工程机械液压系统效率和运动精度哪个优先？液压步进伺服缸或马达用在工程机械上

Use

工程机械最终的发展方向一定是智能液压元件与智能控制器组合，完成既节能、又高效、还能实现自主控制、可编程控制、远程控制等等要求，要达到这个目的可以由两条路在走，一条就是美国与日本都在下大力气攻克的用传统比例伺服阀的道路。一条就是中国自己创新的全数字化的智能道路，后者的难度显然低于前者，并且价格优势也极大，所以中国必须抓紧这个机会，实现换道超车。

蜻蜓

Use 发表于 2019-7-31 22:28
节能是一个非常重要的指标，尤其是国家制定了能源法这非常好，也就是倒逼企业进行节能降耗的改造。我们提 ...

我想知道在工程机械中用的是三通阀控缸还是四通阀控缸？
我如下理解，不知道是否正确。理解不对的地方，希望指正。

工机械受力复杂，所以活塞杆相对活塞比较粗，如果用三通阀控制缸，那就需要差动控制油缸，这样油缸输出力会损失掉活塞杆的面积的力。这样就需要大缸径油缸，所以我估计应该用四通阀控制油缸。

  假如用四通阀控制油缸，（马达结构对称，应该是四通阀控制，）在负负载和大惯量负载（比如旋挖钻，）在减速，制动，定位时，需要减小和关闭伺服阀口，属于节流控制。
这个帖子中的例子说节流控制比平衡阀控制消耗更多能量，即使采用1-2MPA阀口压差，因为负负载会产生附加阀口压差，那工程机械如何避免这种情况下节流控制的能量损耗和发热？工程机械是移动机械，油箱很小，发热也要控制。

changtongli

蜻蜓 发表于 2019-8-5 07:36
我想知道在工程机械中用的是三通阀控缸还是四通阀控缸？
我如下理解，不知道是否正确。理解不对的地方， ...

关注节能，值得赞赏的！
若想称呼什么是所谓先进技术，必需证明是节能，至少不增加能耗！如果浪费能量，就不构成先进技术。
先进技术必需是既好！还节能！至少不浪费能源！否则浪费能源和不节能的技术与国家集约型发展规划、可持续发展规划等国策背道而驰了！！！也不符合绿色经济！！！

使用浪费能源的技术是在抢吃我们儿孙们的口粮，挤压人类未来的生活空间！！！

同样可用性的技术，都能满足使用的技术，必需优先使用节能的、环保的技术！！！留给儿孙们青山绿水不一定能做到，至少未来他们还能活下去！！！


私下说：自己家里悄悄地用高能耗技术做一台或两台，自己悄悄地用，悄悄地浪费地球上的能源，不道德！但是，危害有限。但是，如果准备批量推广什么技术，能耗问题是躲不过的大事！

Use

常教授的强调节能，是有一定道理的。但环保与发展必须合理兼顾，只强调一面难免掉入陷阱。从大的来说，西方发达国家初期的工业革命大量污染了环境，他们的人均能量消耗是不发达国家的多少倍。他们发达了，站在道德制高点上指谪后进国家的工业化污染了环境，用环保制约后进国家，中国就面临过许多难题。现在，中国不得不加大环保力度，结果又造成许多弱势企业倒闭，李总理要抓GDP，要抓就业指标。环保局要抓兰兰的天，哪管你GDP，哪管里倒闭潮，这个矛盾最后只能协调解决。不能为了环保而环保，把发展这个硬道理丢了。所以，不能超之过急，自己搞垮自己，哪正中了已经发达国家阻挡后进国家发展的圈套。
再来说工程机械，大家都知道，是一个高耗能机械，在发展初期，哪时还没有LS系统，更没有LUDV系统，也没有负载敏感系统，耗能极高。那为什么还发展了起来 ？因为当时还顾不上环保，人的生存和发展才是硬道理，随着科技的进步，节能措施才一步一步的发展起来了，所以，环保是服从发展为前提的，如果只强调环保，哪人们只能回到原始社会了。
再来说伺服阀，伺服阀为什么性能那样好？因为阀口压降取了三分之一的能量消耗，这是为什么？用能量换性能，否则响应就很慢，你的飞机操控性就不好，你为了省能量，你就被对方打下来了，你还谈环保？同样，工程机械如汽车吊，他要精密吊装到位，否则影响工期，甚至损坏设备，哪么吊臂就需要精密控制，这时后，你就可能采用伺服控制，哪么就可能带来一定的能量消耗，这时候用户就要选取了，是采用高效快速吊装到位的汽车吊，还是采用慢慢吞吞搞不定的汽车吊？到底哪个更省油省钱？用户和生产厂家不是傻瓜。话又说回来了，原来的系统如果能实现高效、精密又何必费劲改了，话又说回来，又要马儿跑，又要马儿不吃草。哪有这样的好事？但适当都照顾好，这是我们需要考虑的。
现在，卡特和日立都在推出高端精密控制工程机械，大量采用比例伺服控制，大家都知道，比例伺服也是比普通开关系统耗费能量，哪为什么还要抢占这个制高点？是用适当的能量换取更高的性能，带来更高的效率，最后是节约了能量还是浪费了能量？再拿汽车来说，哪肯定比牛车费油，出差座飞机或高铁或慢车，也是看时间值钱还是票价值钱。所以，任何事物都有一个合理取舍，如果只强调一面，必然掉入陷阱。一个人的取舍只是个人错误，一个企业的认知错误，就会造成更大的损失，如果国家被环保党左右了，哪就相当于自杀了。
另外还补充一点，私下告诉常教授，我们的数字伺服系统也采取了负载敏感，即兼顾了能量消耗少，又兼顾了性能，这才 是我们的独到之处。所以常教授你不用过分操心。
其实我在第一篇帖子里就告诉了你，伺服系统也可以采用负载敏感的，你说了不回答我的提问，看来你忘记了。所以才操心。
你可以看看15楼第4条：伺服系统也可以采用负载敏感一样的节能。。。。。

