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液压的百年优势

时间:2017-03-17来源:澳门新葡8455最新网站浏览次数:

液压作为一种成熟行业,相对于电子行业进入流体动力领域的研究经费是微乎其微。尽管液压是一种被忽视的技术,但是液压技术的优势依旧很多,所以在大家的世界中依然可以占得一席之地。即使到了100年后的2116年,以下的7个理由也可以充实让我相信这一点!



1、液压具有无法逾越的最高功率密度
这意味着用最小作动器可以产生最大的力和功率。一个活塞直径的中型液压缸将在1500psi(约103bar)的范围下工作。活塞直径2英寸即具有3.14平方英寸的有效面积,并且3.14平方英寸的每平方英寸能支撑1500磅。快速的估算得到在2英寸油缸能够推动凌驾4700磅的力,也就是能够不费吹灰之力举起你的7系列宝马。
 
说实话,1500psi不是很大的压力。大多数非公路机械运行凌驾4000psi,如挖掘机或装载机。同样的2英寸大油缸现在就可以举起凌驾12,500磅,足以举起约翰迪尔50D系列挖掘机。如果你认为这很棒,那么想想在紧凑液压行业,他们放弃“磅”为单位而使用了“吨”。一个2英寸大小的油缸在10,000 psi压力下可以提供15吨的力,也就是说一个柠檬大小的机构可以支撑15吨的物体。

2、人类灭亡时液压仍将存在
五十年后,工业物联网将是常态。再过五十年,如果地球只剩下一小部分人口甚至是僵尸时,液压将拯救地球。如果那个时候电子设备不能使用了,流体传动肯定还会存在。
 
在最近一次对千岛群岛的博尔特城堡参观中,我亲眼目睹了已有八十年之久的城堡电梯液压系统。大口径油缸通过水压来驱动,将搭客运送到城堡的各个楼层。虽然可以用电来驱动泵,然而大家也可以用水车来驱动泵。大家可以用这样的系统创造一个僵尸压实机,去处理惩罚日益堆积的尸体。
 
3、流体动力最终会非常便宜
在未来的某个时刻,在电子电气设备中使用的贵金属将更加珍贵稀有。我预测应用于电子行业中的金属会变得如此罕见以至于需要大量电子元件的驱动器会变得非常昂贵。
 
如果在一个世纪后,伺服马达花费$100,000(经通胀调整),则液压将更具吸引力。因为它用铸铁制造,即使铁的价格与其他金属一起上涨,我敢肯定,那时复合质料的高级形式将是既结实又便宜。无论哪种方式,流体动力元件将继续变得更实惠。
 
4、流体动力的世界依然在发展
虽然大多数液压设备已通过运动控制和先进的电子设备实现进步,但仍会有很大的进步空间。像在垃圾清扫车和运输车辆中使用的动能回收系统这样的技术,实现液压系统与其他绿色财产协调发展。同时,流体动力未来的应用还将有其他的技术潜力。
 
磁流变液在一定情况下通过磁场能够改变粘度,流体可以几乎变成固体。这种类型的流体可以用于控制流体动力作动器,而无需使用流量控制阀,或者可以在装载系统的安全应用中使用。在后一种应用中,设想利用低粘度流体提升载荷,然后接通磁场使得流体几乎转变为固体,防止任何可能的泄漏,从而防止负载下落。液控单向阀将成为过去式,并且平衡阀将来也可能通过电磁方式来控制。
 
5、电动实行器力密度最终会被限制
电动机和线性实行器需要电磁场来实现。这些磁场的强度由极化的原子数决定。即使是氦冷却超导电磁场的强度也是有限的,因为当每一个原子是通过电流来极化时,磁场强度也将受限。
 
另一方面,理论上液体的可压缩性没有限制。因此,可以由液压作动器产生所需的力密度。请记住,在1.14万亿年前,所有物质在宇宙大爆炸前无限密集。尽管目前的液压应用不凌驾10,000 psi,但没有理由,大家看不到一个液压系统用到10万psi,甚至更高。
 
在流体动力领域的唯一限制是密封流体的金属质料强度和保证流体不泄漏的能力。我认为存在超强合金质料为创造10万psi的油缸提供可能,但密封技术是一个未知数。我可以向往,磁流体的使用和磁性柱塞能够保证流体以高粘度聚集在柱塞周围,防止泄漏。
 
6、液压仍将是可靠的
不光是液压系统可靠,它们的维护服务也是可靠的。一个关键的液压系统应用不可能很快被取代,比如在航空航天工业。即使大型集中式液压系统都是过去的事情,但是结构在整个飞机内部的紧凑、独立的液压系统依然是强大的和可靠的。
 
即便是F-35联合攻击战斗机也将液压实行机构用于其主飞行控制。既不是电也不是机械系统而是一个液压缸,才具有这样的速度,能够在接近马赫速度行驶的同时推动副翼移动的能力。任何飞机能保持这种性能依赖于液压系统的定期维修。即使产生了物理失效,油缸可方便的进行维护及更换,而且如果定期主动维护的话,液压系统能够连续工作几十年。
 
7、液压可能有一天利用超流
超流,如液态氦,零粘度的移动。你可以想象,超流体可以在没有背压的情况下海量的输送流体介质。液压管路可以变得很细,但依旧可以输送很高的流量。超流甚至会克服重力输送。
 
用超流体的挑战是众多的,这就是为什么这是一个面向未来的技术。液态氦要求几乎绝对零度,这使得它很难利用。整个液压系统必须是包含在无热量的空间。即使条件满足,困难还不止于此。
 
由于液态氦具有零粘性,你可以想像液压系统的泄漏将非常容易发生。

对于这7个原因,大家敢断言,液压系统依旧将在下个世纪占机械行业很大一部分。

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