流体传动与控制技术如何赢得未来——访上海交通大学流体动力控制方向负责人施光林博士
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流体动力学中的流体控制技术介绍流体动力学是研究流体在运动过程中产生的力学现象的学科。
流体控制技术是将流体动力学原理应用于实际工程中,通过改变流体的运动状态或流动路径来实现对流体的控制和调节。
流体控制技术在许多领域都具有重要的应用价值,如航空航天、水利水电、石油化工、海洋工程等。
本文将介绍流体动力学中的流体控制技术,并对其在不同领域的应用进行探讨。
流体控制技术的基本原理流体控制技术的基本原理是根据流体动力学的基本方程和流体运动的特性,通过改变流体的速度、压力、流动路径等参数来实现对流体的控制。
流体的速度控制流体的速度控制是指通过改变流体运动的速度来实现对流体的控制。
常见的速度控制方法有增加或减小流体的流速、调节流体的入口和出口速度、改变流体的流向等。
流体的压力控制流体的压力控制是指通过改变流体的压力分布来实现对流体的控制。
常见的压力控制方法有调节流体的进出口压力、使用阀门和泵等设备调节管道的压力、改变流体的流动方式等。
流体的流动路径控制流体的流动路径控制是指通过改变流体的流动路径来实现对流体的控制。
常见的流动路径控制方法有使用导流板、螺旋流子、静压轴承等设备改变流体的流向和流动轨迹。
流体控制技术在航空航天领域的应用在航空航天领域,流体控制技术起到了关键作用。
它在飞行器的气动设计和控制中具有重要意义,可以通过改变流体的速度、压力和流动路径来提高飞行器的稳定性、操纵性和空气动力性能。
翼尖压气技术翼尖压气技术是利用流体控制技术来改善飞行器的升力和阻力特性。
通过在飞行器的翼尖位置加装压气装置,可以改变翼尖处的流动状态,减小翼尖涡的产生和阻力的增加,从而提高飞行器的升力和减小阻力。
换向喷口技术换向喷口技术是利用流体控制技术来改变飞行器推力方向和流动特性的一种方法。
通过改变喷气发动机的喷口形状和位置,可以实现对飞行器推力方向的控制。
这种技术可以使飞行器更加灵活地进行悬停、垂直起降和超音速巡航等动作,提高飞行器的机动性能和操作性能。
流体控制类的品牌故事范文流体传动及控制专业介绍流体传动是指用流体作为工质的一种传动。
依靠液体的静压力传递能量的称为液压传动。
依靠叶轮与液体之间的流体动力作用传递能量的称为液力传动。
利用气体的压力传递能量的称为气压传动。
传动分为机械传动、流体传动和电力传动3大类。
机械传动是利用机件直接实现传动,其中齿轮传动和链传动属于啮合传动;摩擦轮传动和带传动属于摩擦传动。
流体传动是以液体或气体为工作介质的传动,又可分为依靠液体静压力作用的液压传动、依靠液体动力作用的液力传动、依靠气体压力作用的气压传动。
电力传动是利用电动机将电能变为机械能,以驱动机器工作部分的传动。
专业概况流体传动与控制包括液压传动与控制和气压传动与控制两部分。
液压传动是以液体作为工作介质,利用压力能传递动力,具有易于实现直线运动、功率与质量之比大、动态响应快等优点,在航空航天、舰船、武器装备、工程机械、冶金机械、运动模拟器、试验设备、机床、农林机械等领域得到了广泛的应用。
而气压传动则是以空气作为工作介质,清洁、成本低,并具有防火、防爆、防电磁干扰等优点,在轻工、食品、饮料、包装、化工、电子和自动生产线等领域得到了广泛的应用。
今天,流体动力传动技术与传感、微电子和控制技术密切结合,已发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术,是工业动力传动与控制技术不可缺少的重要组成部分。
专业发展现状进入20世纪90年代后期,随着自动控制技术,计算机技术,微电子技术、可靠性技术的发展以及新材料的应用,使传统的液压技术有了新的进展,也使液压系统和元件的水平有很大提高。
属于化工类和机械业有一定联系。
该业是以过程装备设计基础为主体,过程原理与装备控制技术应用为两翼的学科交叉型专业。
所培养的学生能够具有较强的过程装备、机械基础、控制工程、计算机及其它基础理论知识,具有较好的工程技术基本素质和综合能力。
