數(shù)字液壓缸

目前行業(yè)中稱之為：“數(shù)字液壓”的技術(shù)形式有不少，簡(jiǎn)單歸納為以下幾種：

1、控制方式數(shù)字化：

主要指利用高速開(kāi)關(guān)閥通過(guò)開(kāi)關(guān)占空比不同（PWM，Pulse Width Modulation），實(shí)現(xiàn)在單位時(shí)間內(nèi)的流量調(diào)節(jié)。但由于運(yùn)動(dòng)慣量會(huì)嚴(yán)重影響特性，只能實(shí)現(xiàn)很小流量的調(diào)節(jié)，限制了技術(shù)的發(fā)展空間；

2、流道通徑數(shù)字化：

通過(guò)1、2、4、8......可多達(dá)128個(gè)閥成平方倍（PCM，Pulse Code Modulation）通徑關(guān)系的開(kāi)關(guān)閥組合，希望實(shí)現(xiàn)流量的數(shù)字化調(diào)節(jié)。這種技術(shù)在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域較多，不僅沒(méi)有使其擺脫原本液壓固有的難題，反而其龐大的體積和重量、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)等，使其沒(méi)有了實(shí)用價(jià)值；

無(wú)論以上兩種或是其它類似方式的數(shù)字化，其根本目的都是希望用最簡(jiǎn)單可靠的方式實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行器件的方向、速度、位移的精確控制，簡(jiǎn)化液壓使用難度。而僅完成了控制的數(shù)字化，或流道通徑的數(shù)字化，由于負(fù)載、系統(tǒng)壓力、油液流動(dòng)性等諸多因素的不確定，依然無(wú)法保證最終液壓執(zhí)行器件的速度穩(wěn)定，更無(wú)法控制其位移量，依然需要借助其它檢測(cè)、控制手段來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行器件的控制調(diào)節(jié)，本質(zhì)上與復(fù)雜的伺服閥控系統(tǒng)無(wú)差別。

3、特性數(shù)字化：

無(wú)論何種方式的數(shù)字化，其根本目的都是希望用最簡(jiǎn)單可靠的方式實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行器件的方向、速度、位移的精確控制，簡(jiǎn)化液壓使用難度。這里所定義的數(shù)字液壓是液壓執(zhí)行器件（缸、馬達(dá)）運(yùn)動(dòng)特性的數(shù)字化，即：電脈沖的頻率對(duì)應(yīng)液壓執(zhí)行器的速度、電脈沖的數(shù)量對(duì)應(yīng)執(zhí)行器的位移。負(fù)載、系統(tǒng)壓力、流體特性、甚至是外泄內(nèi)泄等的變化，均不影響液壓執(zhí)行器的需求特性，這樣的技術(shù)被定義為數(shù)字液壓技術(shù)。

1、數(shù)字技術(shù)的優(yōu)越性能

1.1、適合多參數(shù)多系統(tǒng)協(xié)同工作。數(shù)字液壓相比現(xiàn)有的各種液壓或者機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)，其突出的優(yōu)勢(shì)在于多系統(tǒng)協(xié)同和任意控制參數(shù)的隨意變化，避免了現(xiàn)有技術(shù)需要進(jìn)行復(fù)雜參數(shù)調(diào)整的致命缺陷。

1.2、高分辨率運(yùn)動(dòng)控制精度?？蓪?shí)現(xiàn)大型機(jī)械裝備微米級(jí)的運(yùn)動(dòng)控制，且響應(yīng)迅速。1.3、無(wú)損失遠(yuǎn)程控制執(zhí)行?？赏ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)等遠(yuǎn)程進(jìn)行系統(tǒng)的操控而不用擔(dān)心指令信息的損失、滯后或者干擾。

1.4、運(yùn)動(dòng)特性完全數(shù)字化。速度、行程與電脈沖有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系，只要控制好電脈沖，這個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)就簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)控制要求

2、優(yōu)秀的生存力

2.1、高電磁兼容性

2.1.1、高抗干擾。由于傳輸采用數(shù)字脈沖功率信號(hào)（即作為控制，又作為驅(qū)動(dòng)），因此在最嚴(yán)酷的電磁輻射狀態(tài)下，系統(tǒng)依然可以良好的工作。該性能大大優(yōu)于現(xiàn)有的液壓和電氣控制系統(tǒng)。

2.1.2、低電磁輻射。由于數(shù)字液壓油缸控制指令環(huán)節(jié)沒(méi)有復(fù)雜的電子器件，因此對(duì)外產(chǎn)生的電磁泄露很少。