liu_jk

在哪看到卡特日立在工程机械上大量采用比例伺服阀了？
CAT新款挖机，国内已在销售了，先看看它的液压原理。
不要想当然。

Use

liu_jk 发表于 2019-8-7 21:27
在哪看到卡特日立在工程机械上大量采用比例伺服阀了？
CAT新款挖机，国内已在销售了，先看看它的液压原理 ...

据报道还在开发中，我想不久就会出来吧。工程机械智能化是必然道路，也是下一个制高点。智能化不采用比例伺服能做到吗？

亿美博

亿美博数字液压不是不关心节能，相反，数字液压系统能够让现有的工程机械更节能。我们从以下几点来看：

1、精度和可操控协调能力的提升，减少了由于反复操作带来的效率降低和能耗增加，这一点无需多说；
2、懂工程机械的人都了解工程机械的设计核心是功率流匹配，何为功率流匹配？也就是哪里需要多少功率，哪里就分配去多少功率，不需要的就不分配，于是出现了LS、NFS、PFS、LUDV、EFM等各种各样的流量分配系统，而EFM被认为是下一代最有发展前景的先进方案。为何？因为电比例流量分配系统能够更精准、快速的感知负载变化，从而通过电控实现精确的功率匹配。我们暂且先不谈什么是EFM，先就常教授关心的能耗问题看。既然是分配而不是单泵对单负载，就可能需要阀来实现功率分配，既然有阀，那么就必然存在压力损失，也就消耗了能量。有人可能会说EHA就没有阀，但首先要解决EHA泵和电机的重量和体积问题等，短期恐怕还没有应用可能性。现在我们来看看数字液压是不是比现有的工程机械更耗能？之前就提到数字液压可以采用负载敏感系统工作，意味着数字阀阀口压力损失与现有工程机械相同，那么怎么就更耗能了？数字液压不仅不更耗能，相反由于每一个数字液压执行机构的速度都是控制系统已经和控制的，因此可以通过电控泵精准控制流量，减少不必要的能耗。
3、由于采用电控泵，去掉了先导泵和回路系统，降低了这部分的功率损失，使整机更节能。
4、由于数字液压天生具备与电控及网络系统无缝链接，因此能够更精准的实现大转动惯量系统的加减速监测与控制，避免采用能耗制动方式进一步增加能量损失和机械结构的伤害，这是现有工程机械液压系统根本无法实现的节能和保护手段。
5、相比大家看好的EFM系统，由于数字液压每一个执行单元的速度都是已知和精准的，因此流量需求可以提前通过前馈方式建立在泵的输出上，让泵能够更快速的响应功率需求，提升工程机械的工作速度，相同能耗下，自然效率就更高。亿美博将这种数字电比例流量分配系统称之为：DEFM。
6、。。。

技术的进步需要循序渐进，主要问题解决了，以前的次要问题就成了主要问题，于是技术才能不断发展。数字液压技术进入工程机械领域首先解决的是那些需要精度的关键环节，如果没有这些更高精度的需要，数字液压也就没有了现在正在展开的应用。例如：旋挖钻上装回转、起重机上装回转、摊铺机低速稳定行进、摊铺机熨平板俯仰角精确调整、升高车平台自动水平保持等等，这些应用看似只改善了精度，并没有带来太多的节能，不过随着主要问题一个个解决，最终实现整机全面数字化后，上面提到的3、4和后面的5、6、7、8等等就会发挥更大的综合外延效益，这也是数字液压被工程机械行业接受并能持续发展的基础。

常教授提到网上三一通过5G实现的挖机控制精度在10厘米，那是受制于多种因素不得已的低性能指标，而不是行业需求的指标，目前包括卡特彼勒智能辅助挖机在内，行业要求的精度是1-2厘米，那么2厘米对于旋挖钻回转角精度是多少呢？+/-0.2度。这+/-0.2度不是过高的要求，如果没有这+/-0.2度的保证，就会让钻孔变成椭圆，不仅增加了土方量的排出，也增加了灌装水泥的用量，就会造成大量浪费。

综上所述：数字液压不仅能给工程机械带来精度提升，多环节直至整机数字化，更可带来进一步能耗降低、效率提升，自动化、信息化、智能化提升，让工程机械更快的步入工程机器人时代。