工程化解讀最前沿的液壓技術
2023/7-8 月刊
上海液壓氣動密封行業協會 指定媒體
www.ihydrostatics.com
Hydr? ?statics
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使用水乙二醇介質的柱塞泵失效原因分析
液壓氣動仿真與數字孿生工業軟件產業化發展研討會精彩回顧
運動控制系統中，壓力傳感器用以提高精度和可靠性
液壓泵的吸油特性研究
由于本雜志所用圖片涉及范圍廣，部分圖片的版權所有者無法一一與之取得聯系，請相關版權所有者看到本聲明后，與靜液壓編輯部聯系，以便敬付稿酬。
聲明
液界大咖
液壓泵的吸油特性研究
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《靜液壓》雜志編委會
iHydrostatics靜液壓是專注于靜液壓領域的新媒體，秉持工程化解讀最前沿的液壓技術創辦理念，致力打造一個聯通液界精英人才、優秀企業之間，構建開放、共享、共學、共創商業價值的液界協同平臺。
靜液壓新媒體下設六大媒體平臺：門戶網站、微信公眾號、電子雜志、抖音號、頭條號和Newsletter。通過為有效信息服務，為高效工作賦能，共同構建液界信用價值體系，助力行業信息、技術、資源的整合與對接。共同實現 “協同賦能，價值互聯” 的理念與追求。
指定單位
上海液壓氣動密封行業協會
主辦單位
靜液壓新媒體
協辦媒體
液壓賊船
合作媒體
高級顧問
許仰曾
主? ? ? ? 編
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責任編輯
王? ? 鑫
執行編輯
顏海波
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愛液壓
液壓傳動與控制
電液愛好者
新液壓
液壓馬達工程師
神奇的流體
哇機資訊
Amesim系統仿真
Contents
www.ihydrostatics.com? ?? ·? ? 2023
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旋轉控制伺服閥
專題文章
運動控制系統中，壓力傳感器用以提高精度和可靠性
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10? #HiTalks2023 | 智能制造液壓元件3D打印產業化研討會 即將召開?
24 恒立液壓：2023年上半年凈利潤12.79億元 同比增長20.97%
博世力士樂深化在華布局：莘莊園區正式開園
第九屆流體傳動與機電一體化國際會議在蘭州成功舉辦
25? 持續進化 | MWORKS 2023b正式上線
PLUS+1 2023 版本更新
8月挖機國內銷量5300臺左右
26? 恒立推出HRD擺線馬達體驗
28? 丹佛斯片式閥家族推出新成員PVG48閥
32? SLP13電磁插裝閥在緊湊型設備中的應用優勢
34? 專為小流量工況而生，力士樂推出全新高性能平衡閥
60? 負載敏感技術的誕生
使用水乙二醇介質的柱塞泵失效原因分析
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12? #HiTalks2023 | 液壓氣動仿真與數字孿生工業軟件產業化發展研討會 精彩回顧?
液壓泵的吸油特性研究? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?| 吳曉明
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“【參考閱讀】使用水乙二醇介質的柱塞泵失效原因分析 | 馬明東；【講座預告】#液界百家講堂 | 使用水乙二醇介質的柱塞泵失效原因分析?馬明東”
泵的吸油特性決定了，“給定泵轉速下”泵入口壓力的下限，或“給定泵入口壓力下”泵的轉速的上限，在該速度下，泵不會發生工作腔不完全充填引起的充填損失。
資料給出了如圖1所示泵入口有效流量Qe與入口壓力p1的關系，其中速度作為軸向柱塞泵和齒輪泵的參數。
圖1 泵的有效流量取決于入口壓力
（a） 軸向柱塞泵（b）齒輪泵
前些日子馬明東老師做了一次報告，講述了使用水乙二醇介質的柱塞泵失效原因分析，內容非常豐富，其中主要探討了泵的吸油特性對泵的壽命的影響。
吸油特性是容積式泵所具有的獨特能力，可以在沒有任何附加裝置的情況下，自行吸油至工作腔中所需的流量。為了讓大家更清楚的理解泵的吸油特性與哪些因素有關，本人對收集到的一些資料進行了總結，試著從理論上做一次分析探討，找到吸油壓力與泵的轉速和其它參數之間的關系，所得出的結果希望對大家有些幫助，所述內容屬于拋磚引玉，希望各位同仁進一步參與討論補充，以達到完善結論和共同進步的目的。
點我！
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從圖中的曲線變化趨勢可以看出，齒輪泵的吸油特性優于柱塞泵；轉速越高，要求入口的絕對壓力也需相應的提高；若需達到所需的流量，必須相應的提高入口絕對工作壓力；若入口絕對壓力低于某個值，將會發生不完全填充，泵流量將不會連續供應，氣蝕現象就會發生，泵可能會加速失效。
工作腔不完全填充的基本原因是液柱的中斷，這是由于壓力下降到氣體溶解壓力以下而導致溶解在油中的空氣分離的結果，也是由于在局部溫度下壓力下降到蒸汽壓力以下而造成流體蒸發的結果。或者換言之，當泵的吸油區域中的局部壓力下降到臨界值pkrit以下時發生工作腔的不完全填充。
眾所周知，流體的氣體溶解能力強烈依賴于壓力。氣體溶解壓力表示發生氣體溶解并達到飽和極限的壓力。如果低于該壓力，溶解在油中的空氣就會從油液中分離出來。從液壓油重要特征參數表中可以明顯看出，對于礦物油基壓力流體（HL）和無水流體（HFD），蒸汽壓非常低。因此，在礦物油中，臨界壓力pkrit對應于氣體溶解壓力。當壓力突然下降時，溶解的空氣會從油中分離出來。相反，對于含水壓力流體（HFA、HFB和HFC），臨界壓力對應于蒸汽壓力。在局部壓力降降低的情況下，流體會蒸發。泵入口處的壓力還取決于泵和油箱之間的相互布置和連接方法。圖2描述了用于確定泵入口壓力的典型設計。根據圖2，泵入口處的壓力由下式給出：