本专业培养具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的知识,能在化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面工作的高级工程技术人才。
化工中的流体力学与流体传输流体力学是一门研究流体静力学和流体动力学的科学,是化工领域中不可或缺的基础学科之一。
在化工过程中,流体传输的效率和安全性对于整个生产过程的顺利进行起着至关重要的作用。
流体力学的基本概念流体力学主要研究流体的行为和传输规律。
流体是指在剪切力作用下可以流动的物质,分为液体和气体两种形态。
流体力学的基本方程包括连续方程、动量方程和能量方程等,这些方程可以描述流体的运动状态和传输特性。
流体传输在化工中的应用在化工过程中,流体传输涉及到多种单元操作,如输送、混合、分离、反应等。
流体传输的效率和质量对于这些单元操作的顺利进行具有重要意义。
例如,在输送过程中,需要通过流体传输将原料、产品和废物等物质从一个地点输送到另一个地点;在混合过程中,需要通过流体传输实现不同物质之间的均匀混合;在分离过程中,需要通过流体传输将混合物中的组分分离出来;在反应过程中,需要通过流体传输实现反应物之间的充分接触和反应。
流体力学在化工设计中的作用在化工设计中,流体力学是一个重要的工具,可以用来分析和优化化工设备的性能。
例如,在设计管道、泵、风机、换热器等设备时,需要运用流体力学原理来确定设备的尺寸、材料和结构等参数,以保证设备的正常运行和高效性能。
流体传输的优化和控制为了提高流体传输的效率和安全性,需要对流体传输过程进行优化和控制。
这涉及到流体传输的流速、流量、压力等参数的监测和调节。
通过优化和控制流体传输过程,可以减少能耗、提高传输速度和保证传输安全。
流体力学在化工中的作用至关重要,尤其是在流体传输方面。
通过对流体力学的基本概念和原理的理解,可以更好地分析和解决化工过程中的流体传输问题,从而提高化工生产的效率和安全性。
流体传输的优化和控制(续)流体传输的优化和控制涉及到多个方面,包括流体流动的模拟、流体传输设备的选型和设计、流体传输过程的监测和控制等。
流体流动的模拟流体流动的模拟是流体传输优化和控制的重要手段之一。
流体传动及控制一、专业介绍1、学科简介:流体转动及控制属于自设专业。
是以控制理论为主干学科,是机械工程与控制理论的集成,是利用机械、自动控制、计算机等多学科的方法对机械产品与系统进行设计和制造的一种集成技术,是当代机械工程发展的新方向。
2、考试科目:01)101政治02)201英语或202俄语或203日语03)301数学一04)819控制工程基础(各个招生单位考试科目略有不同,以上以燕山大学为例)3、研究方向:01)新型液压元件及液压传动02)复杂流场数值计算及实验可视化03)液压控制系统的故障诊断及可靠性研究04)电液伺服系统的混沌、神经网络控制05)重型机械流体传动及控制06)气体传动与控制07)冶金机械的液压传动与控制(各个招生单位研究方向略有不同,以上以燕山大学为例)二、培养目标本专业要求学生主要学习运用机械学、流体力学、工程控制论的基本理论和方法,设计和制造性能良好的流体元件、系统及流体伺服控制系统。
培养从事流体元件、传动系统、伺服控制系统的设计、实验、研究和制造的高级工程技术人才。
(各个招生单位考试科目略有不同,以上以燕山大学为例)三、与此专业相近的自设专业(工业工程,电子生物技术与装备,微机电工程,制造工程智能化检测及仪器,机械装备及控制,机械信息与控制工程,微电子装备与制造,制造信息科学与技术)四、相同一级学科下的其他专业:(环境污染控制及装备,汽车电子工程及控制,印刷包装技术与设备,工业设计,信息化制造工程,重型装备设计理论及其数字化技术,汽车电子工程,仿生技术,宇航空间机构及控制,生命修复与快速制造工程,精微制造工程,车身工程,城市轨道交通技术与设备,驱动技术与智能系统,信息器件制造技术装备,数字装备与计算制造,数字化设计及制造,精密与超精密加工,物流技术与装备,工程机械)五、招收此自设专业的院校招收此自设专业的院校:燕山大学。
六、此专业开设年份燕山大学(2004)。
七、就业前景:该专业的毕业生知识面宽,就业面广,社会需求量大。
