自從首次使用液壓和氣動技術(shù)以來，這些技術(shù)不斷發(fā)展以滿足新的應(yīng)用和行業(yè)需求，并利用各種技術(shù)進(jìn)步。在過去的 75 年里，《Power & Motion》(最初稱為“Applied Hydraulics ”)涵蓋了流體動力行業(yè)為提高性能、能力和滿足客戶需求所做的持續(xù)努力。

當(dāng)《Applied Hydraulics》第一期于 1948 年 2 月出版時，編輯的信中表示，用于驅(qū)動和控制的液壓機(jī)構(gòu)的使用已大幅增長，并且進(jìn)一步增長的潛力是顯而易見的。在 1958 年 9 月號中，該出版物宣布更名為《Applied Hydraulics & Pneumatics》，以更好地反映其對如何使用流體(無論是空氣還是石油)傳輸能量的報道。正如該期編者按中所述，更名后的出版物認(rèn)識到壓縮空氣和油的廣泛使用，雖然應(yīng)用可能不同，但液壓和氣動解決的基本設(shè)計問題是相似的，因此能夠為那些使用其中任何一種的人員提供學(xué)習(xí)機(jī)會 技術(shù)。

快進(jìn)到今天，現(xiàn)在液壓和氣動可以在許多市場和應(yīng)用中找到。流體動力行業(yè)也正在經(jīng)歷另一場演變，電子與液壓和氣動的集成(在某些情況下取代液壓和氣動)的不斷增加，以實(shí)現(xiàn)更高水平的效率、精度和數(shù)據(jù)收集。

為了更好地了解過去 75 年來液壓和氣動領(lǐng)域發(fā)生的眾多創(chuàng)新，以及對這些技術(shù)在未來幾十年的發(fā)展方向的思考，Power & Motion 采訪了流體動力領(lǐng)域的幾位成員。行業(yè)對這個不斷發(fā)展的行業(yè)的看法。

Power & Motion (P&M)：過去 75 年來，液壓和氣動行業(yè)最大的技術(shù)變革是什么?

丹佛斯動力解決方案流體靜力學(xué)部門總裁 Tony Welter：在我看來，液壓行業(yè)最大的變化是組件和系統(tǒng)效率的驚人提高。許多因素導(dǎo)致了組件效率的提高。第一個是水力學(xué)科學(xué)的進(jìn)步。今天，我們更好地了解液壓油如何流經(jīng)組件、損失發(fā)生在何處以及組件如何相互作用。有限元分析、計算流體動力學(xué)和其他工具使我們能夠改進(jìn)液壓部件的設(shè)計、性能和穩(wěn)健性。制造技術(shù)的類似進(jìn)步，如精密加工和精加工以及復(fù)雜的型芯鑄件，使得能夠生產(chǎn)更緊湊、更高效的部件。在系統(tǒng)方面，我們已經(jīng)從低效的固定排量系統(tǒng)發(fā)展到具有先進(jìn)控制的可變排量負(fù)載傳感系統(tǒng)。這些按需系統(tǒng)節(jié)省了大量能源。

Dave Geiger，穆格公司新業(yè)務(wù)開拓工程經(jīng)理：在我看來，提供電子閉環(huán)控制的能力是最大的技術(shù)進(jìn)步。請注意，我們能夠機(jī)械地完成它。但現(xiàn)在幾乎一切都在以電子控制的方式運(yùn)行。

Frank Langro，F(xiàn)esto 北美公司氣動執(zhí)行產(chǎn)品市場管理總監(jiān)：巨大的技術(shù)變革是傳感器的小型化及其與氣動設(shè)備(包括氣缸)的集成。傳感器帶來有關(guān)機(jī)器狀態(tài)的信息，而微型傳感器正在集成到氣動設(shè)備中并捕獲有關(guān)設(shè)備的信息。然后可以使用實(shí)時數(shù)據(jù)來修改設(shè)備的行為。實(shí)際上，該設(shè)備變得智能并且能夠?qū)χ車鷹l件做出反應(yīng)。這距離“砰砰”氣動的時代已經(jīng)很遠(yuǎn)了。

Neal Gigliotti，博世力士樂應(yīng)用工程經(jīng)理：過去 75 年里發(fā)生了許多關(guān)鍵變化，包括動態(tài)閉環(huán)比例控制閥、數(shù)字液壓軸和泵控制器、固態(tài) PLC 技術(shù)、現(xiàn)場總線(以太網(wǎng))的發(fā)明 組件通信、變速伺服電機(jī)控制液壓泵、計算機(jī)的發(fā)明以及基于計算機(jī)的液壓和控制系統(tǒng)仿真的后續(xù)發(fā)展。

