第一節(jié) 國內(nèi)市場最新技術運用狀況
我國多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品技術主要源于引進,缺乏創(chuàng)新,而且自身科技開發(fā)大都投不足,缺少必要的研發(fā)、試驗裝備,人才流失,后繼乏人,致使企業(yè)技術進步緩慢。對此,要充分利用發(fā)達國家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的機遇,努力做好引進先進技術與在消化吸收基礎上的創(chuàng)新工作,大幅度提高 行業(yè) 產(chǎn)品設計與制造水平。同時,積極推動產(chǎn)學研結(jié)合,創(chuàng)造條件加大對自主創(chuàng)新的投入,更快、更多地研制開發(fā)一批具有自主知識產(chǎn)權的新產(chǎn)品。近兩年,我國液壓氣動方面的新技術有:
1、基礎設計理論突破創(chuàng)新
寧波華液機器制造有限公司的BFWH型電液比例方向閥、BCL比例插裝式節(jié)流閥,是根據(jù)該公司提出的電液比例控制新方法——壓差型壓力反饋原理設計的,與國際大公司采用的減壓型壓力反饋原理相比,零件數(shù)量少,結(jié)構(gòu)簡單,工藝性好,不需要特殊精密加工設備和裝配環(huán)境,成本低,易于產(chǎn)品推廣應用;北京機械工業(yè)自動化 研究 所承擔的大梯度離心場液壓振動臺技術,在理論 研究 和離心機振動試驗臺的研制及其在國家重點工程上的應用和高技術人才的培養(yǎng)上,也都取得明顯效果。這些例證表明,我國工程技術人員在跟蹤國外技術發(fā)展趨勢的同時,亦能結(jié)合中國國情進行創(chuàng)新,推出符合中國市場需求的新產(chǎn)品。
2、高性能、高可靠性裝備研發(fā)
四川長江液壓件有限責任公司研制的“亞洲最大輸電線1000kV桿塔試驗站液壓加荷系統(tǒng)”、“上海磁懸浮軌道梁DY300型運架一體機平臺升降液壓系統(tǒng)”等大型伺服比例液壓系統(tǒng)成套裝置;榆次液壓有限公司完成的“攀成鋼340連軋管機組液壓系統(tǒng)裝置”和“清江隔河巖水利樞紐一級升船機船箱液壓系統(tǒng)”,都是以電液比例控制技術和計算機控制通訊技術為核心設計的大型成套液壓系統(tǒng),充分說明我國企業(yè)有能力承擔和完成國家的重點工程建設任務。
3、節(jié)能、環(huán)保性能新突破。
北京華德液壓工業(yè)集團有限責任公司的HD-4WEl0H73-33型軟切換電磁換向閥等4種產(chǎn)品;原平液壓機械廠的G560/400×500型超高壓油缸及自動化控制系統(tǒng);安陽機床電器有限公司的P64-4-A高溫防水比例電磁鐵;南京佳盛機電器材制造有限公司的高水基新型復合密封填料;合肥通用機械 研究 所的艦船泵用集裝式機械密封件等,不僅在技術性能上有提高,而且更關注環(huán)保、節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展。
4、高壓化、小型化、集成化、節(jié)能化
北京華德液壓工業(yè)集團有限責任公司技術中心研制的05泵控裝置動力單元中的彎軸泵排量僅為5ml/r,工作壓力為32MPa;山西長治液壓有限公司生產(chǎn)的CBJ20-F5齒輪泵(模數(shù)2),25MPa壓力,沖擊50萬次,性能良好;大連液力偶合器廠的YJZ215軸流式液力變矩器有效直徑為215mm,是國內(nèi)最小的液力變矩器;濟南華能氣動元器件公司的L100系列微型電磁閥閥體寬度僅為5mm,控制φ4~12mm的氣缸以3-5HZ的頻率往復運動;原平液壓機械廠的G560/400×500型超高壓油缸及自動化控制系統(tǒng),工作壓力達到56MPa。
5、新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)
丹東克隆集團有限責任公司C156系列漿液類介質(zhì)專業(yè)機械密封采用獨特的片狀彈簧,減小了整套密封的軸向尺寸,可用于小型泵;浙江國泰密封材料股份有限公司生產(chǎn)的2m寬柔性石墨卷(板)材與密封墊,是國內(nèi)外最寬的石墨板材;南京佳盛機電器材制造有限公司的高水基新型復合密封填料采用混紡纖維與一種新型潤滑密封性能優(yōu)異的填充材料相復合并進行后處理,從而開發(fā)出新型編織型軟填料;合肥通用機械 研究 所的集裝式機械密封件主要是為艦船水泵使用的高可靠性、長壽命、密封性能好的機械密封件;陜西航天動力高科技股份有限公司在國內(nèi)首創(chuàng)采用鈑金沖焊單曲面葉型代替鑄造雙曲面葉型制成雙渦輪液力變矩器。不難看出,全 行業(yè) 在采用新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)方面正在取得更大進步。
6、機電液氣一體化
榆次油研液壓有限公司的汽車自動變速系統(tǒng)(AMT)專用電磁閥通過微電腦程序控制的液壓—機械結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了汽車速度擋位自動切換;天津鼎盛工程機械有限公司生產(chǎn)的YBl502型微機控制電液換擋變速器,換擋方式為微機控制電—液換擋;北京機床所精密機電有限公司的60—100L/min直動式電液伺服閥取消電液伺服閥的噴嘴擋板組,提高了電液伺服閥的抗污染能力和動態(tài)特性。在2005年優(yōu)秀新產(chǎn)品中還有一大批類似的產(chǎn)品,可以預見,機電液氣一體化在流體傳動與控制技術中將有進一步發(fā)展。