柴油机共轨式电控燃油喷射新技术与环境保护————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:2柴油机共轨式电控燃油喷射新技术与环境保护作者:佚名文献来源:本站原创点击数:更新时间:2005-10-04 2000-7(145)61,资源环境资源环境柴油机共轨式电控燃油喷射新技术与环境保护NewElectronicallyControlledCommonRailFuelInjectionTechnologyforDieselEnginesandEnvironmentalProtection施光林1钟廷修2(上海交通大学机电控制研究所,博士后1;教授2上海200030)人类虽已跨入了21世纪,但环境问题始终是人们最为忧虑的问题之一。
这是因为随着世界范围经济的发展,人们一方面在生产对自身生存与发展有用的东西,而另一方面也在大量排放破坏人类居住环境的有害物质,如有毒的气体、液体和固体物质等。
尤其是随着世界各国城市交通运输车辆、船舶的急剧增加,柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染源。
据美国的一份资料报道,现在地球大气中77.3%的一氧化碳(CO)、55.3%的碳氢化物(HC)、50.9%的氮氧化物(NOX)均来自以柴油机为动力的汽车排放。
特别是在城市,由于人口密集、缺少绿地,而汽车排气口一般都离地面60~70厘米,低空排放恰好易于各种有害物质经呼吸系统进入人体内部,从而对人体的健康造成极大的危害。
在我国,伴随着经济建设的快速发展,环境问题也日趋严峻。
目前在我国许多城市,大气污染已从煤烟型向煤烟—石油混合型或机动车污染型转变,甚至在有些大城市已出现了光化学烟雾。
仅以上海为例,据环保部门的监测,现在机动车尾气污染已成为上海地区大气污染的主要来源,其中尾气中的CO、HC、NOX等分别占中心城区污染量的90%、92%和23%。
流体传动及控制技术分析摘要:流体技术在多个领域被广泛运用,同时其技术发展促进社会的快速发展。
伴随传统及控制技术的不断发展,此项技术渐渐和其余学科相关联,在相关领域的运用获得良好的成效。
因此,本篇文章针对流体传动及控制技术的起源发展进行阐述,介绍流体传动及控制技术的组成与特点,分析与探究流体传动及控制技术的运用现况与发展方向。
以供参考。
关键词:流体传动;控制技术;分析伴随科技的逐渐发展,起初基于水作为介质的流体传动渐渐发展为综合性更强的学科。
在目前多个领域当中均对流体传动技术展开相应的运用,在目前科学技术水平持续提升下,让流体传动技术显著的发展,同时也促进社会的进一步发展与进步。
在相关人员对流体传动及控制技术展开分析后,此项技术发展当中也促使其和多个学科间的相互关联与交叉,并且在有关方面对此项技术展开运用过程中,具有显著的成效。
也是由于流体传动与控制技术,才可以进一步使得现代化进程快速发展。
一、流体传动及控制技术起源与发展流体传动及控制技术最初是通过帕斯卡原理提出的,通过众多专家认识的研究,通过多年来理论研究,在上世纪此项技术逐渐成熟化,进而在更多领域被广泛的运用。
伴随自动控制、微电子以及计算机等技术的不断发展,新材料的合理运用,此项技术具有全新的发展与重大突破。
不管是在交通、医疗、服务以及农业等领域均运用该技术。
计算机技术的快速发展,无线技术、人工智能以及GPS 等运用在流体传动和控制技术当中,让此技术和高新技术进行有效融合,为现代化发展提供有力的支撑[1]。
二、流体传动及控制技术的构成与特点(一)流体传动及控制技术的构成液压传动是由水、油等介质构成,将压力能量转变成动力能量,由此传输动力,如此就能够展开液压传动。
其主要特点就在于能够展开直线运动并且动态响应快速;流体传动及控制技术其主要特点,可以在各个领域广泛运用。
可是,流体传动节能成效并不理想,如此也是限制其发展的关键因素。
因此在流体传动与控制技术发展中,必须要对泄露状况进行有效解决,如此就可以实现节能环保的效果。
Vol. 45 No. 3Mar. 2021第45卷第3期2021年3月液压与'动Chinese Hydraulics & Pneumatics doi : 10.11832/j. issn. 1000-4858.2021.03.021滑靴副阻尼孔的研究与设计王海吉,施光林(上海交通大学机械与动力学院,上海200240)摘 要:滑靴副是柱塞泵中极其重要的部件。