圖2? 確定泵入口壓力的方案
有兩個主要因素會影響泵入口和工作腔之間流體流動造成的損失：管路（沿程損失）和形狀損失（局部損失），管路損失是由于流體流經管道或軟管而在流體管路中發生的。形狀損失由循環渦流引起。通常在泵入口和工作腔的入口之間，流體在流動通道中遇到各種形狀配置，例如從圓形到矩形的變化、彎曲、膨脹或收縮。根據流體力學原理，零部件（過濾器、彎管、配件、閥、橫截面變化等）中的形狀損失導致的壓降ΔpF可根據以下關系確定：
式中ξ=形狀損失(局部損失)系數；
v1=流速；
k=局部阻力的數量
管道中流體流動造成的損失導致的壓降ΔpR為：
式中 λj=管道阻力系數；
lj=管道長度；
dj=管道內徑；
v=平均流速；
m=管段j的數量。
管道阻力系數λ取決于雷諾數Re。流體必須以壓力p1從泵入口流入工作腔。因此，適當的入口壓力是必要的。入口壓力主要需要：
克服流體的加速度需要的壓力；
克服作用在流體上的離心力；
克服泵的入口和工作腔之間的管路沿程和形狀損失。
某一臺泵的入口壓力實際值在很大程度上取決于泵的類型和泵的設計結構。原則上，對于柱塞泵，壓損的主要部分是由于配流裝置本身的流動阻力以及配流
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旋轉軸和半徑r上給定點之間的壓差Δp2可以根據流體元件上的壓力和慣性力之間的力平衡計算，如下所示：
裝置和泵口之間的流動阻力。在齒輪泵和葉片泵中，需要額外的壓差來克服因流體旋轉而出現的離心力。流體加速所需的壓差基本上與泵的類型無關。
圖3? ?軸向柱塞泵的入口面積
對于流體的加速和克服由其產生的慣性力，所需的壓降為：
修正系數考慮了由于計算簡化而產生的偏差。k1大于1是因為入口開口面積處的流體既會加速，也會減速。
流體必須以角速度ω旋轉，該角速度等于轉子的角速度。對于流體元件在離旋轉軸距離r處的徑向加速度αω，我們有：
圖4? ?齒輪泵的進油區域
通常情況下，液體不會填滿旋轉軸和定子之間的入口空間。相反，它只填滿了轉子的外半徑r0和定子環之間的空間。對于半徑為r的給定液體部分和轉子之間的壓力差，有：
完整閱讀，點這里！
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#HiTalks 2023
液壓氣動仿真與數字孿生工業軟件產業化發展研討會
精彩回顧
火熱八月
60+液界群英
蘇州共話
#模型驅動創新 軟件定義未來
液壓氣動仿真與數字孿生工業軟件產業化發展
本屆研討會由上海液壓氣動密封行業協會主辦，蘇州同元軟控信息技術有限公司、北京理工大學機械與車輛學院共同承辦，并得到了行業媒體的大力支持！
這就是剛剛落下帷幕的
#HiTalks2023
液壓氣動仿真與數字孿生工業軟件產業化發展研討會
10場行業名家專題報告
反映國內外液氣行業工業仿真軟件技術前沿
1場蘇州同元軟控公司參觀
展示國內工業仿真軟件自主研發最佳實踐范例
1場主題圓桌會議
共同研討“液壓軟件現在與未來”
液壓氣動數智化產業聯盟工業軟件對接小組主題研討會
搭建液氣工業軟件領域需求對接平臺
創建液界群英精準深度交流圈
特別專題
特別專題
由上海液壓氣動密封行業協會會長 葛志偉的開幕致辭拉開本屆研討會的序幕。
葛志偉在開幕致辭中表示，本次研討會是液壓氣動"數智化"產業論壇對接論壇的延拓，也是液壓氣動數智化產業聯盟工業軟件對接小組的主題活動。旨在通過這種專題研討、深度互動交流的方式，為國內液壓工業軟件領域建立一個需求對接的平臺。讓行業用戶需求得到真正的理解，讓對接合作得到真正的落地!
研討會上午上半場的報告活動由北京理工大學博導 周俊杰主持。
本屆研討會以 #模型驅動創新，軟件定于未來 為主題，共同探討面向液壓行業或工程機械主機框架下的，基于Modelica的液壓統一建模/分析/數字孿生平臺CHyP1.0的可能性；探究目前我們行業的建模分析數字孿生的數字研發與數字交付工具的基礎與要求。
10場主題報告，分別由來自上海液壓氣動密封行業協會專家委員會專家許仰曾，徐工國重實驗室仿真測試所所長黃建華，北京理工大學特別研究員博導周俊杰，東方空間飛控與仿真部主任張弛，江蘇大學博士碩導石茂林，上海交通大學自動化系副教授路林吉，蘇州同元軟控信息技術有限公司執行董事陳立平，蘇州同元軟控信息技術有限公司總經理周凡利，河南科技大學機電液技術實驗中心主任李躍松，中國農業大學工學院副教授熊紹平學術界和企業界的10位行業專家帶來，為與會嘉賓貢獻了一場精彩的關于工業軟件的液界盛宴。
許仰曾作《許氏建模法與數字孿生》主題報告
特別專題
特別專題
黃建華(武維維宣講)作《工程機械復雜系統仿真技術研究與應用》主題報告
張弛通過視頻連線作《從“傳感器+模型”到數字孿生》主題報告
石茂林作《多源數據驅動預測方法及其應用研究》主題報告
路林吉作《電子控制器軟硬件自動化設計平臺》主題報告
周俊杰作《車輛流體系統仿真》主題報告
研討會上午下半場的主題報告交流由同元軟控陳路主持。
特別專題
特別專題
陳立平作《一類工業基礎軟件創新思考與實踐》主題報告
熊邵平通過視頻連線作《基于磁流變液剪切模式的高速開關閥與新型數字排量泵的研究開發》主題報告。下午半場的主題報告由上海交通大學的路林吉教授主持。
周凡利作《模型與數字驅動的裝備數智化及實踐》主題報告
李躍松作《電液伺服閥Simscape多域物理系統建模和仿真》主題報告
本次研討會特別安排了蘇州同元軟控信息技術有限公司（簡稱“同元軟控”）的參觀活動。30多位與會嘉賓在同元軟控邵進濤的帶領下一起參觀的展示大廳，并了解了同元的發展歷程。目前，同元軟控已經開發了國內新一代科學計算與系統建模仿真平臺MWORKS，掌握了數字化與智能化設計核心技術一一多領域物理統一建模和系統仿真技術，可以為液壓氣動行業提供新一代工業智能化設計平臺及應用服務。