Gregg Shanley，汽車和工業(yè)技術(shù)營銷經(jīng)理和 Steve Plumley，The Lee Company 內(nèi)部銷售運(yùn)營經(jīng)理：在過去 75 年里，液壓和氣動行業(yè)幫助迎來了歷史性變革，持續(xù)推動多項技術(shù)領(lǐng)域的重大創(chuàng)新 航空航天、汽車、工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。根據(jù) The Lee 公司的工程師的說法，我們可以將這些進(jìn)步分為兩個不同的類別：氣動或液壓系統(tǒng)整體可靠性的提高以及這些系統(tǒng)小型化的總體趨勢。

由于液壓和氣動系統(tǒng)所服務(wù)的功能至關(guān)重要，因此安全性至關(guān)重要，并且不允許出現(xiàn)任何錯誤。消費(fèi)者已經(jīng)并將繼續(xù)要求可靠、創(chuàng)新的解決方案來解決他們的問題，同時又不影響功能、形式或安全性。系統(tǒng)已經(jīng)從龐大而笨重變得小巧而可靠，這使得它們變得更加復(fù)雜，但對于普通消費(fèi)者來說更易于使用、更安全且更具成本效益。

行業(yè)的變化和進(jìn)步是永無止境的。以防抱死制動系統(tǒng)(ABS)為例。五十年前，駕駛員在緊急停車時手動踩下或猛踩車輛制動器，導(dǎo)致內(nèi)部液壓系統(tǒng)磨損，從而產(chǎn)生足夠的力來停止車輛?，F(xiàn)在，同一位駕駛員可能正在駕駛一輛配備 ABS 的汽車，ABS 會主動為他們完成這項工作，通過檢測和監(jiān)控每個車輪的轉(zhuǎn)速，幫助調(diào)節(jié)剎車的使用和在潛在危險條件下的操縱。液壓系統(tǒng)現(xiàn)在被用于假肢關(guān)節(jié)，幫助患者恢復(fù)更自然的活動感覺和日常生活的正常感?，F(xiàn)在，系統(tǒng)可以堆疊成模塊化“包”，能夠在獨(dú)立的液壓裝置中執(zhí)行多種功能。例如，就反鏟裝載機(jī)而言，這些堆疊式微型系統(tǒng)可以適應(yīng)提供在同一系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行新的移動過程(例如挖掘和提升)的功能。

上面的每個例子都標(biāo)志著一項令人興奮的創(chuàng)新，這些創(chuàng)新在某種程度上幫助改變了過去 75 年來我們與世界互動的方式。我們很自豪能夠繼續(xù)幫助解決獨(dú)特的液壓和氣動挑戰(zhàn)。

P&M：在您從事流體動力行業(yè)的職業(yè)生涯中，您看到哪些更令人興奮的進(jìn)步或進(jìn)入市場的有趣技術(shù)?

Tony Welter，丹佛斯：電液 (EH) 組件和系統(tǒng)的穩(wěn)定增長是我在整個職業(yè)生涯中看到的最有趣的進(jìn)步之一。液壓與電子和軟件的集成使這些組件變得智能，并使它們能夠完成我們用機(jī)械或液壓先導(dǎo)控制無法完成的事情。軟件控制使我們的產(chǎn)品更具可配置性。與硬件配置相比，我們擁有更大的靈活性，這簡化了機(jī)器開發(fā)和調(diào)試。為了讓機(jī)器做我們想要它做的事情，我們不再需要改變硬件，例如線軸。我們可以在幾分鐘內(nèi)調(diào)整軟件參數(shù)。

軟件還使我們能夠向機(jī)器添加操作員需要數(shù)年時間才能掌握的功能，從而顯著提高機(jī)器的生產(chǎn)率和安全性。現(xiàn)在，通過傳感器的集成，我們還可以更深入地了解我們的組件在零件級別和系統(tǒng)級別上的工作方式和工作方式。進(jìn)入這個行業(yè)并看到液壓技術(shù)的能力不斷發(fā)展，這確實(shí)是一個令人興奮的時刻。

Dave Geiger，穆格：對我來說，職業(yè)生涯中最令人興奮的進(jìn)步是能夠通過靜液壓傳動設(shè)計電動運(yùn)動控制?？偠灾@意味著電動機(jī)向前或向后移動，而我們通過靜液壓傳動裝置向前或向后移動執(zhí)行器。這是令人興奮的，因為該行業(yè)正在向電動化發(fā)展，而我們正在朝這個方向努力。但是，我們?nèi)栽谑褂靡簤合到y(tǒng)，并且有很大的好處。執(zhí)行驅(qū)動的另一種選擇或方式是機(jī)電方式。

