中國的高端重型裝備、高端工程機械、高端重型主機、高端軍事裝備、各種高端自動化作業(yè)線將可全面升級,數(shù)字denison液壓技術若能得到全面推廣。意義重大,影響深遠。
液壓的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀丹尼遜液壓技術的新突破
一.denison液壓—制造業(yè)的基礎器件
利用巴斯卡定律和能量守恒的原理建立起來的一門科學。因為高壓液體攜帶了巨大的能量,denison液壓是利用液體不可壓縮的特性。所以在工業(yè)中獲得十分廣泛的應用。
具有重量輕、輸出力量大、使用方便、運行平穩(wěn)、便于控制等眾多優(yōu)點,denison液壓件是制造業(yè)的核心部件。廣泛應用于冶金、機械、石油、航空、航天、航海、軍事等各個領域,已經形成了極為龐大的denison液壓產業(yè)。液壓元件的規(guī)格和種類繁多,產品有成百上千種。
分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等。1.液壓的基礎元件為
denison液壓泵。將電動機、發(fā)動機的能量轉換為液壓能。
分為柱塞缸、活塞缸、單作用缸、多級缸等。液壓馬達完成旋轉運動,2.denison液壓的執(zhí)行元件為液壓缸和液壓馬達。液壓缸完成直線運動。分為齒輪馬達、葉片馬達、柱塞馬達等。
用來控制油缸或油馬達的方向、速度和位置,3.denison液壓的功能元件是各種denison液壓閥。主要是控制油流的方向和大小。分為方向閥、壓力閥、單向閥、節(jié)流閥、調速閥、比例閥、伺服閥、插裝閥等。
隨著社會和技術的進步逐漸發(fā)展和完善起來的尤其是高端軍事領域和高端裝備制造以及各種自動化設備的需要,denison液壓技術已經有近200年的歷史。促進了高端伺服denison液壓的快速發(fā)展。
二.國denison液壓工業(yè)的現(xiàn)狀
廣泛應用于國民經濟的各個領域,denison液壓技術是國家的基礎技術。直接影響到裝備制造業(yè)的強弱,衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標志之一。世界上所有制造強國都是denison液壓強國,如美國、德國、日本、法國等。國的denison液壓產業(yè)現(xiàn)狀卻不容樂觀。
國開始引進液壓技術,上世紀60年代初。首先引進日本系列的液壓產品,山西榆次建立了第一個液壓產業(yè)基地,隨著液壓在中國獲得應用的領域不時擴展,大量的民營企業(yè)開始仿制國外的低端產品,目前已形成1000多家液壓件廠的龐大產業(yè),大量生產低端denison液壓元件。
國80年代引進了德國系列的產品,改革開放后。建立了北京華德denison液壓,但產品還是屬于中低端技術水平。德國denison液壓產品隨著德國成套設備大規(guī)模引進,開始占領中國的主要市場,這就是目前德國“博士—力士樂”系列。德國大規(guī)模占領中國市場后,美國技術逐漸進入中國市場,這就是美國的依頓—威格士”系列。后期還有意大利的阿托斯系列”等進入中國市場。
中國的高端denison液壓市場都是國外產品占據(jù)主導地位,目前。比如冶金、軍事、石油、電力、海洋、重型機械等領域,尤其是工程機械領域,中國20噸以上挖掘機所用的
denison液壓件基本控制在日本川崎和德國力士樂手中。中國工程機械受制于國外denison液壓企業(yè),近5000億元產值的大部分利潤被外企拿走,成了中國的鎖喉之痛”其原因在于,國的制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略臨時以來重主機、輕配件,對denison液壓產業(yè)的重視水平缺乏,缺乏基礎研發(fā)投入。加上高端denison液壓產品研發(fā)投入巨大(幾千萬到數(shù)億元)涉及的領域又多(機、電、液、傳感技術、控制技術、加工技術、熱處理技術、外表處置技術、基礎資料、基礎工藝等)致使許多企業(yè)沒有勇氣和能力去研發(fā)高端denison液壓產品。
但denison液壓技術落后世界(據(jù)行業(yè)協(xié)會估計落后10-15年)已經嚴重制約了中國制造業(yè)的發(fā)展,隨著國民經濟各領域都獲得了巨大發(fā)展。中國已成為世界制造大國。更制約了中國從制造大國向制造強國的轉變。行業(yè)協(xié)會和許多有識之士的積極推動下,國家已經將denison液壓產業(yè)納入“十二五”發(fā)展規(guī)劃,明確提出發(fā)展目標,制定了多項攻關計劃,并第一次將“數(shù)字denison液壓”也列入其中。