通过分析滑靴副内压降系数和阻尼孔的类型与尺寸的关 系,发现阻尼长孔有助于压降并且阻尼孔直径越小压降越显著,受限于加工难度,阻尼孔很难加工成细长孔, 对此,提出了多段阻尼孔的结构,通过尺寸设计,满足所需压降。
建立了 CFD 模型和分析阻尼孔内的流态,通过仿真结果发现此类阻尼孔及其设计尺寸满足压降需求#关键词:滑靴副;多段阻尼孔;压降系数;CFD 模型中图分类号:TH137 文献标志码:B 文章编号#1000-4858(2021 )03-0148-05Study and Design of Damping OriVce of Slipper/Swash Plata PaizWANG Hai-ji , SHI Guang-lin(School of Mechanical Engineering , Shanghai Jiaotong University , Shanghai 200240)Abstrac/: Slppei/Swash-plate pcr plays an impotani role in axial piston pump. The relationshin between thepressure dPferenco and the kinds and sizes of damping otfico is analyzed - EW found that long damping otfico is helpful for decreasing pessue. The smaller the diameter of otfico is , the laraer the pessue dPferenco is. Becauseof the manufycturiny dSficulty , the long damping o /P co with smal l diameter is hard to make. In order to solve theproblem , the paper proposes a multiple damping o/fico which can be satisfied the pressure diVeenco with thedesign of sizes. The CFD model and tow analysis are demonstrated in the paper. According to the simulationresults , this kind of damping o /P co and its sizes are satisied the expected pressure dmferenco• Key wordt : slippetstash plate pair, multipk damping o/fico , pressure diffeenco, CFD mode 引言阻尼孔多用于阀、泵等液压元件中,主要起减压、减振等作用。
光纤传感技术在流体控制中的应用随着技术的不断发展,光纤传感技术已经成为了一种广泛应用于流体控制领域的新型技术,它的应用范围越来越广泛,已经被广泛地应用于流量测量、压力测量、温度测量等方面。
本文将详细探讨光纤传感技术在流体控制中的应用,为读者提供一个全面的了解。
一、光纤传感技术的基本原理首先需要了解的是,什么是光纤传感技术,它的基本原理是什么。
光纤传感技术是利用光学原理来检测物理量的一种新型技术。
它是将光纤作为传感元件,将光信号转换成物理量信号并传输到系统中进行检测。
光纤传感技术的基本原理是:利用光纤本身具有的一些特殊的光学性质,如干涉、折射和散射等,将物理量转换为光学信号,并通过光纤的传输、处理和检测等操作得到目标物理量的信息。
二、光纤传感技术在流量测量中的应用随着工业自动化、流程控制和工艺优化的深入发展,流量监测已成为现代工业不可或缺的一部分。
光纤传感技术在流量测量中的应用主要有两种方法:一种是利用光纤的湿度敏感性来实现气体流量测量;另一种则是通过光纤的压力传感特性来实现液体流量测量。