Frank Langro，F(xiàn)esto：Festo 開發(fā)了兩項突出的進(jìn)步。第一個是在閥門歧管的氣動側(cè)集成串行通信。典型的螺線管是通過閥歧管上的通道內(nèi)的離散接線或通過具有離散跡線來向螺線管發(fā)出信號的電路板來操作的。Festo 于 2003 年推出 MPA 閥組，率先在閥組的氣動輸出側(cè)采用串行通信。串行通信允許將比例閥和傳感器技術(shù)安裝在閥組上。這激發(fā)了新的安裝方法。它還可以監(jiān)控歧管并增強(qiáng)控制。

第二個游戲規(guī)則改變者是用于先導(dǎo)閥應(yīng)用的壓電技術(shù)的開發(fā)，該領(lǐng)域傳統(tǒng)上由電磁閥占據(jù)。施加電壓時壓電元件會改變形狀。Festo 利用這一原理創(chuàng)建了一種先導(dǎo)配置，使滑閥能夠充當(dāng)?shù)湫偷姆较蚩刂崎y。此外，壓電閥可以通過先導(dǎo)控制來改變功能。相同的物理硬件可以充當(dāng) 4/2、4/3、3/2 和 2/2 閥門。主閥還可以進(jìn)行壓力和流量控制。這一令人興奮的發(fā)展為氣缸開辟了多種運(yùn)動可能性。例如，可以通過閥門實(shí)現(xiàn)軟停止，而無需使用外部減震器。

ames Lane，博世力士樂 LETO 工程運(yùn)營經(jīng)理：閉環(huán)軸控制。以如此高的精度控制如此大的功率的能力確實(shí)開辟了液壓技術(shù)的可能應(yīng)用。

The Lee Company 的 Gregg Shanley 和 Steve Plumley：流體動力行業(yè)開發(fā)了無數(shù)技術(shù)，幫助創(chuàng)新和改變了現(xiàn)代世界。我們專家職業(yè)生涯中的亮點(diǎn)包括汽車液壓安全功能、動力外骨骼和便攜式液壓手動工具。雖然這些工具服務(wù)于各個領(lǐng)域的不同應(yīng)用，但它們的存在編織了一個相似的主題：流體動力行業(yè)的創(chuàng)新帶來了更便宜、更容易獲得和更可靠的技術(shù)。

我們可以在汽車行業(yè)看到這一點(diǎn)，消費(fèi)者可以通過液壓和氣動動力獲得新的安全特性和增強(qiáng)的功能。穩(wěn)定性和牽引力控制、主動車輛懸架控制和防抱死制動系統(tǒng)等功能使汽車變得更加復(fù)雜，但駕駛起來更安全。當(dāng)汽車在操縱時能夠感知到向每個車輪提供的正確扭矩(或使用 GPS 自動改變車輛高度以預(yù)測減速帶等情況)時，普通駕駛員能夠更好地保持控制。

在汽車領(lǐng)域之外，令人興奮的進(jìn)步不斷取得。動力外骨骼可作為人體的延伸用于各種應(yīng)用，以減少疲勞或增強(qiáng)力量或運(yùn)動范圍以完成任務(wù)。液壓工業(yè)工具(例如電池供電的切割和壓接工具)現(xiàn)在是手持式的，可以輕松地從一個地點(diǎn)移動到另一個地點(diǎn)。有些甚至可以遠(yuǎn)程訪問，允許用戶從安全距離控制該工具。隨著流體動力行業(yè)在整個技術(shù)堆棧中不斷開發(fā)新的進(jìn)步，這些令人興奮的工具無疑將繼續(xù)在全面的安全保護(hù)傘下提供日益增強(qiáng)的功能。

P&M：您認(rèn)為有哪些技術(shù)或趨勢會影響液壓和氣動系統(tǒng)，但從未真正流行起來?

Tony Welter，丹佛斯：就我個人而言，我認(rèn)為電動液壓系統(tǒng)的采用將會更快，而且我們會看到比今天更大比例的 EH 系統(tǒng)。反思為什么我們沒有看到更快的采用，我認(rèn)為這可以歸結(jié)為風(fēng)險規(guī)避。軟件和電子設(shè)備非常復(fù)雜，惡劣環(huán)境下的電子設(shè)備可靠性長期以來一直受到質(zhì)疑。EH 組件和系統(tǒng)的維護(hù)和修理對于許多人來說也是新領(lǐng)域。好消息是，自從推出第一個電動液壓組件以來，我們已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。我們的許多電子元件現(xiàn)在都具有專為嚴(yán)酷的非公路環(huán)境而設(shè)計的入口保護(hù)和振動等級。隨著 EH 組件變得普遍并且具有診斷功能，維護(hù)也變得更加常規(guī)。

