiàn)在有大量的高精密應用已經(jīng)無法得到滿足。
問題
目前，甚至到將來，這種設(shè)計方法都是不能夠滿足要求的。為了實現(xiàn)工業(yè)的發(fā)展，很多競爭的制造商正銷售成為商品項目的非常相似的設(shè)備和系統(tǒng)，當然先進的技術(shù)是必要的。對于具有新特征的液壓元件，用現(xiàn)代控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)更高的效率。當然，電子技術(shù)在未來的發(fā)展中起了一個主要的作用。其目標是能增加控制能力，性能和總效率，并降低費用。這些在實際上與任何行業(yè)或者工程設(shè)計都是相同的。有時他們好像又是互相排斥的，直到工程部門經(jīng)歷“尤里卡”的時刻，或用今天的術(shù)語來說，就像有人用拳猛擊空氣后尖叫“不錯!”并且其他人也一起歡呼。不過，那是工程講述的，無論它是系統(tǒng)集成還是組件設(shè)計。
液壓設(shè)計的效率可與照明設(shè)計里的綠色設(shè)計（用小型的熒光燈替換白熾燈）相比較。例如，在照明過程中，我們的工作是把電轉(zhuǎn)化成光能。把你的手放在一發(fā)光的60瓦特燈周圍，很顯然有大量熱參加大約900流明產(chǎn)生。小型熒光燈大約18瓦特能發(fā)出相同的光能。同理，多數(shù)情況下，液壓系統(tǒng)的目標就是將產(chǎn)生液壓能，而不是熱能。暖氣裝置只是有點整體的效率低。例如帶在一輛大的農(nóng)業(yè)車輛上65馬力的液壓驅(qū)動風扇。它只保持系統(tǒng)冷卻。你能猜測拖拉機的最好功能是不成為一個移動式的火爐。當然，這存在改進的空間！
現(xiàn)代液壓泵通過改變他們的排量達到在效率方面的改進與需求相配，并且是常用的?？勺兣帕恐酶鶕?jù)需要可提供多種選擇。例如，最常用的是備有一個液壓泵流量隨負載變化而變化的液壓系統(tǒng)補償形式。此外提供功率限制(防止使原動機停止轉(zhuǎn)動)或負載傳感設(shè)計，只有當負載變化時泵的流量和壓力才隨著變化。這些特征已經(jīng)能夠節(jié)約很多的能量，但是在一些情形下選擇成本和泵本身價值一樣多！由于它們的簡單且功能多樣性，因此機械控制功能是工程的奇跡，但是它們也有局限性。通常，他們依賴壓力平衡，校驗沖擊力量，并對安裝在遙遠處軟管起到壓力反饋的作用。因此，就多功能性，功能的范圍和最低操作必要條件而言是有妥協(xié)的。即使在備用的狀態(tài)下，備用的功耗也相當于可變排量柱塞泵對這些機械伺服機構(gòu)保持控制需求的能量。由于液壓能量在控制過程中被大量的損失，因此而不被利用來供給負載。系統(tǒng)性能一般如同一個平衡彈簧滾，孔口尺寸，墊片選擇，對軟管的長度都有特定的應用。
圖1 微型液壓泵控制原理
目前的解決辦法
電液裝置能在增加實現(xiàn)多功能方面得到幫助。有些泵生產(chǎn)廠家提供電子控制的變量泵。形成一個閉環(huán)泵流量控制意味著可以采用現(xiàn)有的變量泵的設(shè)計，加入一個電子位置傳感器(測量泵)和電液比例閥(控制泵的驅(qū)動)。給泵出口添加一臺壓力轉(zhuǎn)換器，就能實現(xiàn)電子壓力反饋，這就創(chuàng)建了一臺電液壓力補償泵。然后放入一個遙控的，負荷式壓力轉(zhuǎn)換器組成一個電子式負載傳感電路。這導致了液壓能提供的一個接近蒼蠅通過報警器的裝置，如圖1中所示。最后，增加電液控制閥，你就能有一臺完整的蒼蠅通過報警器。通過扶手控制桿或者計算機系統(tǒng)而不是需要操作人員監(jiān)測的水平控制閥來控制泵(s)和液壓閥。