同元軟控開發的模型庫MWORKS.Library：涵蓋傳動、液壓、電機、熱流等多個典型專業，覆蓋航天、航空、汽車、能源、船舶等多個重點行業，并支持用戶自行擴展；提供的基礎模型有助于大幅降低復雜產品模型開發的門檻，降低模型開發人員的學習成本，消減數字化轉型的阻力，從而加速裝備行業數字化轉型。
特別專題
特別專題
其中液壓專業領域的模型庫包含液壓元件模型庫和液壓組件模型庫，這兩個液壓模型庫涵蓋了絕大部分液壓系統仿真所需要的模型類型。
基于液壓組件模型庫、Modelica標準庫，參照系統拓撲關系，構建包含液壓系統、控制系統和結構系統的汽車起重機多領域仿真模型，通過對整車不同工況下的轉動靈活性、操縱穩定性及平順性進行仿真分析系統，獲得滿足實際需求的工況參數，為系統設計、元部件選型及參數優化提供理論依據。
研討會的圓桌會議是與會嘉賓思維碰撞最為精彩的環節。#液壓軟件的現在和未來，是圓桌會議的討論主題。同元軟控陳立平教授從同元的創立和發展歷程談起，闡述了國內工業軟件發展的著力點和關注點。從各位與會嘉賓的探討交流中，小編也深深的感受到的一點是——行業心態的變化：不再盲目視國外標
桿為不可逾越的高峰，一味的跟隨不是我們本土工業軟件的出路，而應更結合我們自身的行業需求，提出更具創新性的軟件解決方案，實現差異化的客戶價值。
國產液壓工業軟件這個話題一直是國內液壓人內心中的期許。本想是一個小眾的專業話題，卻還是吸引了不少液界內來自學術界和企業界的代表參會交流。多位與會代表在研討會中各抒己見，結合自己從業中和軟件的種種過往，表達出了內心的期望。
同元軟控的成功實踐為液壓行業的國產工業軟件照進了一道曙光，勢必會激勵更多的液界專業人士在這條道路上無畏的踏步前行！
期待不久的將來，我們再次相約水墨江南 · 相約姑蘇城！
特別專題
特別專題
您是否曾為如何向外界展示您的產品而煩惱呢？
別擔心，我們的團隊熟悉各類機械、液壓、氣動產品的結構和工作原理，能夠將您的產品以三維動畫的形式展現出來。這將為您帶來前所未有的推廣效果！
我們的目標是，讓咱們液壓氣動行業的產品宣傳可以告別單調的文字介紹，用三維動畫這樣炫酷的武器來展現咱們國產產品的魅力！
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?靜液壓??液壓三維動畫制作服務
此次更新的2023b版本帶來了8個工具的重要更新，另外全新推出7個工具，還包含數十個亮點功能以及數百項功能改進，為用戶帶來全方位的體驗升級。
恒立液壓在2023年上半年實現了營業總收入和凈利潤的增長，但經營活動產生的現金流量凈額下降。公司的市盈率、市凈率和市銷率均處于歷史分位圖的中等水平。營運能力方面，公司的總資產周轉率和固定資產周轉率略低于行業平均水平，但應收賬款周轉率和存貨周轉率較高。
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恒立液壓：2023年上半年凈利潤12.79億元 同比增長20.97%
博世力士樂深化在華布局：莘莊園區正式開園
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6月30日，同元成功舉辦MWORKS 2023b產品發布會（點擊藍字跳轉閱讀），會上公布了新版MWORKS的產品特性、重大改進、關鍵技術以及設計理念。7月21日，科學計算與系統建模仿真平臺MWORKS 2023b正式上線，開放下載。
PLUS+1 2023 版本更新
博世力士樂在上海莘莊園區啟動新子公司，并承擔博世力士樂在華深化布局的重任。該園區的開園慶典吸引了政企雙方代表出席。博世力士樂全球總裁表示，持續投資和加強本土研發及生產能力建設，堅持和深化雙元本地化戰略，是博世力士樂在中國可持續發展戰略的核心。樂卓博威液壓科技（上海）有限公司正式成立，將立足中國市場，為市場提供兼具質量和高性價比的液壓產品和系統解決方案，助力中國客戶轉型升級，保持競爭優勢。
持續進化 | MWORKS 2023b正式上線
第九屆流體傳動與機電一體化國際會議在蘭州成功舉辦
2023年8月19日至20日，第九屆流體傳動與機電一體化國際會議（FPM2023）在甘肅蘭州舉行，由中國機械工程學會流體傳動與控制分會和Institute of Electrical and Electronics Engineers主辦。來自德國、美國、日本、英國、俄羅斯等國家以及國內相關高校、科研院所和企業負責人、技術人員等400余人參會。會議內容涵蓋流體傳動技術主要應用領域，同時涉及基礎研究和技術應用等方面。會議主旨報告集中反映了近年來國際流體傳動與機電一體化領域的最新研究進展。
2023年4月丹佛斯釋放了PLUS+1 2023.1版本，在7月釋放了PLUS+1 2023.2版本。
8月挖機國內銷量5300臺左右
經草根調查和市場研究，CME預估2023年8月挖掘機（含出口）銷量12600臺左右，同比下降30%左右。其中國內市場下降42%，出口市場下降19%。
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最新產品
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在同樣扭矩下擺線馬達相較于其他種類液壓馬達要更輕小，且易安裝，因此在工程機械、農業機械、工業自動化等領域越發受客戶青睞。
恒立HRD擺線馬達給你兩全其美的體驗
繼推出HCW、HSD等多款盤配流式擺線馬達后，恒立又自主研制了首款軸配流式擺線馬達——HRD系列擺線液壓馬達。
該系列馬達采用鑲針齒式轉定子設計，在高壓下工作并能自動補償，使得馬達具備啟動壓力低、效率較高、保持性好、運轉平穩等特性。而且還采用聯動軸強化設計，實現更長的運行使用壽命。
同時，HRD馬達選擇高壓軸封和單向閥作為標準配置，因此在不使用泄油口的情況下，馬達仍能承受較高的背壓，在要求同步驅動的串并聯回路中具備優良的使用特性。
小巧靈活 強勁有力??