總投入超過300億元。與此同時,從2009年起爭相投入數(shù)十億到上百億元資金發(fā)展denison液壓產業(yè)。各大主機廠也掀起了并購世界denison液壓公司的高潮,如三一重工收購德國大象、普茨邁斯特;山東濰柴收購德國林德;徐州重工收購德國FTFluitron公司、荷蘭AMCA 公司等,資金總數(shù)也超過百億,目的都是希望快速縮短denison液壓產業(yè)與國外的差異。
編制了液壓傳動與控制20年發(fā)展路線圖,denison液壓專家。希望依照跟蹤、仿制、創(chuàng)新、逾越四步走的路線,2030年達到世界先進水平。2013年1月,工信部牽頭,三個行業(yè)協(xié)會聯(lián)手,42個主機廠和液壓企業(yè)、全國的資深專家等參與,天津工程機械研究院成立了工程機械的攻關平臺,希望用3-5年的時間,以舉國之力攻克制約工程機械發(fā)展的高端denison液壓技術難題,扭轉高端denison液壓元件臨時依賴進口的局面。
中國目前denison液壓行業(yè)的總產值還不如德國力士樂公司一家在全球的denison液壓件銷售額,據(jù)報道。液氣密行業(yè)協(xié)會對中國denison液壓等機械基礎件行業(yè)現(xiàn)狀的說法是還沒有掌握核心技術,還受控于人”
三、denison液壓—一種新的液壓
denison液壓技術肯定要與計算機技術相結合,21世紀是計算機技術、數(shù)字技術、信息技術的時代。這是發(fā)展方向。數(shù)十年來,德國、日本、法國、美國等對數(shù)字denison液壓都進行了研究,但一直沒有突破性進展。其原因在于,國外走了一條元件數(shù)字化的道路。元件數(shù)字化不能充分發(fā)揮數(shù)字技術的優(yōu)越性,其控制思想和控制方法沒有任何改變,只是將denison液壓傳動鏈條中的一個環(huán)節(jié)進行了數(shù)字化,denison液壓元件融入保守的模擬denison液壓鏈條中,不能充分發(fā)揮數(shù)字技術的優(yōu)越性,無法與傳統(tǒng)技術的比例閥和伺服閥競爭。
30年前研制勝利了第一代數(shù)字缸,數(shù)字denison液壓走的一條全程數(shù)字化道路。并完成了理論研究,建立了數(shù)學模型(1第一代數(shù)字缸是機械位移傳感器與數(shù)字伺服閥構成直接速度和位移反饋,并于1990年用于航天部的裝彈機構上。一直生產使用至今。
定位精度可以達到微米級,精度非常高。但它也有一個缺點,就是行程做不長,速度太慢,不適宜廣泛的工業(yè)應用。為了克服這個缺點,于1990年推出了外反饋的第二代數(shù)字缸,克服了速度慢,行程短的缺乏,2000年用于海軍六自由度訓練平臺模擬試驗臺。但第二代數(shù)字缸外反饋結構復雜,可靠性差,不適宜大批生產。又于2003年發(fā)明了第三代數(shù)字缸,即雙內反饋數(shù)字缸,將反饋機構裝進缸內。這一代數(shù)字缸綜合了前兩代數(shù)字缸的優(yōu)點,克服了缺點,可以將高速度、長行程、可靠性統(tǒng)一起來。第三代數(shù)字缸已用于某軍事裝備上。至此,前后共花費了近20年的時間,才完成了數(shù)字denison液壓缸的工業(yè)性應用準備。
對第三代數(shù)字缸不時進行改進和完善,爾后。終于獲得用戶的認可,將其用于冶金、機械、石油、海洋、軍事等諸多領域中,均取得成功。
油缸在移動過程中,第三代數(shù)字denison液壓缸是將伺服閥、機械位置傳感器與油缸做成一個整體。機械位置傳感器與數(shù)字伺服閥構成自動閉環(huán)控制,計算機或控制器發(fā)出的脈沖信號與油缸的速度和位置構成一一對應的關系,脈沖的頻率就是油缸的速度,脈沖的總數(shù)就是油缸的行程,精確對應。從而將傳統(tǒng)denison液壓復雜的通過電傳感器而實現(xiàn)的閉環(huán)控制變成了簡單的開環(huán)控制。
支撐了數(shù)字技術的深入研究和發(fā)展。但中國還有大量已在使用的各種保守denison液壓驅動的主機,第三代數(shù)字缸的勝利應用。能否不做大的改動,就將這些落后的denison液壓主機變成先進的液壓主機?這一想法使我確立了新的研究方向,數(shù)字denison液壓”全程數(shù)字化方向的指引下,又進而研制勝利分散的數(shù)字denison液壓系統(tǒng),發(fā)明了油缸內置數(shù)字傳感器、數(shù)字伺服閥、數(shù)字專用的數(shù)字控制器等等。