利用光纤湿度敏感性进行气体流量测量的原理是:在气体流量测量时,光纤的表面会出现一些水汽,这时就会影响光纤的传输特性。
这样使用光纤来测量气体流量时,当气体流过光纤时,光纤表面的水汽含量也会发生变化,这就会导致光的散射变化,从而可以通过光的反射或透过光纤的方式检测到气体流量的变化。
利用光纤压力传感特性进行液体流量测量的原理是:在光纤表面放置一些压敏元件,当液体流过这些元件时,会产生一定的压力变化,这样就可以利用光纤测量液体流量了。
此外,还可以通过光纤的光导特性实现液体的流速测量。
这种方式可以实现对液体在管道中的流速和流量的精确测量,也可以追踪或分析管道中液体的流动状态。
三、光纤传感技术在压力测量中的应用压力测量是流体控制领域中非常重要的一部分,它主要用于监测流体管道或容器内的压力变化,以及流体在管道中的压力分布情况。
介绍上海交通大学流体传动及控制教研室
佚名
【期刊名称】《液压与气动》
【年(卷),期】1985(000)003
【摘要】无
【总页数】1页(P52)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.流体传动与控制技术如何赢得未来——访上海交通大学流体动力控制方向负责人施光林博士
2.中国机械工程学会流体传动与控制分会第三届全国流体传动及控制学术会议
3.中国机械工程学会流体传动与控制分会第三届全国流体传动及控制学术会议在广州隆重召开
4.2019年流体传动与控制智能军工学术研讨会暨2019流体传动与控制分会军工工作会议成功召开
5.2019流体传动与控制智能流控学术研讨会暨2019流体传动与控制分会智能流控工作会议将在杭州召开
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本刊记者 万 磊作为中国液压气动密封件工业协会专家委员会委员,施光林是在液压气动和控制领域积累了深厚理论和实践经验的专家,同时他非常关注前沿技术,在节能、数字化、远程控制、混合驱动控制等方面均有成功的科研项目,并实现了产学院结合,是一位非常接地气的应用型专家。
他用的智慧和经验,在实践中不断激发创新灵感,为众多行业企业带来了新产品和新技术。
从高中开始,施光林就对帕斯卡原理产生了浓厚的兴趣,高考时毅然选择了液压专业,坚持从事该领域的科研和教学工作至今,矢志不移。
施光林担任上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体动力控制方向负责人已有多年。
该所前身为机电控制研究所,隶属于上海交通大学机械与动力工程学院,是国内大学最早开展液(气)压传动与控制的教学与研究机构之一。
施光林及其团队主要从事新型液压元件和电(气)液伺服/比例/数字控制系统研究,尤其在数字配流液压马达及液压泵的研究方面颇有建树。
近年来,作为项目负责人的科研项目近40多项,其中包括:国家自然科学基金项目2项(项目名称:数字配流与调速式低速大扭矩液压马达的机理与特性研究,项目号:50775137;项目名称:随机低转速驱动的数字配流径向柱塞恒流量泵的关键问题研究,项目号:51475285),以及多项国际合作项目和横向合作项目。
流体传动与控制技术如何赢得未来?相信施光林能给大家带来有指导意义的见解。
流体传动与控制技术如何赢得未来——访上海交通大学流体动力控制方向负责人 施光林博士企业之声V oice of Enterprise型的电液伺服控制技术和双通道同步加载方式,成功实现了左右反推加载地面模拟装置按照既定加载曲线实现同步高精度加载的要求。
这套系统至今仍在使用。
◆C919飞机起落架冗余控制系统:该项目完全是自主创新,设计中有很多特有技术,并且成功地通过了项目验收,为C919飞机起落架控制系统的设计奠定了理论基础。
◆数字配流与调速型摆线液压马达:该项目与镇江大力液压马达股份有限公司合作研发,并联合申请了国家“十二五”科技成果转化项目,得到国家1200万元人民币的专项经费支持。
这种新型的摆线液压马达在进行数字配流的同时还实现了转速的调节,既可以用作执行元件又可以用作控制元件。
该项目已于2016年8月正式通过国家验收。
