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移动液压与工业液压的区别

2022-5-11 14:09| 发布者: 液压哥| 查看: 1387| 评论: 4|来自: 坤为液压

简介:移动机械对液压元件要求有更轻的重量、更小的尺寸和成本的需求,这意味着,移动机械为流体动力的功率密度改善奠定了基础。通常人们会认为,所有液压机械的设计都应该相似。毕竟,流体动力的关键是传递力。那么,为什 ...

移动机械对液压元件要求有更轻的重量、更小的尺寸和成本的需求,这意味着,移动机械为流体动力的功率密度改善奠定了基础。

通常人们会认为,所有液压机械的设计都应该相似。毕竟,流体动力的关键是传递力。那么,为什么大多数移动机械在液压系统上与工业机械大不相同呢?如果我们只是传递力,难道不能用同样的,同样的阀和同样的液压执行元件(马达或者油缸)来实现吗?

这样问题当然是天真的。机械的不同有许多原因,这不仅仅是设计它们的工程师的偏好。

移动机械在更加广泛的环境条件下(温度、湿度、粉尘、海拔、电磁干扰、振动等等)工作,并有特定的设计限制(比如严格的空间尺寸等),这两个都不是工业机械的障碍,工业机械更自由地“做自己”。

卡特彼勒的小型挖掘机

1.不同之一,成本和工作空间的不同

移动机械无法享有工业机械在环境上的自由。其中最明显的是空间和预算。虽然工业机械的自由不是无限的,液压动力单元通常都是定制的设计,自然需要关注独立个体的需求,因此成本通常很高。

液压动力单元和执行机构通常没有地面或安装空间的尺寸限制。至于重量,对于工业机械来说,更不是问题,如果您见过大型的液压机(图片1),对这一点,就不会有丝毫的怀疑。

图片1:全球最大80000吨级模锻液压机

(2013年建成, 总高度42米,总重量2.2万吨)

然而,移动式液压机械行业是一个利润微薄、竞争激烈、成本控制严格的行业。大批量机械,如挖掘机、装载机和高空平台车等,有几十家甚至上百家公司批量生产这些机械,每家的产量至少数以千计,从螺钉螺母到核心的泵、阀的每一个部件的成本都处于其细分市场的价格低端。

这并不是说制造商选择经济级液压元件,因为很多应用绝对需要高度工程化、坚固可靠的泵、阀、马达和油缸。这是因为零件供应商的利润率微薄,但同样他们可以通过规模化的生产降低成本。比如:一家滑移装载机制造商每季度出货一千台,都使用相同的旋装式过滤器组件,你可以肯定他们的购买价格只是终端用户零售价的一小部分(1/3甚至更低)

然而,工业液压系统并不是在一个低成本的环境中运行的,但是工业机械用户比机械用户更看重可靠性、安静性和效率。工业机器往往会24小时运行,对机器的使用寿命往往要求十年以上甚至几十年;同样对于一台在封闭的车间里工作的机械,当然对噪音也有更高的要求。

我们知道轮式装载机上闭式驱动使用了最先进的变量柱塞泵,但并不意味着你的原木劈木机制造商也可以接受这样的产品。这是一个很好的案例,其中成本绝对是采购决策中最关键的因素,只要零件能够满足使用,所以他们可以选择使用低成本的齿轮泵。

2.不同之二:尺寸和重量限制

对于大多数移动机械来说,质量是最重要的考虑因素,通常与成本一起考虑。与人们直觉相反,减轻重量需要付出更多的成本。机械设计的简单解决方案是将厚板扔到任何地方,以确保机器足够坚固,能够可靠地处理其功能用途。

轻量化的解决方案可以通过这些方式:先进的计算机设计模型和仿真,特殊的轻量化的材料,电气化以取代部分机械或液压元件等,这些方案的实施往往需要付出更多的成本。比如基于金属3D 打印的液压阀(图片2),可以将重量减轻50%–70% (公众号文章“未来已来:液压阀3D打印已经不是停留在生产样机阶段”)