第二節(jié) 國際市場最新技術運用狀況
1、交流化
伺服技術將繼續(xù)迅速地由DC伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)向AC伺服系統(tǒng)。從目前國際市場的情況看,幾乎所有的新產(chǎn)品都是AC伺服系統(tǒng)。在工業(yè)發(fā)達國家,AC伺服電機的市場占有率已經(jīng)超過80%。在國內(nèi)生產(chǎn)AC伺服電機的廠家也越來越多,正在逐步地超過生產(chǎn)DC伺服電機的廠家。可以預見,在不遠的將來,除了在某些微型電機領域之外,AC伺服電機將完全取代DC伺服電機。
2、全數(shù)字化
采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機(DSP)的伺服控制單元將全面代替以模擬電子器件為主的伺服控制單元,從而實現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。全數(shù)字化的實現(xiàn),將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制,從而使在伺服系統(tǒng)中應用現(xiàn)代控制理論的先進算法(如:最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡等)成為可能。
3、采用新型電力電子半導體器件
目前,伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來越多地采用開關頻率很高的新型功率半導體器件,主要有大功率晶體管(GTR)、功率場效應管(MOSFET)和絕緣門極晶體管(IGBT)等。這些先進器件的應用顯著地降低了伺服單元輸出回路的功耗,提高了系統(tǒng)的響應速度,降低了運行噪聲。尤其值得一提的是,最新型的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關器件集成在一起的新型模塊,稱為智能控制功率模塊(IntelligentPowerModules,簡稱IPM)。這種器件將輸入隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊之中。其輸入邏輯電平與TTL信號完全兼容,與微處理器的輸出可以直接接口。它的應用顯著地簡化了伺服單元的設計,并實現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。
4、高度集成化
新的伺服系統(tǒng)產(chǎn)品改變了將伺服系統(tǒng)劃分為速度伺服單元與位置伺服單元兩個模塊的做法,代之以單一的、高度集成化、多功能的控制單元。同一個控制單元,只要通過軟件設置系統(tǒng)參數(shù),就可以改變其性能,既可以使用電機本身配置的傳感器構(gòu)成半閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng),又可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。高度的集成化還顯著地縮小了整個控制系統(tǒng)的體積,使得伺服系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作都得到了簡化。
5、智能化
智能化是當前一切工業(yè)控制設備的流行趨勢,伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為一種高級的工業(yè)控制裝置當然也不例外。最新數(shù)字化的伺服控制單元通常都設計為智能型產(chǎn)品,它們的智能化特點表現(xiàn)在以下幾個方面:首先他們都具有參數(shù)記憶功能,系統(tǒng)的所有運行參數(shù)都可以通過人機對話的方式由軟件來設置,保存在伺服單元內(nèi)部,通過通信接口,這些參數(shù)甚至可以在運行途中由上位計算機加以修改,應用起來十分方便;其次它們都具有故障自診斷與 分析 功能,無論什么時候,只要系統(tǒng)出現(xiàn)故障,就會將故障的類型以及可能引起故障的原因通過用戶界面清楚地顯示出來,這就簡化了維修與調(diào)試的復雜性;除以上特點之外,有的伺服系統(tǒng)還具有參數(shù)自整定的功能。眾所周知,閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定是保證系統(tǒng)性能指標的重要環(huán)節(jié),也是需要耗費較多時間與精力的工作。帶有自整定功能的伺服單元可以通過幾次試運行,自動將系統(tǒng)的參數(shù)整定出來,并自動實現(xiàn)其最優(yōu)化。對于使用伺服單元的用戶來說,這是新型伺服系統(tǒng)最具吸引力的特點之一。
6、模塊化和網(wǎng)絡化
在國外,以工業(yè)局域網(wǎng)技術為基礎的工廠自動化(FactoryAutomation簡稱FA)工程技術在最近十年來得到了長足的發(fā)展,并顯示出良好的發(fā)展勢頭。為適應這一發(fā)展趨勢,最新的伺服系統(tǒng)都配置了標準的串行通信接口(如RS-232C或RS-422接口等)和專用的局域網(wǎng)接口。這些接口的設置,顯著地增強了伺服單元與其它控制設備間的互聯(lián)能力,從而與CNC系統(tǒng)間的連接也由此變得十分簡單,只需要一根電纜或光纜,就可以將數(shù)臺,甚至數(shù)十臺伺服單元與上位計算機連接成為整個數(shù)控系統(tǒng)。也可以通過串行接口,與可編程控制器(PLC)的數(shù)控模塊相連。
