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液压技术创新及发展趋势在多轴运动控制中，采用SPS可编程控制技术。 在这种情况下，以PC机为基础的现代控制技术也和 许多自动化控制领域一样，有着自己的用武之地。自 动化控制软件将SPS的工作原则与操作监控两项任务 集于一身。操作监控技术在伺服驱动中已经发展得比 较成熟，并且具有强大的功能和功率。在大量的应用
实践中已经证明，以微机软件为基础的控制方案在不 司类型的液压控制中也是非常有效的控制方案。将液 压控制回路（控制阀、变量泵）和执行机构（液压 缸、液压马达）进行不同的变型与组合配置，可以 提供多种不同特性的控制方案。有些液压控制的运动 与电气驱动的运动类似，因此，这样的液压运动控制 也可以当作坐标轴的电气运动控制来对待和处理。各 种液压控制方案可在基于PC机的自动化控制系统下 接受控制。自动化控制系统的适时性已经达到了毫秒 级（精度达到1～2ms），视所使用的局部总线系统不 同，一个图像跳动的传输控制时间可短到10ms这 样的速度完全可以做到与常用的液压控制系统同步， 可以完成对液压系统的功能控制。在液压轴控制的运 算中，现代化的PC微处理器运算速度很快，完全可 以与伺服控制技术中的伺服运算器相媲美。通常的微 处理器在多轴控制过程中具有强大的运算能力，可在 1~2ms之内完成多轴控制工作循环的计算，它已被 应用到液压传动机床的大批量生产中。由于PC控制 系统在主存储器中运行SPS可编程控制器的控制程 序，使得任意编写的SPS应用控制程序也可在高层次 的运算速度下运行。同样，用户自定义的专用控制程 序也可在该层面中运行。在标准的自动化软件控制系 统中，已经集成了对若干液压“坐标轴”的控制监 控功能。对精确度要求较高的，例如切削加工机床， 使用分散控制式的液压监控软件，它采用了液压阀、 液压缸和位置测量系统复合的液压伺服机构，使得 PC控制软件可以像控制电气元件一样来控制调节各 个液压元件。PLC可编程序数据库使得液压定位的控 制和自动化工作过程的同步运行更加方便。其控制电 路与电气自动化控制基本没有什么区别，它同时也对 操作与监控进行调节。另外，液压控制软件也可在 PLC的标准环境中工作，而且是全透明的运行。利用 这种液压控制软件可以对内部数据进行读写，最大限 度地满足了操作监控和自动化控制的需要。所有液压 系统的控制信号均可在工业控制局域网的接线柱中测 得。可以被检测的信号包括：实际位置信号，实际压 力信号和控制阀的状态、设置参数。利用液压控制技 术可以满足各种要求，新的适时以太网解决方案以及 与新以太网方案配套的连接元器件可以满足高新技术 领域中高精度切削加工机床液压控制系统的所有需 要。而液压控制系统的I/O系统也是少有的高效系 统。所有工业液压技术的要求均可以以低廉的资金投 入来得以实现。所有液压控制的运动功能，它都可以 实现。除此以外，还提供了工作力的调节功能，利用 电气伺服对输出的扭矩进行限定、调节。液压系统总 体功能的制定，原则上按照实际需要而制定，并以模 块的形式接受PLC数据库的控制。现代化的液压自动
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化控制软件使得自动化工程技术人员可以像使用电 控制软件一样方便自如地进行操作。因为在解除了技 术壁垒的封锁之后，各种专项控制技术之间有了很大 的融合与统一。操作监控与机床运动的相互集成必须 是更简单、更方便和更高效的。在液压控制技术中不 断创新的目标是：为用户提供更全面、更可靠、更物 美价廉的自动化控制解决方案。
用水作介质的液压元件古而有之，最早的液压设 备就是用水的。今天随便一个洗车店里都装备了带容 积式泵的高压清洗机这样的水液压设备。但后来所谓 水压机”的介质中也添加了许多东西以满足方方面 面的性能要求，其实是一种乳化液。后来发展的 “难燃液压液”有几种也是水基的。在某种意义上 液压技术的发展是一个元件与工作介质互相适应和协 调发展的历史。液压介质性能水平的提高对于现代液 压技术的发展功不可没。现在所谓的水液压元件企图 用普通水或天然海水作为介质，所有技术难点就都集 中到了元件本身。液压元件的发展越来越依赖于材料 科学和制造技术的进步，这在水液压元件中体现得尤 为突出。在现代技术条件下，造出能在密封、自润 滑、抗蚀等性能方面适应纯水甚至海水介质的液压元 件是可能的，当然由于无法同时改进介质的相关特 性，水液压装置的性能，特别是性价比较高之元件和 介质都经过多年”磨合”和优化的传统液压装置会 大打折扣，一般也只能在水的冰点以上才能运行。水 上和水下作业的船只和装置上，以及用高压水工作的 设备中（如高压水清洗、切割设备、消防设备和艺 术喷泉等），使用直接从外界吸水和向外排水的开式 循环的水液压系统有其必要性和合理性。 水压传动技术就是基于绿色设计和清洁生产技术 而重新崛起的一门新技术。是新型工业化发展进程中 出现的一门绿色新技术。由于水具有清洁、无污染、 廉价、安全、取之方便、再利用率高、处理简单等突 出优点，用其取代矿物油作为液压系统工作介质时不 仅能够解决未来因石油枯竭带来的能源危机，而且能 够最大限度地解决因矿物油泄漏和排放带来的污染与 安全问题，最符合环境保护以及可持续发展的要求 使得人们开始重新考虑和认识到将这一清洁能源作为 液压系统工作介质的重要性，并已引起人们的普遍关 注，成为现代水压传动技术发展的最直接动力。