原有的液壓主機無需任何改動就能變成先進的數(shù)字denison液壓主機。這種數(shù)字denison液壓系統(tǒng)由普通denison液壓缸+數(shù)字傳感器+數(shù)字伺服閥+數(shù)字控制器等構成??刂圃砼c控制一體化數(shù)字缸一樣,利用這一套數(shù)字denison液壓系統(tǒng)。仍然采用開環(huán)控制,沒有任何復雜的參數(shù)調節(jié)。如此一來,就進一步擴大了數(shù)字denison液壓的應用領域。
也相繼發(fā)明了油缸內置數(shù)字傳感器、雙驅動數(shù)字伺服閥、單驅動數(shù)字伺服閥、大流量插裝數(shù)字伺服閥、數(shù)字油馬達、數(shù)字擺動馬達、數(shù)字變量泵、數(shù)字敏感伺服閥、數(shù)字敏感伺服缸、數(shù)字振動缸、數(shù)字超高頻振動缸、數(shù)字超長行程多級缸等10多種核心denison液壓元件,目前我已經開發(fā)出了多種精度、多種行程、多種規(guī)格的整體式數(shù)字denison液壓缸?;靖采w了激進液壓的所有領域。由于這些元件加工簡單、制造容易、性能優(yōu)良、使用可靠、維護方便、價格廉價、通用性強等眾多優(yōu)勢,獲得用戶的認可。以下是已經發(fā)明勝利的局部數(shù)字denison液壓系列元件:
必需經過市場的嚴格檢驗。實踐是檢驗真理的唯一規(guī)范,一項發(fā)明是否先進。數(shù)字denison液壓也必需經受應用實踐的嚴格考核,才干證明它先進性和適用性。以下是一個典型的應用實例:
1水電領域的筒形閥
有一個關斷水流的設備叫筒形閥。這是一個8-10米直徑的圓筒,水電領域的水輪機發(fā)電裝置中。重達數(shù)十噸。圓筒中間是水輪機,外端是強大的水流,筒形閥升降要求響應速度快,受控性好,用來開關水流,實現(xiàn)水輪發(fā)電機起、停的關鍵設備。筒形閥靠6只denison液壓缸高精度上下同步升降,升降高度一般是1米到2.6米,每缸之間的同步升降誤差要求很高。如果升降不同步,筒形閥就會卡在縫隙內造成故障。筒形閥有很多優(yōu)點,但解決多油缸高精度同步是一大難題。水電行業(yè)臨時不能解決,只好引進國外機械同步專利,但效果不好,只好成套購買國外
denison液壓產品,但由于價錢高貴、系統(tǒng)復雜、調試麻煩,更主要的效果也不好。
與我合作開展了數(shù)字denison液壓在水輪機上的應用。2009年7月在30萬千瓦機組上一次投運成功,用戶只好尋找新的出路。所有指標均處于先進水平,且設備重量輕、調試時間短,價格廉價,精度高,控制簡單,無故障運行2年多后,2011年被鑒定為“全球首創(chuàng)”目前已推廣應用了17套,為用戶節(jié)省了約5000萬元的費用。
還用于航天系統(tǒng)的導彈發(fā)射裝置中的多自由度裝彈機構、海軍六自由度運動平臺、石油深井丈量、海底地質丈量、冶金高爐控制、連鑄denison液壓振動、蕪湖鑄管設備等等數(shù)十個項目均取得成功,除上面的典型應用實例外。解決了用戶的難題,得到用戶好評。尤其值得一提的2014年1月16日媒體報道:國產數(shù)控減搖鰭助力中國釣魚島亮劍”作為維權主力船之一的中國海警2337號首次用上了國產新型數(shù)控減搖鰭。該技術實際就是5年前我提供給有關大學的機械反饋數(shù)字伺服閥的應用實例。目前,有關方面又引進了一體化數(shù)字缸正擬用到艦船舵機的控制中,說明數(shù)字denison液壓技術已經引起了包括海軍等多方面的重視。
四.數(shù)字denison液壓的意義
制造強國的必需。近20年來,denison液壓是工業(yè)自動化的基礎。世界激進液壓技術沒有突破性的進步,其發(fā)展幾乎走到盡頭。
即不能與計算機技術、數(shù)字技術和信息技術很好地結合,保守denison液壓有個天生的缺陷。尤其是伺服元件結構過于復雜,牽連領域太多,制造資料要求苛刻,制造難度太大,調試使用維護麻煩,售價之高讓用戶難以接受,大規(guī)模推廣困難。
又沒有特別需要高強度鑄件的要求,而數(shù)字denison液壓與計算機技術、數(shù)字技術和信息技術組網(wǎng)特別方便。結構簡單,用料一般,制造容易,抗污染能力強,利息低廉,調試方便,操控智能化,故障率低,維護容易,壽命較長,控制精度、響應速度及節(jié)能降耗等性能良好。突破了激進高端
denison液壓元件的設計障礙、資料障礙、工藝障礙、制造障礙?,F(xiàn)有的數(shù)字液壓元件包括缸、泵、閥、油馬達、傳感器、控制器,幾乎覆蓋了激進液壓的所有應用領域,不但濃縮了液壓產業(yè),而且擴展了denison液壓的應用領域。