如果你曾今換過液壓軟管及配件，你就知道他們能花費多于他們被連結(jié)的設(shè)備。電液裝置的復雜性表明簡單的控制算法改變或者電子再組合能使相同的機械硬件創(chuàng)造出不同型號的液壓泵。取得的是增加的效率，因為一種產(chǎn)品只要進行電子改造就能提供給很多用戶。沒有更多的性能限制，并存在巨大的潛力，以減少浪費開銷所需的機械解決方案。精密性也增加了，因為用戶知道這個泵在任何時候的功用。斜盤式泵的絕對排量控制允許系統(tǒng)設(shè)計師根據(jù)工作需要來設(shè)計泵的功能，因為具有較少的性能限制和特制。實際上，泵沖擊的信號反饋能被用作一件診斷工具。
觀察泵沖擊信號是在泵研究過程中的一種有價值的發(fā)展工具。像任何運轉(zhuǎn)控制軸一樣，機械在力學中起至關(guān)重要的作用。第一，在努力嘗試關(guān)閉液壓泵排量大小環(huán)節(jié)中具有挑戰(zhàn)性。好像反彈的驅(qū)動連桿，在移動單元的控制下的摩擦使在液壓機械中不是足夠的好，變的不穩(wěn)定，是其噩夢的化身。根據(jù)它本身的特性，當選擇傳感器和電子器械時這些部件的不穩(wěn)定部分需要詳細的考慮，振動片的設(shè)備要求詳細想法，選擇并且設(shè)計在傳感器和電子。因此，制造一個電液變量泵比目前使用的液壓泵需要更多的元件。底線：重新設(shè)計需要更多的成本，或許落實和制造，新的方案。原始設(shè)備制造商購買液壓元件不滿意指明高性能元件新設(shè)計招標，但是他們想要它的成本比比去年的型號更低。
結(jié)論
變量泵的排量在每次的技術(shù)革新中沒有太多的變化。然而，這次行動引起的結(jié)果對于與它有聯(lián)系的系統(tǒng)產(chǎn)生了復雜的影響。如果你能控制與這個系統(tǒng)一起運行的軸，然后你能達到比現(xiàn)有的解決方案更高的水平。即，僅僅擁有一個變量泵是不夠的。泵的控制系統(tǒng)可以與驅(qū)動它的原動力進行信息交流，載荷與它的排量是相聯(lián)系的，泵是整個機器的一個組成部分。
設(shè)計理念解答了這些要求在泵的結(jié)構(gòu)內(nèi)部包含的所有精密電子器件，給予使用者完整而簡單的控制，成立了遠程電子控制軟件包但要求用戶購買。這樣的一臺泵從開始設(shè)計就擁有一個閉環(huán)伺服控制的位移系統(tǒng)。
最理想的是，必要的電子感應器及零件，而不是包裝裝置，這對于泵的控制環(huán)節(jié)是不可缺少的。這些傳感器將監(jiān)測泵和計量泵體溫,出口油壓，轉(zhuǎn)速。因此，將不會有電線外露，所有用戶需要做的是以一個單一的接口將他的輸入電源和控制裝置(電壓信號或電位器)連接起來。
通過提供持續(xù)的反饋信息，控制系統(tǒng)確切知道泵在任何時候的工作情況。功率限制、壓力控制，流量控制都可以同時進行；用戶確定這種泵的用途。
這可以被擴展到控制其他設(shè)備。對于普通原動力的很多應用都有多臺泵，通過電子改造，機器控制系統(tǒng)能夠以一種優(yōu)先供給能量或分流給同步多臺泵。
一個變量泵可以是一個精確流量控制器。由于知道泵每分鐘的轉(zhuǎn)速和排量，流量可以被準確的計算出來。根據(jù)負載的壓力，驅(qū)動功率就可以得到。由于知道泵的輸出軸轉(zhuǎn)速，則驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速可以根據(jù)負載的需求發(fā)出一個信號給控制發(fā)動機。
通過泵的流量和相似驅(qū)動速度的電液控制閥的成本與泵相當。這是一種創(chuàng)新，是需要“綠化”的流體力學—可能起初成本很高，但是可以削減運行成本的75%。一個類似額外的收獲是熱量的減少：從高效液壓能負載控制中減少了熱量，降低了對油液冷卻的要求。
聯(lián)系方法
Will Halina是Microhydraulics股份有限公司的一位從事微型液壓動力學方面的高級工程師。他在電子和流體力學集成的最前沿的工作已經(jīng)超過了15年。
聯(lián)系地址：加拿大L6S 4 K6安大略省Brampton自動路1號；
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附錄2