目前，HRD系列擺線馬達已應用到高空作業車及農業收獲機上，并有著不錯的應用表現。作為高空作業車的回轉馬達，HRD可提供高精度、高負載的驅動力，實現轉臺平穩、快速地回轉。同樣，HRD也為農業收獲機的割臺提供充足動力，使得收割作業持續高效進行。
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丹佛斯片式閥家族新成員PVG48閥，進一步擴展高性能PVG產品組合
丹佛斯動力系統隆重推出PVG 48 閥，再次擴展了 PVG產品組合，增加了閥前補償多路閥系列。這一新品將填補 PVG 32 和 PVG 128 之間的流量空白，專為需要 125-180 l/min 的應用而設計。
PVG 48 的優勢
PVG 48 旨在實現與現有的 PVG 多路閥系列的輕松組合，包括PVG 256、PVG 128、PVG 32 和 PVG 16。PVG 產品組合的模塊化使五種多路閥尺寸可以堆疊在一起，并且流量在同一組多路閥內從高到低流動，從而實現精確和可重復的控制，最終提高生產力。
PVG 48 提高了功率密度，閥的流量為 180 l/min [47.6 US gal/min]。其緊湊的設計在節省空間和重量的同時，又實現了性能的顯著提升。除了 PVG 48 閥之外，PVG 48 產品組合還提供一系列進油聯（PVPM 48 和 PVSI 48 w P&T），可滿足更高流量應用。
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觸電不傷人 · 浸水防漏電
防電路起火 · 實時智檢
- 針對工業環境防護等級計
- 安培級大漏電流設計
- 4~35平方線接入設計
- 地線功能偵測
- 產品損壞自動切換地線功能，保障用電基礎安全完善
- 漏電流主動偵測處理功能
- 漏電流聲光報警提醒功能
- 智能款型號具備遠程漏電偵測提醒功能
- 潮濕浸水環境用電安全功能
- 智能回流節電功能，漏電流回流利用，節約電能
應用場景：
需要不斷電維護的液壓設備
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SLP13 電磁插裝閥在緊湊型設備中的應用優勢
丹佛斯動力系統 SLP13 是一種雙向兩位提升閥芯型電磁閥，可為緊湊型設備應用提供低功率和低壓降。
SLP13 閥的特點包括：
- 降低功耗
- 增加額定流量
- 額定壓力高達 350 bar （5，000 psi）
- 新的線圈技術延長了使用壽命。
低功率和高流量滿足不斷變化的液壓系統需求
丹佛斯的 SLP13 插裝閥配備了正在申請專利的技術，可降低閥門的功耗，同時提高其額定流量。這樣做使機械 OEM 能夠更好地滿足效率目標，并減小液壓歧管的尺寸和成本。
功耗從 29 W 降低到 10 W 以下，最大限度地減少了柴油動力機器的燃料使用和電動替代品的電池能量。該閥采用新的線圈設計。降低閥門的功耗可使線圈的穩定溫度降低近 50%，防止燒毀，從而延長使用壽命。
SLP13 閥門的壓降低于前幾代產品，丹佛斯在其宣布推出該閥門的新聞稿中表示，有助于減少燃料使用和排放。
與其他閥門設計相比，獨特的結構使插裝閥在相同腔體類型中可提供大約 1.8 倍的流量。尺寸為 10 的閥門的標稱流量為 79 lpm （21 gpm）。根據丹佛斯的說法，這種設計使 OEM 能夠在不犧牲性能的情況下用更小的選項替換較大的閥門，從而使液壓系統更緊湊、重量更輕且具有成本效益。
減小系統的尺寸和重量可以使整體機器尺寸和重量受益，從而進一步提高效率;這也有利于向電動機器的轉變，這些機器需要為其他組件（如電池）占用更多空間，并提高效率以優化兩次充電之間的電池壽命。
“機械趨勢，如車載電子控制的使用增加以及緊湊型和電氣化設備的增長，需要高效、低功率的閥門和液壓集成電路解決方案。我們的新型 SLP13 閥門代表了額定流量和功耗方面的重大進步，能夠幫助 OEM 利用這些趨勢，“丹佛斯動力系統集成電路解決方案全球產品經理 Abby Bauer 說。
SLP13 閥門適用于各種物料搬運、建筑和農業設備應用。
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平衡閥在行走機械領域應用廣泛，它在各類設備上擔任著保障動作的穩定性、設備安全、保持負載等職責。隨著國內工程機械的不斷發展，市場對平衡閥的需求也在不斷提升。本期，我們就帶你走近一款新型超小流量平衡閥。
- 專為小流量工況設計，可以有效控制1L/min~10L/min負載
- 先導比可以根據工況要求調整（4:1和2:1可選）
- 單作用 & 雙作用可選
- 標準法蘭安裝，無需改變油缸法蘭尺寸 (安裝尺寸也可根據用戶需求定制)
專為小流量工況而生，
全新高性能平衡閥來了！
博世力士樂傳統的標準平衡閥最小流量為40L/min, 而行業中有一些設備執行元件流量很小，甚至低至1L/min，標準平衡閥已經無法滿足工況要求，提供穩定的負載控制。
為了積極響應這一需求，博世力士樂中國本地研發團隊設計推出了超小流量平衡閥解決方案，可以在不改變標準平衡閥的安裝尺寸和外形的情況下，提供微小流量的平衡閥方案。
這款超小流量平衡閥適用于高空作業平臺、應急裝備、特種車輛等工程機械，可以在滿足流量需求的同時，提升設備的可靠性和工作效率。
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《靜液壓》雜志為雙月刊，2023年共將推出6期
《靜液壓》雜志為電子期刊，分為網絡版和電子版
《靜液壓》雜志網絡版不可下載，可在線免費閱讀
《靜液壓》雜志訂閱的為可下載的pdf格式的電子版
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使用水乙二醇介質的柱塞泵失效原因分析