图片2:金属3D打印技术制造的液压阀

从机器部件上减少的重量可以转化为设备的负载能力,特别是如果对车辆总重量有特定要求的领域如果通过液压系统减轻重量,将运载能力可以提高几百公斤或者更多,可以为客户创造更多的效益,这一点在液压自卸车(图片3)上已经得到了实践。

图片3:轻量化液压系统让自卸车创造更大效益

考虑功率密度及其与液压机械的关系,这是移动机械与工业机械最重要的区别因素之一。功率密度定义为功率输出与液压执行器重量(液压马达或者油缸)的比值。就功率密度而言,几乎没有任何执行器可以与液压执行器相比,而且很可能永远也不会。例如,现代推土机上的轮驱动马达的工作压力可以达到420bar,是工业液压标准的两倍。想象一下,220KW的液压马达(图片4)重量只有170公斤。如果你认为170公斤看起来很重,[email protected]/分的工业电机的重量1360公斤。请注意,同样的液压马达也适用于工业液压应用,比如注塑机上的螺杆马达,然而,螺杆马达不太可能在420bar的压力下运转。

图片4:MHP27液压马达

(170Kg,功率最高可达280KW)

接下来给您介绍一款轴向弯轴小型液压马达。这种马达有一个独特的固定旋转斜盘角度和重型轴承组合,可以在350bar压力和10000rpm转速下工作。这款排量为5cc的小小马达(图片4),重量只有2.5Kg, 尺寸甚至可以放入咖啡中,然而他的功率可以达到29KW。

图片5:可以装进咖啡杯的高速液压马达

因此,液压功率密度释放了移动机械中的质量,无论减轻的质量是否代替了承载能力。在这个时代,减少质量可能有助于机器达到严格的排放标准并减小动力单元的尺寸。同样的机器也可能意味着发动机功率的降低,发动机及与其排放相关的组件,也会从中受益.

3.不同之三:在控制原理上完全不同

在控制方面,移动液压和工业液压几乎完全不同。两者均使用完全不同的组件,回路和逻辑进行调节。工业应用主要使用板式阀、叠加阀或定制集成回路,组成液压系统。然而,尽管移动机械通常也使用定制集成阀块,但具有定制功能的高级片式多路阀是重型机械的标准做法。它们可用于定量或变量泵,并配有插孔和辅助阀端口。端口可以增加安全阀或平衡阀,如果不使用这些备用端口,可以用堵头堵死这些通道。也就是说移动液压系统的集成化程度更高。

图片6:负载敏感系统的基本控制原理

在工业市场上很少见到移动液压系统中常见的控制“负载敏感系统”(图片5)。负载感应是一种控制理念,它采集液压执行器附近的下游压力,以比较负载压力和流量引起的压降。此负载感应信号反馈给泵,泵解释信号并仅提供足够的流量和压力,以满足任何当前操作阀门的需求,负载感应压降通常20–30bar。负载敏感系统是单泵而且多执行机构液压系统有效的控制解决方案。

图片7:移动机械经典单泵多机构液压系统

相信随着技术的进步,移动和工业液压设计趋势将继续会平行发展。移动应用中的功率密度继续上升,同时将提高液压系统效率放在首位,以确保减少碳排放并提高机械的生产效率

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会员评论

  • 引用 从海底出击 2022-9-2 09:44
    [quote]Use: 哥们,工业液压有些不可能用负载敏感,LS管路有些会达到百米以上,你怎么解决响应问题?
  • 引用 Use 2022-8-31 22:17
    工业液压和睦和移动液压应该统一起来,为了节能,工业液压也应该考虑负载敏感,只是原来设计太复杂,如果将来用软件解决问题就没有多少成本了。
  • 引用 Use 2022-7-14 22:32
    负载敏感的原理画得有问题,既然有负载敏感,就不应该有手动变量装置。否则让人更糊涂。
  • 引用 Use 2022-6-13 10:53
    工程机械的液压与室内机械的液压会慢慢的统一起来,实现全数字化的控制

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