第三節(jié) 技術發(fā)展趨勢
社會需求永遠是推動技術發(fā)展的動力,降低能耗,提高效率,適應環(huán)保需求,機電一體化,高可靠性等是液壓氣動技術繼續(xù)努力的永恒目標,也是液壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關鍵。
由于液壓技術廣泛應用了高技術成果,如自動控制技術、計算機技術、微電子技術、磨擦磨損技術、可靠性技術及新工藝和新材料,使傳統(tǒng)技術有了新的發(fā)展,也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此,走向二十一世紀的液壓技術不可能有驚人的技術突破,應當主要靠現(xiàn)有技術的改進和擴展,不斷擴大其應用領域以滿足未來的要求。綜合國內(nèi)外專家的意見,其主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面:
1、減少能耗,充分利用能量
液壓技術在將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面,已取得很大進展,但一直存在能量損耗,主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用,則將使能量轉(zhuǎn)換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失,必須解決下面幾個問題:
1)減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失,以減少功率損失。主要表現(xiàn)在改進元件內(nèi)部流道的壓力損失,采用集成化回路和鑄造流道,可減少管道損失,同時還可減少漏油損失。
2)減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失,盡量減少非安全需要的溢流量,避免采用節(jié)流系統(tǒng)來調(diào)節(jié)流量和壓力。
3)采用靜壓技術,新型密封材料,減少磨擦損失。
4)發(fā)展小型化、輕量化、復合化、廣泛發(fā)展3通徑、4通徑電磁閥以及低功率電磁閥。
5)改善液壓系統(tǒng)性能,采用負荷傳感系統(tǒng),二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。
6)為及時維護液壓系統(tǒng),防止污染對系統(tǒng)壽命和可靠性造成影響,必須發(fā)展新的污染檢測方法,對污染進行在線測量,要及時調(diào)整,不允許滯后,以免由于處理不及時而造成損失。
2、主動維護
液壓系統(tǒng)維護已從過去簡單的故障拆修,發(fā)展到故障預測,即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時,預先進行維修,清除故障隱患,避免設備惡性事故的發(fā)展。
要實現(xiàn)主動維護技術必須要加強液壓系統(tǒng)故障診斷方法的 研究 ,當前,憑有經(jīng)驗的維修技術人員的感宮和經(jīng)驗,通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展,必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化,加強專家系統(tǒng)的 研究 ,要總結(jié)專家的知識,建立完整的、具有學習功能的專家知識庫,并利用計算機根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識庫中知識,用推理機中存在的推理方法,推算出引出故障的原因,提高維修方案和預防措施。要進一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件,對于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。
另外,還應開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng),包括自調(diào)整、自潤滑、自校正,在故障發(fā)生之前,進市補償,這是液壓 行業(yè) 努力的方向。
3、機電一體化
電子技術和液壓傳動技術相結(jié)合,使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術增加了活力,擴大了應用領域。實現(xiàn)機電一體化可以提高工作可靠性,實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化,改變液壓系統(tǒng)效率低,漏油、維修性差等缺點,充分發(fā)揮液壓傳動出力大、貫性小、響應快等優(yōu)點,其主要發(fā)展動向如下:
1)電液伺服比例技術的應用將不斷擴大。液壓系統(tǒng)將由過去的電氣液壓on-oE系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng),為適應上述發(fā)展,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應實現(xiàn)標準化。計算機接口也應實現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。
2)發(fā)展和計算機直接接口的功耗為5mA以下電磁閥,以及用于脈寬調(diào)制系統(tǒng)的高頻電磁閥(小于3mS)等。
3)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷,由于計算機的價格降低,監(jiān)控系統(tǒng),包括集中監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。
4)計算機仿真標準化,特別對高精度、“高級”系統(tǒng)更有此要求。
5)由電子直接控制元件將得到廣泛采用,如電子直接控制液壓泵,采用通用化控制機構(gòu)也是今后需要探討的問題,液壓產(chǎn)品機電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展。
液壓 行業(yè) :
液壓元件將向高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展;向低能耗、低噪聲、振動、無泄漏以及污染控制、應用水基介質(zhì)等適應環(huán)保要求方向發(fā)展;開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件;積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術。
液力偶合器向高速大功率和集成化的液力傳動裝置發(fā)展,開發(fā)水介質(zhì)調(diào)速型液力偶合器和向汽車應用領域發(fā)展,開發(fā)液力減速器,提高產(chǎn)品可靠性和平均無故障工作時間;液力變矩器要開發(fā)大功率的產(chǎn)品,提高零部件的制造工藝技術,提高可靠性,推廣計算機輔助技術,開發(fā)液力變矩器與動力換檔變速箱配套使用技術;液粘調(diào)速離合器應提高產(chǎn)品質(zhì)量,形成批量,向大功率和高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。
氣動 行業(yè) :
產(chǎn)品向體積小、重量輕、功耗低、組合集成化方向發(fā)展,執(zhí)行元件向種類多、結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高方向發(fā)展;氣動元件與電子技術相結(jié)合,向智能化方向發(fā)展;元件性能向高速、高頻、高響應、高壽命、耐高溫、耐高壓方向發(fā)展,普遍采用無油潤滑,應用新工藝、新技術、新材料。
1)采用的液壓元件高壓化,連續(xù)工作壓力達到40Mpa,瞬間最高壓力達到48Mpa;
2)調(diào)節(jié)和控制方式多樣化;
3)進一步改善調(diào)節(jié)性能,提高動力傳動系統(tǒng)的效率;
4)發(fā)展與機械、液力、電力傳動組合的復合式調(diào)節(jié)傳動裝置;
5)發(fā)展具有節(jié)能、儲能功能的高效系統(tǒng);
6)進一步降低噪聲;
7)應用液壓螺紋插裝閥技術,緊湊結(jié)構(gòu)、減少漏油。
第四節(jié) 國內(nèi)技術市場區(qū)域優(yōu)勢
當前,我國已經(jīng)形成了珠三角、環(huán)渤海和長三角三個區(qū)域的液壓氣動伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)區(qū)域經(jīng)濟布局,人才、產(chǎn)業(yè)聚集作用初見成效,這些區(qū)域的液壓氣動伺服系統(tǒng)技術在國內(nèi)也有相當?shù)膬?yōu)勢。
第五節(jié) 新項目投資推薦區(qū)域(或省市)(CMRN中經(jīng)縱橫建議)
中經(jīng)縱橫推薦新項目投資區(qū)域為山東、浙江、天津等省市:
1、地區(qū)配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展完善
浙江、天津電子元件產(chǎn)業(yè)發(fā)展完善,企業(yè)數(shù)量多,地區(qū)產(chǎn)業(yè)技術發(fā)達,同時,近幾年浙江、天津?qū)τ诟呒夹g產(chǎn)業(yè)的投資環(huán)境優(yōu)化,企業(yè)在該區(qū)域投資,不僅能享受到正常方面的優(yōu)惠,而且完善的產(chǎn)業(yè)配套給 行業(yè) 的發(fā)展提供了有利保障。
山東地區(qū)是我國液壓氣動元件及機械產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)基地,云集著國內(nèi)外知名的液壓氣動元件企業(yè)。
2、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟園區(qū)建設比較成熟
1)這些區(qū)域地理位置優(yōu)越,社會配套能力完善。
2)外資企業(yè)進駐比例高。
3)經(jīng)濟園區(qū)管理模式先進,生產(chǎn)流程科學,供應鏈條完善。
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