數(shù)字液壓原理

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。

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(lèi)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)。