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專題文章
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專題文章
今天來談一下一套使用水乙二醇介質的液壓站油箱及供油管道的設備錯誤而導致柱塞泵失效的案例。
作者：馬明東
水乙二醇用柱塞泵的損壞現象
本人針對水乙二醇介質柱塞泵損壞原因研究了二十多年，對各鋼廠的液壓站進行大量觀察與測試，查閱大量的國內外文獻，了解世界各國針對水乙二醇介質液壓系統的設計特殊要求，并指導煉鋼企業對二十多年前的水乙二醇介質液壓系統進行針對性的改造，取得特別良好的效果并介紹給大家。本文一是講各鋼廠現投入使用的水乙二醇介質液壓站設計錯誤而導致泵損壞原因；二是講針對現有的水乙二醇介質液壓系統如何進行改造，延長柱塞泵在線使用壽命。
是什么原因造成此泵的軸承損壞，這是一系列的流體動力學的錯誤而導致的結果。
這是一套煉鋼廠轉爐的液壓站，使用五臺力士樂EA4VSO250DR/30R柱塞泵，介質為水乙二醇，這套液壓站上只有5#泵，總是短時間內損壞下線。最多時可能在一個月內就損壞了三次，下面是拆解5#泵的情況。
在國內，各煉鋼企業這種柱塞泵損壞現象是特別普遍，只有使用水乙二醇液壓介質的柱塞泵才發生這樣的損壞現象，而且泵上線使用壽命很短就發生損壞，世界上各品牌的柱塞泵都會發生此現象。因此，國際上各柱塞泵制造廠也開展針對性研究，也找出內在原因以及解決方案。美國派克公司，德國力士樂公司，美國Oilgear等世界著名的液壓柱塞泵制造生產廠也相續開發了針對水乙二醇介質的專用柱塞泵，瑞典INA公司也開發了一種專用于水乙二醇介質柱塞泵軸承。
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這套液壓站上五臺泵是共用一根供油管道，共用一根殼體泄漏回油管道泄油回油箱。這套液壓站上每臺柱塞泵殼體回油管上安裝了單向閥，這套液壓站存在有三大錯誤的地方。
錯誤一：五臺泵共用一根供油管道，管道的內徑是200mm
這種多泵共用一根供油管道設計的錯誤有如下二種原因，一是：吸油管道內徑太小，5臺柱塞泵在最大吸油時，需要每秒31L的油量。要滿足5臺泵的最大流量時，Ф200的管道內的油液流速要高達0.982m/s，才能滿足5臺泵所需要的油液。力士樂對于泵吸油管道內的油液流速規定為﹤0.5m/s，為了達到力士樂的對泵吸油管道內的油液流速要求，再加上油液粘度摩擦指數影響，5臺泵共用吸油管道內徑則需要的吸油管道內徑則需要達到Ф280mm才能滿足力士樂所規定。
液壓站存的三大錯誤
為了驗證主S管內吸入有大量空氣，改造的方法是在主S管道尾端開孔并安裝一根透明尼龍管，透明管的另一端頭高于油箱液位以上，朝向空中。之后，泵在P口排油狀態時，源源不斷的大量的氣泡從透明管中溢出，每當泵進入到高壓狀態時，也就是泵斜盤到達最小角度時，透明管中的氣泡休停。
二是：5臺泵共用一根吸油管道，主管道引入端插入油箱靠近底端中，端頭呈45°斜面。在5臺泵共同變量吸油時，因為需求輸送的油量大、管道細、流速高，造成主管道引入端頭內的油液與周圍邊上的油液流速差，形成了從管道吸油端頭到周圍邊緣的差速流動，在吸油管道端口形成一種旋渦流，這個尖形底小而上面漸變擴大的旋渦流直達到油箱液面上，則液面形成中空漏斗狀的旋渦，大量的空氣從中空漏斗狀的旋渦中被吸入泵體吸油腔內。因油箱內只有一根吸油管，因液體進入管口的流速太快，就形成漏斗狀的漩渦，漩渦直達液面上。
液壓油箱內有三種板，1是隔板，2是擋板，3是遮板，油箱內的遮板就是遮蓋在吸油口上面的一個倒錐狀的圓板，目的就是不讓油液呈現旋流漏斗狀態，防止大量的空氣通過旋柱的空心進入到吸油管道中。
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錯誤二：是五臺泵上，每臺泵殼體泄漏回油管上都安裝了單向閥
就是這個單向閥，是害死液壓柱塞泵的主要原兇，也是本文要講的重點。
為什么要設定在這樣的工況下？這是因為煉鋼的空間都是高溫場所，液壓執行元件（主要是油缸、管道）都處于高溫環境或受到高溫烘烤，執行元件內的液體也變為高溫液體，當執行元件中的液體動作完畢后進入油箱，也就把油箱內的液體也變成高溫液體。要想把油箱內的液體冷卻下來，就需要泵把油箱內的高溫油吸出送到冷卻器來冷卻。
泵在長時間的低壓待命時，就是柱塞泵在沒有驅動指令時，在待命階段內，泵的P口是低壓，柱塞泵斜盤是停持在最大角度（15°），柱塞往復行程運動，吸/排油量達到最大值， 即泵的排油量最大。柱塞泵在低壓待命時，三大摩擦副沒有靜壓油膜外泄油液泄到泵殼中。
低壓待命的柱塞泵，要防止泵殼體內負壓！因為低壓待命的泵在待命時，斜盤擺角是停持在最大角度上，柱塞吸油行程最大，所以，泵吸/排油量也是最大，在柱塞吸油時，因為柱塞吸油側呈現負壓，導致滑靴一側也產生吸油現象，滑靴吸油吸的是殼體內的油液，只要低壓待命時間超過40秒，滑靴側就會把泵殼體內的油液吸光，造成泵主軸尾端軸承無油液潤滑 ，造成干摩擦。此時，只有泵U口有沖洗油來潤滑前軸承，只要幾十秒的時間，無油潤滑的后軸承燒損導致前軸承損壞。
水乙二醇介質的柱塞泵使用要有特殊條件的，但是在力士樂泵的中文樣本上是沒有向使用者提供這些特殊的要求說明。但在力士樂英文版技術手冊上是有這些要求的。
再加上人們對泵的吸油口端不重視，設計人員缺乏流體力學知識而導致管路設計的多個錯誤，缺乏柱塞泵在水乙二醇介質的液壓系統中的運行的特殊工況，沒有滿足特殊要求，才導致水乙二醇介質的液壓系統中泵的使用壽命很短，要是滿足了這此特殊的使用條件要求，這種泵是不會壞的！可以長期使用的。
