对于流体动力与控制系统，液压泵和液压阀等关键元件的数字化与智能化显得至关重要    中山东升升高车出租, 升高车出租, 中山升高车出租    作为液压系统中最重要的元件之一，液压阀负责整个系统的控制功能实现。在整个液压系统中，液压阀是最敏感的元件之一，价格也较高。随着数值计算仿真、动态响应分析、线性或非线性建模这些技术的应用使得最近几十年液压阀的设计方法与制造技术获得了很大的进步。数字阀的出现极大的提高了控制的灵活性。其可以直接与计算机接口，不需要Ｄ／Ａ转换元件，成本低、功耗小，且对油液不敏感。高能耗和高排放一直是困扰工程机械制造商和用户的难题。升高车等多采用柴油机带动液压泵进行多执行器运动控制，由于工程机械运行工况复杂，如何实现高精度高效并兼顾节能性能的控制系统设计不仅是形势发展迫切需求，并且已经受到工业界和学术研究人员的广泛关注。负载敏感技术，抗流量饱和技术，电液流量匹配技术，混合动力技术的发展，使得工程机械控制技术进入了现代控制工程的行列。相对于传统液压阀阀芯进出口联动调节、出油口靠平衡阀或单向节流阀形成背压而带来的灵活性差、能耗高的缺点，负载口独立控制技术进出阀口没有机械联动，可以分别独立调节进出口阀芯的位移，增加了系统的自由度，从而提高了控制的灵活性。智能升高车是集远程操控、视觉识别、任务规划、智能作业、故障诊断等功能于一身的专业工程装备。相对于传统升高车，智能升高车提高了作业效率，减少了操作人员的干预，从而降低劳动强度，其控制性能和节能性的提高将为企业节省运营成本，实现节能减排。

    数字液压阀及其阀控系统发展概述,  根据输入信号的不同和系统构成的特点，液压阀从早期的手动闽到电磁换向阀，再到比例阀和伺服阀。电液比例控制技术的发展与普及，使工程系统的控制技术进入了现代控制工程的行列，构成电液比例技术的液压元件，也在此基础上有了进一步发展。电液比例阀与电液伺服阀工作频宽、滞环与重复精度等方面有良好的特性，不过其在对介质过滤精度要求、阀口压力损失方便的缺点也十分明显。不仅如此，对于现代工业往往需求液压阀同时具有流量、压力与方向三者之间的多种复合功能，对于工程机械，大量使用工业比例阀与伺服阀是不可能的。数字阀的出现是液压阀技术发展的最典型代表之一，其极大的提高了控制的灵活性，直接与计算机接口，无需Ｄ／Ａ转换元件，机械加工相对容易，成本低、功耗小，且对油液不敏感．目前，对于数字液压的定义国内外比较主流的有如下几种观点。国内学者从上世纪８０年代开始研究数字液压元件和系统，数字液压技术是将液压终端执行元件直接数字化，通过接受数字控制器发出的脉冲信号和计算机发出的脉冲信号，实现可靠工作的液压技术，将控制还回给电，而数字化的功率放大留给液压。从以上的主流观点可以将数字阀归结为流体流量离散化的数字阀与控制信号离散化的数字阀。据此，液压元件具有流量离散化或控制信号离散化特征的液压元件，称为数字液压元件，具有数字液压元件特征的液压系统称为数字液压系统。从现有的液压阀元件来看，流体流量离散化的数字阀特指由数字信号控制的开关阀及由开关集成的阀岛元件。控制信号离散化的数字阀则包含由数字信号或者数字先导控制的具有参数反馈和参数控制功能的液压阀。