◆数字配流恒流量调节型低速液压泵(国家自然科学基金项目):普通液压泵的转速很高,不适用于某些低速负载的要求,比如风能和海洋潜流能等的应用中,风力机和水轮机的旋转轴的转速不高,一般工作转速在20~60r/min,不大于100r/min,尤其转速还是随机多变的。
因此,开发一种适用于随机低转速输入下的数字配流且恒流量输出的低速液压泵具有工程应用价值。
目前,在国家自然科学基金项目的支助下,施光林带领团队正在进行相关的理论研究和数字配流恒流量调节型低速径向柱塞泵、数字配流恒流量调节型低速轴向柱塞泵的样机研究。
◆液压打桩锤:两年多来一直与江苏巨威机械有限公司合作研发节能、环保、低噪声、低排放,替代传统的柴油打桩锤的新型液压锤,以满足替代进口产品及海洋施工、陆地施工的需要。
施光林团队主要负责总体方案的设计、液压控制系统的设计以及控制算法及软件的开发等。
目前,120kJ液压打桩锤样机已于2018年春节前完成研制与调试,正在总体优化中;另外,800kJ差动液压打桩锤也已设计和加工完毕,2018年5月底前将完成样机的联合调试和后续的产品优化。
◆高压三螺杆液压泵:近年来与黄山工业泵制造有限公司合作研发一种额定压力20MPa,输出流量100L/min,噪声在60分贝的单导程高压三螺杆液压泵,以弥补螺杆泵作为动力式泵时压力不够高、容积效率低的缺憾。
为了这款泵的顺利研发,两年前还与黄山工业泵制造有限公司合作研发了国内第一个螺杆泵高压试验台,试验压力可高达31.5MPa。
◆高效节能型液压动力装置:针对多负载且变负载的工作需求,在国家04专项的支助下,正在开展“面向负载的高效节能型液压动力装置”的研究工作,主要就是要突破原有的多负载液压系统“一台大泵配一台电机加多个减压阀”的传统结构,改用若干个伺服电机或变频电机驱动小泵的结构形式,对应多变负载的不同需求,依据控制算法由计算机对新型液压动力装置进行智能调配,并通过改变伺服电机或变频电机的转速,直接改变液压泵的输出流量,以满足多变负载对压力与速度的不同需求,而不再需要流量控制阀且系统所配置的溢流阀处于安全阀工况,系统没有溢流损失和节流损失,达到高效节能的目的。
◆智能型主动润滑系统:机械设备中的润滑系统的润滑方式一般对流体动力专业的本能热爱1980年,施光林从家乡安徽铜陵市考入甘肃工业大学(现为兰州理工大学),学习液压专业。
从高中接触帕斯卡原理开始,他就对其深感兴趣,所以高考填志愿时,他填报了液压专业。
1984年,他本科毕业后服从分配留校从事教学工作,并兼任过学生辅导员和班主任;1990年考取了本校的硕士研究生,师从液压界知名专家王明智教授;1994年考入西安交通大学攻读博士学位,师从液压行业知名专家史维祥教授;1998年来到上海交通大学机械工程博士后流动站从事博士后研究,联系导师为液压界知名学者钟廷修教授;2000年正式在上海交通大学任教至今。
施光林作为上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体动力控制研究方向的负责人及博士生导师,作为第一作者和第二作者共发表学术论文近90篇(包括国际会议论文27篇,SCI收录9篇、EI 收录25篇、ISTP收录6篇);编著书1本;发明专利9项;软件著作权登记4项。
用勤劳和智慧不断挑战自我依托上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体动力控制实验室,施光林带领团队近20位教师、博士研究生、硕士研究生,近年来完成了许多具有技术突破的科研项目,其中产学研合作项目可观。
以下为一些典型科研项目:◆ARJ21飞机发动机1:1反推加载地面模拟系统:2007年成功研发了该反推加载地面模拟系统,主要涉及液压控制整体方案设计、液压控制系统的硬件开发及相应控制算法与软件的开发。
该系统采用典都是被动式的,即采用定时定量供应润滑油,并不考虑系统是否真的需要润滑或润滑是否充分,因此极有可能造成润滑油的浪费或润滑不足。
面对这种现状,在国家04专项的支助下,提出了智能型主动润滑的概念,并开展智能型主动润滑系统的研究。
即通过在润滑点增加适当的压力传感器、温度传感器等在线感知润滑点当前的润滑状态,基于所构建的润滑失效评价模型,智能控制润滑系统对待润滑的各个润滑点进行实时精确的主动润滑。