怎么樣才能滿足此特殊的使用條件要求？用水乙二醇介質的柱塞泵與用液壓油的柱塞泵最大不同點是泵處于低壓且排量是最大值(這樣的工況我暫稱之為“低壓待命”)。
錯誤三：共用一根殼體泄漏回油管道泄油回油箱
下面我把這二項的錯誤合起來講！煉鋼廠的液壓設備應用的都是水乙二醇介質，主要是防火阻燃。
水乙二醇介質的柱塞泵使用的特殊條件
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曲線說明：30秒時間內的變量柱塞泵吸油口壓力、排油口流量、殼體壓力流量變化曲線。用此圖來證明：泵的流量的波動與殼體壓力的波動是息息相關的，是相生相克的關系。
測試方法：在一臺變量柱塞泵的P口上安裝了一臺流量計、在泵的吸油口上安裝了一個壓力傳感器。殼體上安裝了一個壓力傳感器。執行機構：液壓油缸。人工操作油缸桿伸或縮，
從1.3秒到3.5秒，在這2.3秒的時間內，泵P口排量從80L升到163L的同時刻，殼體壓力下降了0.09bar，吸油口壓力下降了0.096bar。
第6秒時，泵流量減少、泵體壓力也隨著上升，這證明泵的流量大/小是與殼體壓力是息息相關的。
第8秒時，泵的流量最大時，泵殼體壓力也是最低的到負壓值。
從16.5秒到17.5秒，在這1秒的時間內，泵P口排量從110L下降到15L的同時刻，殼體壓力上升了0.03bar，吸油口上升了0.06bar。
到25秒到30秒之間，泵排口流量最小時（每秒是不到20L），此時泵的斜盤是停泊在最小擺角位置，泵供油管道內的油液流速也是最慢，曲線圖上的綠色線-泵的吸油口壓力是正壓的0.05bar，此時，按變量泵的工作原理，此時泵的壓力也是達到最高點壓力，泵的三大摩擦副泄漏值也達到最大值，這個最大值是在負壓的0.02bar左右間波動。
采用數字測試儀對此過程進行測試，結果曲線記錄如下。
這里要重點闡述一個概念：油膜與靜壓油膜的區別。油液在壓力的作用下，從縫隙間向外溢出，才是靜壓油膜。三大摩擦副要產生靜壓油膜需要的最低壓力：
滑靴副在16bar壓力以下時，只產生油膜而不是靜壓油膜，基本上是沒有油液向外泄漏，只有壓力達到24bar以上時，才產生少量的靜壓油膜外泄。
柱塞副在16bar壓力以下時，只產生油膜而不是靜壓油膜，也是沒有油液向外泄漏，只有壓力達到70bar以上時，才產生少量的靜壓油膜外泄。
配流盤副要在壓力達到80bar以上時，才產生的的靜壓油膜外泄。
以上的泄漏壓力值是泵標準間隙時的泄漏。
高壓待命的柱塞泵，要防止泵殼體內壓力超標！因為從三大摩擦副縫隙間外泄靜壓油，是不斷的外溢到泵殼體內，如果泄油管道有阻力，就會形成泵殼體內的間隙環流液壓力增大，一旦殼體內壓力增大，這對泵也是致命威肋的。
美國派克對應用在水乙二醇介質柱塞泵是有明確性的特殊要求：
1，泵泄油管要單獨的流向油箱，一定不要與其它泵共用一根泄油管道，柱塞泵運轉時，最大允許泵殼體壓力≦0.5bar，峰值2bar。
2，使用低壓膠管泄油，膠管全程不準有直角彎，膠管內徑要大于泵殼體上泄漏口徑，使用膠管盡可能短，最長不得超出2米，否則要加大直徑，泄漏膠管聯接到油箱處的高度要超出泵殼體最高點。
3，泵殼體泄漏回油膠管必需聯接到油箱最低液面以下200mm，油流出口處要遠離泵吸油口區域，防止高溫，帶有氣泡的油液被吸入泵中。
4，柱塞泵在如下工況下運行時：最大流量時，吸油口絕對壓力
油膜與靜壓油膜的區別
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＜2bar，泵待命時P口壓力時＜25bar、即長時間的低壓循環時，泵在這種運轉狀態時，柱塞泵殼體泄油管內油液會改變流動方向（油箱內的油液流向殼體），泵殼體內的油液會通過滑靴中心孔和柱塞中心孔被吸到柱塞吸油側與配流窗口間，這是油箱內
油液通過泄油管道要向殼體內流動的原因，泵殼體泄油軟管一定從油箱中得到油液，要如果泵殼體內沒有充足的油液這是對泵是十分危險的，潤滑不足會造成泵軸承發熱，因此，油箱內的油液必須能夠通過泄油管流出，并不許在泄油管上安裝止回閥和任何有礙油液流動任何裝置。
?5，油箱內的油液通過泄漏油管反向流向殼體時，泄油管徑要保證油液流動量不低于泵最大額定排量的10~15%。
上述表述就是水乙二醇介質子中的液壓柱塞泵運行的特殊工況，泵殼體上的泄油口是泵的第二個吸油口，是補油口，如果達到或者能夠滿足泵殼體總是沖滿油液的這些要求，泵的在線使用壽命可以得到保證。
造成泵主軸上的前后軸承損壞的直接原因是泵殼體內油液，在柱塞泵長時間的待命狀態下，泵殼休內的油液被柱塞吸空、吸光、使泵殼休內干涸，導致沒有油液給軸承潤滑，軸承處于干摩擦狀態。
旋轉控制伺服閥
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EMG——SV系列旋轉伺服閥
閥芯可以滑動，當然也可以轉動。因而就有旋轉伺服閥；那么旋轉伺服閥又有哪些呢？
伺服閥是每個電液控制系統中最重要的組件。旋轉閥芯和間隙調節的設計是為了確保最小的摩擦損耗、快速響應和單級閥的最大流量。EMG旋轉閥芯設計提供了高可靠性和最大限度的減小維護量。這種類型的伺服閥允許在線沖洗（當沒有油的泄漏時）。基于其在液壓控制在工業應用領域的多年經驗，他們決定裝配手動調節裝置。EMG系列伺服閥的尺寸在NG6到NG50通徑之間，流量范圍涵蓋4到1500L/min，壓損是20Bar。
其原理如下：
電機直接帶‘閥芯’旋轉并與彈簧平衡，靠彈簧對中。這一結構總體上看，并沒有伺服閥先導馬達那股輕靈勁，雖然廠家更愿意稱之為伺服閥；因為安裝面還是標準的ISO4401，我一般還是更多傾向于將它歸為比例閥。且油口實際位于一對配油盤，由閥芯起鏈接傳導作用卻并無閥口。雖算是直驅卻又有點給人一種主級和先導錯位的感覺。
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2D伺服閥