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   从数字液压阈的发展历程可以将数字阀的研究分为两个方向：增量式数字阀与高速开关式数字阀。增量式数字阀将步进电机与液压阀相结合，脉冲信号通过驱动器使步进电机动作，步进电机输出与脉冲数成正比的步距角，再转换成液压阀阀芯的位移。上世纪末是增量式数字阀发展的黄金时期，以日本东京计器公司生产的数字调速阀为代表，国内外很多科研机构与工业界都相继推出了增量式数字阀产品。然而，受制于步进电机低频、失步的局限性，增量式数字阀并非目前研究的热点。高速开关式数字阀一直在全开或者全闭的工作状态下，因此压力损失较小、能耗低、对油液污染不敏感。相对于传统伺服比例阀，高速开关阀能直接将ＯＮ／ＯＦＦ数字信号转化成流量信号，使得数字信号直接与液压系统结合.  近些年来，高速开关式数字阀一直是行业研究热点，主要集中在电－机械执行器、高速开关阀阀体结构优化及创新以及高速开关阀新应用等方面。高速开关电－机械执行器的发展上世纪中期开始，对于高速开关电磁铁的研究就一直是高速开关阀研究的重点。对传统Ｅ型电磁铁进行改进，提高了电磁力与响应速度。浙江大学研发了一种并联电磁铁线圈提高电磁力。试验显示电磁铁的开关转换时间与延迟都得到了明显的缩短。研究了５种软磁材料用于电磁铁线圈的效果以及不同的匝数及尺寸对驱动力的影响。对因加工误差、摩擦力和装配倾斜造成的电磁铁性能差异进行了详细的分析。超磁滞伸缩材料与压电晶体材料的应用为高速开关阀的研发提供了新的思路。瑞典用超磁致伸缩材料开发了一款高速燃料喷射阀。通过控制驱动线圈的电流，使超磁滞伸缩棒产生伸缩位移，直接驱动使阀口开启或关闭，达到控制燃料液体流动的目的。这种结构省去了机械部件的联接，实现燃料和排气系统快速、精确的无级控制。超磁致伸缩材料对温度敏感Ｐ气应用时需要设计相应的热抑制装置和热补偿装置。利用ＰＺＴ材料锆钛酸铅二元系压电陶瓷的逆压电效应，研发了一款由ＰＺＴ压电材料制作的超高速开关阀。该阀在额定压力丨ＯＭＰａ下流量８Ｌ／ｍｉｎ，打开关闭时间均小于１．７ｍｓ。压电材料脆性大，成本高，输出位移小，容易受温度影响，因此其运用受到限制。就压电高速开关阀大流量输出和疲劳强度问题设计了新的结构，并进行了仿真与实验分析。研制了一种创新型的高速开关阀电－机械执行器ＥＡＣ。其包括一个持续运动的转盘和一个压电晶体耦合装置。转盘一直在顺时针运动，通过左右两个耦合机构分时耦合控制主阀芯的启闭。试验表明５ｍｓ内达到２ｍｍ的输出行程。 高速开关阀阀体结构优化与创新高速开关阀常用的阀芯结构为球阀式和锥阀式。研究了不同阀芯阀体结构液动力的影响及补偿方法。通过对阀口射流流场进行试验研究，对流场内气穴现象及压力分布进行观测和测量。生产了一种螺纹插装式的高速开关阀（ＨＳＶ），使用球阀结构，通过液压力实现衔铁的复位，避免弹簧复位时由于疲劳带来复位失效的影响。推杆与分离销可以调节球阀开度，且具有自动对中功能。该阀采用脉宽调制信号（占空比为２０％￣８０％）控制，压力最高可达２０ＭＰａ，流量２￣９Ｌ／ｍｉｎ，启闭时间0．５ｍｓ。该高速开关阀代表了国内产业化高速开关阀的先进水平。研发了一款锥阀式高速开关阀。该阀的阀芯设计为中空结构，降低了运动质量，提高了响应速度与加速度。其将复位弹簧从衔铁位置移动至阀芯中间部位，使得阀芯在尾部受到电磁力，中间部位受到弹簧回复力，在运动过程中更加稳定。但是此设计使得阀芯前后座有较高的同轴度要求，初始气隙与阀芯行程调节较难，加工难度高，制造成本大。该阀开启、关闭时间为Ｉｍｓ左右，目前已经在电控燃油喷射系统中得到运用。开发了基于数字阀的电喷系统，其系统所用高速开关阀最小响应时间可达０．１５ｍｓ。

   除了采用传统的结构的高速开关阀，新型的数字阀结构也是研究的重点。设计了一种通过ＰＷＭ信号控制的高速开关转阀。该阀的阀芯表面呈螺旋形，ＰＷＭ信号与阀芯的转速成比例。传统直线运动阀芯运动需要克服阀芯惯性而造成的电机械转换器功率较大，而该阀的驱动功率与阀芯行程无关。从实验结果可知，在试验压力小于ｌＯＭＰａ的情况下，该阀流量可以达到４０Ｌ／ｍｉｎ，频响１００Ｈｚ，驱动功率３０Ｗ。在２Ｄ电液数字换向阀方面展开研究。其利用三位四通２Ｄ数字伺服阀，在阀套的内表面对称的开一对螺旋槽。通过低压孔、高压孔与螺旋槽构成的面积，推动阀芯左右移动。步进电机通过传动机构驱动阀芯在一定的角度范围内转动。该阀利用旋转电磁铁和拨杆拨叉机构驱动阀芯作旋转运动；由油液压力差推动阀芯作轴向移动，实现阀口的高速开启与关闭。当用旋转电磁铁驱动时，在２８ＭＰａ工作压力下，阀芯轴向行程为０．８ｍｍ，开启时间约为１８ｍｓ，６ｍｍ通径阀流量高达６０Ｌ／ｍｉｎ。高速开关阀应用新领域高速开关阀的快速性和灵活性使得其迅速应用在工业领域。目前在汽车燃油发动机喷射、ＡＢＳ刹车系统、车身悬架控制以及电网的切断中，高速开关阀都有着广泛的应用。将高速开关阀应用于汽车的阻尼器中，分析了采用并联和串联方案的区别。并且通过实验与传统阻尼器的性能进行对比，比较说明了数字阀应用的优点。利用流体的可压缩性以及管路的感抗效应建立了ＳＩＤ以及ＳＩＨＳ系统，其最主要的元件为两位三通高速开关阀和一细长管路。ＳＩＨＳ系统有两种模式：流量提升和压力提升，压力的升高对应流量的减小，反之流量的增加对应压力的降低。在流量提升时，首先是高压端与工作油口联通使得在细长管路内的流体速度升高。高速开关阀此时快速切换使得低压端与工作油口联通，因为细长管的呈感性，会将流量从低压端拉入细长管，实现提高流量降低压力的效果。对于压力提升，供油端通过细长管与高速开关阀相连。初始细长管与工作油口相连，高速开关阀换向使得细长管的出口连接回油端。因回油压力远小于供油压力，此时细长管中的流体开始加速。此后再将高速开关阀切换到初始位置，因流体的可压缩性使得工作油口的压力升高。通过仿真和实验证实了使用高速开关阀快速切换性带来压力和流量提升的正确性。功率分析结果与实验表明，如果进一步提高参数优化和控制方式，此方案能够提升液压传动效率。

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