3.2水压传动技术特点
（1）资源丰富，来源广泛，再利用率高。水是 地球上最为丰富且与世共生的资源，在水压传动系统 应用的整个周期内，可多次回收，重复使用，且不易 变质。
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（2）水是一种无毒无污染资源，对人体和环境 无害。有利于提高工作环境的舒适性和安全性，排除 的液体不需作任何处理即可直接排放，从根本上消除 油压传动系统因泄漏和排放而造成的生产与环境污 染。 （3）阻燃性好，安全性高。特别适合高温、核 辐射和明火等场合下的应用，有效地解决油压传动所 带来的易燃、易爆、油蒸汽对人体的危害等安全问题 以及核辐射造成的液压油变质和放射性污染等问题。 （4）处理技术与工艺简单，系统的运行与维修 费用低。水长时间使用不会变质，使用前后的水处理 简单；而且系统在航运、水下作业、潜艇等水环境下 工作时，可不用油箱、冷却装置，大大简化了系统。
随着科学技术的进步，水压产品及技术取得了较 大的进展，目前，不仅水压泵形式增多了，符合 ISO/CETOP连接尺等各标准规格的各种阀，甚至叠 加阀、比例阀和连续可调的流量控制阀都形成了产品 系列，配套用的液压缸、油箱、接头零件、密封件等 也一应俱有，而且在专家的指导下，用户可以根据自 己的需求进行系统配组。正式推出了多种工作压力为 16～21MPa的作为成套机械和设备用的独立产品 (动力站和控制阀）。在欧、美水压传动开始广泛进 入食品工业、医药、化学、造纸木材加工、海上作 业、核能工业、消防工程、地质钻探、环境工程等一 些对安全、清洁、环境无害要求较高的行业。一些量 大面广的街道和路面清洗车以及新的铁路机械中的应 用，加上传统的钢厂轧机和水压机等应用正在扩大。 可见水液压作为一种更符合环保要求的传动技术，将 会使流体技术在与电传动技术的竞争中得到新的支 持。随着新材料、新技术的不断涌现，必将推动水压 技术的发展，逐步地取代现有的油压传动系统。可以 预见，水压传动这一在第一次工业革命中兴起的古老 技术，通过创新发展终将成为与电气、油压、气动并 列的第四种传动技术
液压传动系统能量损失包括各元件中运动件的机 械摩擦损失、泄漏损失、溢流损失、节流损失、输入 和输出功率不匹配的无功损失几方面。机械摩擦损 失、泄漏损失所占比例与所选元件本身的机械效率、 容积效率、介质粘度、回路密封性以及系统组成的复 杂程度有关；溢流损失、节流损失所占比例与回路和 控制形式有关；而输入和输出功率不匹配的无功损失 所占比例与控制策略有关。因此节能是液压技术的重 要课题之一，随着节能和环保要求的日益高涨，有效 活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。综 观国内外液压技术发展历程，无时无刻不伴随节能的
需要及创新。 （1）二次调节系统。二次调节静液传动系统由 恒压油源、二次元件（液压泵/马达）、工作机构和 控制调节机构等组成。二次调节系统是工作于恒压网 络的压力耦联系统，通过调节二次元件斜盘倾角来改 变二次元件排量，以适应负载转矩的变化，使负载按 设定的规律变化。系统中的压力基本保持不变，二次 元件直接与恒压油源相连，因此，在系统中没有原理 性节流损失，从而提高了系统效率。另外，蓄能器的 加入，不但抑制了压力限制元件发热所引起的功率损 耗。而且还通过回收、释放液压能有效提高了系统的 工作效率。 （2）电液负载感应系统。负载感应就是将变化 的负载压力反馈到压力补偿装置或液压泵的变量调节 机构，使液压系统压力与负载压力相适应，消除了系 统压力过剩，由于负载感应装置与变量泵的变量调节 机构联系在一起，使变量泵的流量与负载流量相适 应，系统不会产生过剩流量。 （3）定量泵加变频调速电机电液系统。交流变 频调速液压系统避免了节流损耗和溢流损耗，另外 交流变频调速液压系统还大大提高了原动机一异步 电动机的效率，并显著改善功率因数，是其它液压调 速方式所无法比拟的。利用变频器改变泵的转速，使 泵的输出流量与系统所要求相适应，可以使溢流损失 降至最低，有效地节约了能量。交流变频调速液压系 统在大功率间歇运动的调速系统中，其优越性更为显 著。 （4）尽可能地节省空间。采用无油压控制阀可 以减少系统装置空间，依据闭回路的构成使油箱小型 化，减少发热量从而不须使用冷却器。例如，采用伺 服马达使液压泵正反转向，不必使用方向、流量、压 力控制阀也能达到控制的效果。采用闭回路系统，可 以自我形成油量补偿机能，混合式伺服系统可以使油 箱控制在储存最小作动油的状态下作功，体现油箱小 型化的优点。由于只在需要时使液压泵输出必要的流 量，从而将发热源控制降至最低，也就无需再加装冷 却器。因为不需冷却水的循环以及减少作动油的消费 量，所以也能节省资源。另外，降低噪声也依然重 要。 (5）一体化构造。将液压泵、马达、油箱、油 量补偿回路构成为一体，形成无配管的一体构造。 （6）省电节能的液压系统设计。高的响应速度、 高的控制精度和重复精度的比例阀、比例泵、伺服阀 的应用；由转速可调的伺服电机+柱塞泵、伺服马达 螺杆驱动、蓄能器+高速伺服阀组成闭环回路控制油 电式高速注塑机液压系统设计和应用。有高低压双联
凤翔海源储能材料有限公司电极箔项目厂房二期施工组织设计《机床与液压》2005.No.12
需进行边界处理和光滑。