一，導控級是利用閥芯大轉動來實現流量和壓力的控制，從而驅動閥芯直動。功率級是利用閥芯的直動來控制閥芯開口量的大小從而實現流量與壓力的控制。2D 閥可以實現兩種信號即機械的轉動信號與軸向滑動信號的轉換。
由原理可知其實際為液驅并非直驅，其巧妙的將先導與主級合二為一，因此又不屬于嚴格的先導結構。
所謂2D 數字伺服閥是指閥芯同時具有旋轉運動和軸向滑動兩個自由度。實際上也可以將2D 數字伺服閥看成是轉閥和滑閥的統
偏心軸旋轉電機馬達
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3D打印旋轉伺服閥
采取金屬3D打印技術生產制作的閥，使它具有最緊湊的體積、同類產品最輕的重量，是繼moog30 之后的又一明星產品。
熟悉雙噴擋伺服閥的人大概都知道其調零方式：靠偏心桿帶動閥套左右移動從而達到調零調偏的目的。不難想到如果把偏心桿直接與閥芯連接并由旋轉電機控制即可實現由旋轉直驅閥芯移動。然而由于偏心產生的位移比較有限以及直驅閥芯克服液動力等因素。此結構的直驅伺服閥僅適用于較小流量規格的閥。且其動態十分依賴于電機馬達的頻響。
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H3e
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運動控制系統中，壓力傳感器用以提高精度和可靠性
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設備閉環控制是提高生產率和降低生命周期成本的關鍵。在需要施加精確壓力的液壓應用中，必須自動監測液壓。液壓溢流閥可以通過確保液壓壓力不會升至標稱值以上來防止出現不安全情況。然而，他們可能使得壓力或力控制器性能變差。液壓溢流閥僅限制壓力或力，并且僅限制油缸的一側（有時也是兩側）。另一方面，使用壓力傳感器可以精確控制所施加的壓力或力。
壓力機和注塑機等常見應用多年來已成功使用壓力傳感器，但許多新的應用領域也正在取得成果。例如，隨著人們對如何將壓力傳感器應用于無損檢測的認識和知識的不斷增長，材料和生產測試系統正在發生轉變。
微信公眾號 ：液壓傳動與控制
從基礎開始
壓力傳感器通常成對應用于力控制應用。兩個獨立的傳感器用于監測活塞兩側的壓力（見圖 1）。這使得人們可以使用以下公式計算合力：
合力 = PPE·APE – POE·AOE
此處:
PPE是活塞側壓力
APE是活塞側有效面積
POE是桿側壓力
AOE是桿側有效面積
圖1 可以使用安裝在活塞兩側的運動控制器和壓力傳感器來執行精確的壓力或力控制
該計算提供了除密封摩擦之外的真實合力。
響應時間——壓力傳感器需要快速響應壓力變化。特別是壓力機等快速施力的應用，可能會產生極快的流體壓力變化。壓力傳感器通常對它們對壓力變化的響應速度有一個額定值，這些規格通常以上升時間或滿量程某一百分比變化的時間給出。好的控制器可以每隔一毫秒讀取一次壓力，因此如果壓力傳感器響應緩慢，則控制器的讀取速度無法充分利用。
響應時間評定的差異有時使比較產品技術成為一項挑戰。以時間常數測量額定值的傳感器應該知道，經過三個時間常數后，傳感器將在階躍變化后達到與實際壓力的 5% 以內。如果將時間響應指定為響應從滿量程的 5% 到 95% 所需的時間，則大致相同。在這兩種情況下，如果使用 1 ms控制器，則 1 ms后響應應在約 5% 以內。
反饋——壓力傳感器最常見的兩種反饋類型是電壓和電流。電壓反饋通常在 0-5 V 或 0-10 V 范圍內，而電流反饋通常在 4-20 mA 范圍內。通常還有其他可用的電壓和電流范圍。帶電壓反饋
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的壓力傳感器主要用于實驗室環境，電噪聲和導線長度不是影響因素。在工業環境中，首選壓力傳感器輸出是 4-20 mA 的可變電流。與產生可變電壓的傳感器相比，具有電流輸出的壓力傳感器信號不太可能受到電噪聲干擾。
使用電流輸出傳感器的另一大優點是故障排除。有一種標準方法可以確定傳感器是否正常工作。如果電壓傳感器返回 0 V 值，則可能是真正的零，但也可能意味著電線已被切斷或傳感器沒有通電。相比之下，4-20 mA 傳感器配置為 4 mA 輸出代表零壓力，20 mA 輸出代表全額定壓力（可能為 3000 或 5000 psi，具體取決于所選傳感器）。如果控制器上的模擬輸入看到來自這些壓力傳感器之一的 0 mA 電流，則它知道電線已被切斷或電源已關閉。
將運動控制器連接到模擬壓力傳感器需要模數信號轉換。為了使接口任務盡可能簡單，機器制造商應該尋找內置 A-D 轉換器的液壓運動控制器。使用這樣的控制器，傳感器的輸出可以直接連接到控制器的模擬輸入。
位置——壓力傳感器在系統中的安裝位置是實現良好運行的關鍵因素。最好將壓力傳感器安裝在盡可能靠近液壓缸上的目標點的位置，如圖 1 所示。原因如下：
首先，與閥塊內部的狹窄油口相比，油液在液壓缸較大區域中的流動紊流值小很多。紊流會導致讀數“嘈雜”，并可能導致壓力讀數降低。伯努利方程可以闡明這一點。然而，如果您只對無流量時的壓力感興趣，則這可能不是太重要。
其次，實際測量需求點和壓力傳感器之間的距離會導致延遲。壓力波在油中以聲速傳播——大約 4.5 英尺/毫秒。距實際測量點 45 英尺的壓力傳感器在觀察關鍵位置處的液壓變化之前將有 10 毫秒的延遲。購買響應時間為 200 微秒的壓力傳感器，只是將其安裝在遠離實際測量點的地方是沒有意義的。
第三，隨著距離的增加，高頻流體壓力變化往往會減弱，因此距離壓力傳感器一定距離處發生的壓力峰值的嚴重程度可能無法被