2.2、抗大加速度沖擊振動(dòng)。由于數(shù)字液壓器件不采用線性電磁鐵作為控制核心，因此抗沖擊和震動(dòng)能力大大提高。

2.3、高抗污染。對(duì)液壓油的過(guò)濾精度沒(méi)有嚴(yán)格要求，甚至液壓油受到污染，同樣不會(huì)造成系統(tǒng)的精度降低，更不會(huì)造成嚴(yán)重的誤動(dòng)作甚至是事故。

2.4、寬范圍的工作介質(zhì)。無(wú)論采用礦物油還是水基乳化液等，設(shè)置在極端環(huán)境下，無(wú)論是水或者是壓力氣體都可以讓系統(tǒng)暫時(shí)工作（性能稍有降低），這是其他任何控制系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

2.5、容易實(shí)現(xiàn)防爆。由于數(shù)字液壓控制部件均有防暴型，因此實(shí)現(xiàn)防爆十分簡(jiǎn)單。

2.6、快速實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)的轉(zhuǎn)換控制。極端條件使電氣控制系統(tǒng)實(shí)效情況下，數(shù)字液壓可以隨時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單和輕便的方式實(shí)現(xiàn)人工控制，即便是超大載荷，依然可以單手指操控，避免裝備失控。

3、簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)、使用及維護(hù)性。由于數(shù)字液壓一個(gè)元器件替代了傳統(tǒng)意義上的整個(gè)控制系統(tǒng)功能，因此無(wú)論從設(shè)計(jì)、使用還是長(zhǎng)期維護(hù)等難度大大降低，幾乎沒(méi)有過(guò)多要求，特別適合非專業(yè)人士使用。

被稱之為數(shù)字液壓缸，其最大區(qū)別于伺服液壓系統(tǒng)之處在于，數(shù)字液壓缸的運(yùn)動(dòng)特性完全被數(shù)字化，即：電脈沖的頻率與油缸的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)，電脈沖的數(shù)量與油缸的行程對(duì)應(yīng)，而這種對(duì)應(yīng)關(guān)系是通過(guò)數(shù)字油缸內(nèi)部的設(shè)計(jì)、制造過(guò)程確定好的，無(wú)需任何外部的諸如：傳感器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)參數(shù)等來(lái)保障。數(shù)字液壓缸對(duì)于使用者而言，是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制器件。有人形象的表述對(duì)數(shù)字液壓缸的使用感受就是：“會(huì)數(shù)數(shù)就會(huì)使用數(shù)字液壓缸”。

數(shù)字液壓實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精密控制的核心是機(jī)液閉環(huán)的伺服控制技術(shù)，其與電液伺服閥控最大的不同在于，它利用巧妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了液壓作動(dòng)器的精密反饋控制，使液壓傳動(dòng)控制大為簡(jiǎn)化，讓使用者不必再關(guān)心什么是PID、什么是頻響、什么是閥口增益等等復(fù)雜的器件特性，將關(guān)注點(diǎn)集中在目標(biāo)需求上。數(shù)字液壓不僅大幅降低了技術(shù)門(mén)檻，對(duì)電離電磁、油液污染、沖擊振動(dòng)、溫度范圍等的耐受也大幅改善，努力做到讓人人會(huì)用、用好。

數(shù)字液壓缸是一種集成了機(jī)械反饋的直線液壓放大器。在這個(gè)緊湊組件里，利用穩(wěn)定可靠且環(huán)境耐受能力更強(qiáng)的機(jī)械仿形（滾珠）絲杠，替代了電位移傳感器和反饋調(diào)節(jié)功能。電控步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)○1帶動(dòng)閥芯○2在螺母套○3中旋轉(zhuǎn)，使閥芯產(chǎn)生軸向移動(dòng)，將閥口打開(kāi)。根據(jù)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，P口壓力油將進(jìn)入液壓缸前或后腔，活塞桿○5伸出或縮回。這時(shí)，與活塞桿固定在一起的仿形螺母○4被一起帶動(dòng)，與其嚙合的仿形螺桿○6被轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致連接在其左側(cè)的螺母套○3旋轉(zhuǎn)并推動(dòng)閥芯○2返回移動(dòng)，直至將開(kāi)啟的閥口關(guān)閉，完成液壓缸直線移動(dòng)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)角的仿形，過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了力矩放大。這是一種帶機(jī)械反饋的伺服系統(tǒng)（隨動(dòng)系統(tǒng)）。根據(jù)設(shè)計(jì)，仿形螺桿可用不同的導(dǎo)程，導(dǎo)程越大，可獲得在一定精度范圍內(nèi)液壓缸有較快的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)仿形螺桿采用小導(dǎo)程時(shí)，液壓缸其運(yùn)動(dòng)速度將會(huì)降低，但此時(shí)的位置精度將會(huì)很高。