聚焦数字液压技术从以上典型科研项目中可以看出,施光林围绕低速泵和低速液压马达的数字配流技术开展了多年的研究,并成功获得了两个国家自然科学基金项目的支助。
近年来,有关数字液压受到行业人士的关注,关于数字液压的定义也在圈内引发讨论。
施光林对数字液压也有自己的理解。
早在20世纪70年代末、80年代初,中国高校的一些液压教科书就提到过液压伺服控制和数字控制技术,作为产品,最早是当时数控机床上用的电液脉冲马达,提到的数字控制技术大多是指脉冲式步进液压缸。
现在经常提到的数字液压缸,其原理就是通过步进电机或伺服电机驱动控制阀芯转动或直线运动,而反馈机构一般集成在液压缸的活塞里面,以实现闭环控制。
1998年,施光林的博士后研究课题就是有关柴油机高压燃油电子喷射系统中的高速电磁开关阀,从那时起他的研究兴趣就一直跟数字液压技术有关。
柴油机高压燃油电子喷射系统采用高速电磁开关阀(亦称数字阀)控制,即将传统的机械控制式喷油方式改为时间控制式喷流方式,不仅增大了控制的灵活性,而且大大提高了柴油机的动力性能和降低了排放污染。
考虑到国内那时还不具备开发高速电磁开关阀的基础条件,产业链不健全,尤其是稀土材料不过关等因素,施光林中断了高速电磁开关阀的产品研发,但在基于高速电磁开关阀的系统应用及低速泵和液压马达的数字配流技术方面的研究仍在不断进行中。
数字液压阀实际包括两大类,一类通过步进电机驱动,输入的控制信号是1、0数字信号,从这个意义上,可以称之为数字液压阀,然而此类阀的阀口开度是呈连续变化的;另一类不用步进电机驱动,而是采用电磁铁驱动并进行脉冲宽度调制(PWM)控制,控制信号也是1、0数字信号,阀口却为全开或全闭状态,因此也被称为数字液压阀。
数字液压阀的控制精度不可能达到电液伺服阀的控制精度,因为目前国内数字液压阀的制造还有难度,而且数字液压阀是脉冲控制,控制流量是呈台阶式的,不像电液比例阀、电液伺服阀那样,输出流量是一条曲线或一条直线。
但是数字液压阀也可以实现计算机远程控制,而且可靠性高,特别是高速电磁开关阀的阀口是全开/全闭型,抗污染能力强,非常适合工况恶劣、连续工作时间长的移动机械。
未来工程机械需要精确化控制,位置精度一定要有,但不是非常高,普通的开关控制阀肯定不行,数字液压元件、比例液压元件、伺服液压元件都在可选范围内,但是,电液比例阀、电液伺服阀的成本高,而且抗污染能力差,因此数字液压阀就成为最佳选择。
但是在高精度控制要求的领域,电液比例阀、电液伺服阀仍是优选。
数字液压阀的价格一般只需人民币几百元或千元,而高性能进口电液伺服阀每只要高达人民币万元甚至十几万元。
然而,目前国产工程机械几乎还没有配套的数字液压阀,只是一小部分用了数字开关阀。
把数字液压阀用到液压泵上改造后,就称为数字液压泵。
传统液压泵一般采用机械配流,即用配流盘或配油轴,但结构复杂,加工工艺要求高。
也有的液压泵采用单向数字配流径向柱塞液压马达、泵企业之声V oice of Enterprise阀配流,即称为阀配流泵。
数字配流液压泵也是一种数字液压泵,是采用多个高速电磁开关阀,依据液压泵的配流规律,通过计算机控制高速电磁开关阀的通断,以实现液压泵的配流关系。
数字配流液压泵不再采用机械配流方式,配流机构大为简化,加工工艺要求降低,成本亦就降低了。
数字液压泵的核心部件和控制部件就是数字液压阀。
近年来在北欧几个国家,每年都会召开一次“数字流体动力研讨会”,例如,2016年就在芬兰的坦佩雷理工大学(Tampere University of Technology)召开了“第八届数字流体动力研讨会(The 8th Workshop on Digital Fluid Power)”,2017年则在丹麦的奥尔堡大学(Aalborg University)召开了“第九届数字流体动力研讨会(The 9th Workshop on Digital Fluid Power)”。
每次都有来自全球十多个国家的学者们聚集在一起探讨与交流液压与气动领域的数字控制技术的基础理论、应用与发展。
聚焦远程控制技术流体传动技术的基础理论已经研究得比较透彻了,如何守住流体传动与控制技术这块阵地,关键是要积极地与其他新兴技术结合,并准确找到新的应用领域。