檢測到。壓力傳感器通常安裝在實際測量需求點和傳感器之間的油口上。這可以保護容易出現壓力峰值的系統中的傳感器，但會降低控制響應的保真度。最好是解決壓力峰值的原因，而不是解決它們。
圖 2. 通過壓輥下方的不同厚度的板材可能會導致液壓峰值
保護壓力傳感器
保護傳感器的一個好方法是在控制閥和液壓缸活塞之間使用小型蓄能器。然而，這是一種糟糕的設計實踐，因為蓄能器會減慢控制系統的響應，從而干擾力控制。
即使系統運行完美，也可能會出現尖峰。例如，鋸木廠的刨床有一個壓輥，在刨削時使用液壓缸施加壓力將木板壓住，如圖 2 所示。壓輥通常會依次滾動每塊木板，但木板通常不會滾動。厚度全部相同。如果一塊板的頂面比前一塊板高 18 英寸，則卷筒將被向上推 18 英寸。這可能會導致壓力快速峰值，因為閥門無法立即響應卷筒的移動。然而，對于一個2英寸的液壓缸，小型蓄能器只需吸收0.4立方英寸的油。這是少量的油，但可以可靠地保護壓力傳感器免受損壞。
負載敏感技術的誕生
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液壓賊船
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傳統液壓系統的缺點
早期的液壓系統大家并不陌生，如圖所示，該系統采用了一臺定排量的齒輪泵，它負責向系統提供恒定的流量，而系統的壓力則由液壓缸所舉升物體的載荷決定。
然而，液壓缸肯定不可能無限制的舉起不斷增加的重物，因此當負載壓力達到該系統的耐壓極限時，系統的某些薄弱部位就會率先破裂，比如圖中的軟管破裂現象，這個很容易造成安全事故。
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因此，為了安全考慮，我們必須對系統的最高壓力加以限制，在當時，最好的方法就是在泵的出口設置一個高壓溢流閥。當系統工作壓力達到這個高壓溢流閥的設定值之后，泵輸出的流量近乎全部從這個溢流閥流回油箱。
在這個狀態下，系統的壓力是最高的，系統的流量又是一個比較高的固定值。我們知道，液壓系統的功率P=壓力px流量q，最大的壓力乘以最大的流量，功率損耗不大才怪。
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負載敏感技術的誕生
在二十世紀六十年代后期，一些年輕的工程師們就已經充分認識到了傳統液壓系統能耗過高的缺陷，他們從液壓系統的理想工況出發，開展了一系列研究。
那什么是液壓系統的理想工況呢？簡單來說，就是能夠將負載所需的壓力、流量與泵源所給的壓力、流量盡可能的匹配起來，從而最大程度的提高系統效率。
也就是圖中展示的這種：我需要多少，你就給我多少的狀態。
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為了能夠達到這個理想工況，人們提出了負載敏感和壓力補償的概念。
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什么是負載敏感？
所謂負載敏感，其實是一個系統級別的概念，因此我們應該稱其為負載敏感系統更為合適一些。
負載敏感系統可以通過“感應回路”檢測出負載壓力，流量和功率的變化信號，用以向液壓動力源進行反饋，從而實現節能控制、流量控制、與原動機的動力匹配等控制。負載敏感系統所采用的控制方式主要包括液壓控制和電子控制。
從負載敏感系統中的液壓元件來看可分為：
負載敏感閥：也就是將負載的壓力、流量和功率變化信號，向閥進行反饋，從而實現控制功能的閥。
負載敏感泵：也就是將負載的壓力、流量和功率變化信號，向泵進行反饋，從而實現控制功能的泵。
負載敏感系統可降低液壓系統的能耗，提高機械生產率，改善系統的可控性，降低系統的油溫，延長整個液壓系統的使用壽命。
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什么是壓力補償？
在節流調速系統中，根據小孔流量公式，我們知道，如果能保證壓差Δp保持不變，那么只要調節閥口面積A就能控制通過節流閥
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的流量。這樣一來，我們就把問題轉化成：如何保證壓差Δp保持不變？要解決這個問題，首先得知道，壓差Δp受什么因素影響？實際上，能影響節流閥口前后壓差的因素，要么是閥前的壓力發生波動，也就是泵源的波動；要么就是閥后的壓力發生波動，也就是負載發生變化。
液壓系統計算軟件V3.0全新發布?
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為此，人們從如何實現節流閥兩端壓差不變的角度，提出了壓力補償的概念。
所謂壓力補償，就是指在節流口上，并聯或串聯一個壓力補償器，以使節流口兩端的壓差設定為規定值，從而使通過節流口的流量，不受負載壓力變化和液壓泵流量變化的影響。
有關壓力補償器的內容，我們會在后續章節做詳細的講解。
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在液壓泵站設計繪圖過程中，傳統液壓油箱設計方法是運用二維或三維軟件進行設計，二維軟件由于無法可視化，難以設計復雜的液壓油箱而被逐漸淘汰，三維軟件可以立體透明地展示外部和內部的結構，便于設計師有效地構思布局，但三維軟件的基礎操作步驟繁瑣且需要一定的三維空間設計基礎，在設計液壓油箱的三維模型時只能手工一步一步建模，然后組裝每個零件，最后才能設計出液壓油箱的三維模型，這樣傳統的三維設計方法效率低下且容易出錯。
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