數(shù)字液壓缸可被看作是電機(jī)的特性隨動(dòng)和功率放大裝置。

1、可以實(shí)現(xiàn)單缸多段調(diào)速、多點(diǎn)定位、兩缸或兩缸以上進(jìn)行差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，完成曲線軌跡運(yùn)動(dòng)。

2、動(dòng)力大，用步進(jìn)電機(jī)作為信號(hào)輸出，使液壓缸活塞桿完全按照步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，即不失步，又有幾百、幾千噸的推力。因此利用小功率的控制系統(tǒng)，就可使大型機(jī)械數(shù)控化，節(jié)省了方向閥、調(diào)速閥、分流閥等液壓件。降低了成本。簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，縮小了體積，降低事故率。

3、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。一臺(tái)微機(jī)或可編程邏輯控制器（PLC）就可以完成單或多缸的多點(diǎn)、多速控制，也可完成多缸的同步、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性好。

4、液壓系統(tǒng)高度簡(jiǎn)化，只需油泵、溢流閥（或數(shù)字壓力閥）組成的液壓源就可接管使用，無(wú)需任何方向閥、流量閥、調(diào)速閥、單向閥、同步閥等繁雜液壓元件。也省略了這些閥件的安裝集成塊，也無(wú)需行程開(kāi)關(guān)、繼電器等電氣元件。降低了使用成本和維修成本。

5、具備總線控制和連續(xù)控制功能?？梢詫?shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)總線控制系統(tǒng)中，使液壓機(jī)械與其他加工設(shè)備組成柔性加工單元。

“數(shù)字技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)”

數(shù)字液壓的最大優(yōu)點(diǎn)：

1.簡(jiǎn)單。

2.故障少。

3.價(jià)錢(qián)便宜。

4.不需液壓和控制專業(yè)知識(shí)也能搞出高水平的液壓控制系統(tǒng)。

5.大大減少了系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。

6.大大減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

7.基本上沒(méi)有了控制難題。

8.縮小了從業(yè)人員技術(shù)水平差距（專家和新從業(yè)人員間減小了差距）。

9.產(chǎn)品統(tǒng)一化，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造工作量。

10.可以促成許多行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

數(shù)字液壓的最大缺點(diǎn)：

1.沒(méi)有了權(quán)威和專家。

2.許多液壓元件工廠可能沒(méi)活干（最為可怕）。

3.液壓從業(yè)人員將有減少。

標(biāo)準(zhǔn)系列液壓缸 ：重型冶金液壓缸、工程機(jī)械液壓缸、拉桿式液壓缸、單雙作用多級(jí)缸、擺動(dòng)液壓缸、 轉(zhuǎn)角夾緊缸。

標(biāo)準(zhǔn)系列氣缸： 單動(dòng)型、復(fù)動(dòng)型氣缸、多位置復(fù)動(dòng)型氣缸、雙軸可調(diào)行程型復(fù)動(dòng)型氣缸、 QGA(B) 、SC系列氣缸、JB系列緩沖氣缸、QGY薄型氣缸、氣液增壓缸、擺動(dòng)氣缸等。

數(shù)字液壓缸 :數(shù)字控制直線液壓缸、數(shù)字控制擺動(dòng)缸（可以數(shù)字輸入及實(shí)現(xiàn)本擺動(dòng)缸最大擺度以下的任何角度）。

非標(biāo)系列 ：方坯、線棒材液壓剪；氣液增壓缸、增速缸；彈簧夾緊缸；不銹鋼液壓缸；微型液壓缸；剎車(chē)制動(dòng)器缸；伺服壓上缸、壓下缸；變速缸；高速缸；串連缸；并聯(lián)缸；同步缸；液壓鎬；液壓機(jī)； 鋼包滑動(dòng)水口油缸；液壓滑環(huán)（旋轉(zhuǎn)接頭）； 液壓電梯；升降平臺(tái)；大型液壓站；液壓動(dòng)力包；伺服比例系統(tǒng)及機(jī)電、液、微機(jī)控制一體化成套裝置。