能源回收是另一個起步緩慢的領(lǐng)域。我們看到了許多在液壓系統(tǒng)中捕獲能量的機(jī)會，從降低機(jī)器負(fù)載或回轉(zhuǎn)減速。但能量回收設(shè)備增加了機(jī)器的成本和復(fù)雜性，而且價值主張高度依賴于機(jī)器的工作循環(huán)。例如，如果我們看一下挖掘機(jī)，為房屋挖掘地基的建筑公司不會獲得與不斷運(yùn)行機(jī)器的采石場操作員相同的好處。這實(shí)際上取決于 OEM 是否看到了其價值，以及將技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)或可選功能進(jìn)行投資是否經(jīng)濟(jì)。我們確實(shí)看到了能量回收的機(jī)會，特別是當(dāng)我們考慮新的機(jī)器架構(gòu)時。

Dave Geiger，穆格：當(dāng)我還是一名年輕工程師時，我記得我的第一個雇主，大約是 1998 年。公司創(chuàng)始人帶我去看他制造的第一臺機(jī)器——一臺機(jī)電高速注塑機(jī)，建在 20世紀(jì)50年代。他說：“這臺機(jī)器很有趣，因為我們有這樣的機(jī)電機(jī)器，雖然出現(xiàn)了很多故障，但我們還是制造了很多這樣的機(jī)器。”然后，這種奇妙的閉環(huán)液壓技術(shù)徹底改變了機(jī)械行業(yè)。

現(xiàn)在正在發(fā)生的事情是，機(jī)電有了新的推動，但電液也有很多優(yōu)點(diǎn)。那么，為什么該行業(yè)要放棄液壓呢?原因是清潔和效率。這讓我們遠(yuǎn)離了液壓系統(tǒng)，我對液壓系統(tǒng)徹底崩潰感到非常失望。許多機(jī)電技術(shù)正在取代液壓技術(shù)，但現(xiàn)在我們開始看到液壓技術(shù)隨著電流靜壓驅(qū)動而卷土重來。EHA 能夠提高效率并清理機(jī)器和泄漏，因為您不再需要傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)所擁有的管道和管道。

Frank Langro，F(xiàn)esto：有些趨勢需要時間才能被接受。2000 年代初，F(xiàn)esto 開發(fā)了氣動監(jiān)控系統(tǒng)。它從未成功，部分原因是捕獲和分析數(shù)據(jù)需要額外的硬件。如今，隨著大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫?，氣動系統(tǒng)的監(jiān)控變得更加普遍。這表明某些事態(tài)的發(fā)展可能只是時間問題。

Neal Gigliotti，博世力士樂：10 年前，伺服電機(jī)控制的液壓泵迅速取代了塑料注塑機(jī)械中幾乎所有傳統(tǒng)的電機(jī)泵驅(qū)動裝置，但在其他行業(yè)中的接受速度卻很慢。

The Lee Company 的 Gregg Shanley 和 Steve Plumley：雖然液壓和氣動技術(shù)趨勢受到行業(yè)內(nèi)部和外部的多種因素的影響，但某些行業(yè)向全電動化的步伐比最初預(yù)測的要慢 。據(jù) The Lee 公司的工程師介紹，電力與液壓動力的爭論已經(jīng)持續(xù)了很長時間，尤其是在那些遵守安全規(guī)則和法規(guī)至關(guān)重要的行業(yè)。

以航空航天業(yè)為例：雖然現(xiàn)代飛機(jī)的個別系統(tǒng)的某些部分確實(shí)正在從純液壓轉(zhuǎn)向電力驅(qū)動，但這種變化發(fā)生得相當(dāng)緩慢。這在很大程度上是由于需要檢查、平衡和冗余，以確保每個組件或系統(tǒng)的可靠和持續(xù)的性能。使用電力時，通常需要備用液壓冗余來確保飛機(jī)的關(guān)鍵部件(例如起落架、襟翼或其他所需的飛行控制裝置)按預(yù)期工作 - 即使突然斷電也是如此。考慮到即使對飛機(jī)設(shè)計進(jìn)行微小的調(diào)整也會影響船上人員的固有安全，這種更緩慢、更謹(jǐn)慎的變革方法就顯得更加重要。

對于可能沒有與航空航天業(yè)相同安全要求的其他行業(yè)來說，這種轉(zhuǎn)變的速度有所不同。然而，純電力系統(tǒng)的全面采用尚未發(fā)生。盡管變革的步伐可能沒有最初預(yù)測的那么快，但隨著流體動力行業(yè)不斷尋找創(chuàng)新方法來改變我們執(zhí)行某些類型工作的方式，這些對話肯定會持續(xù)下去。

P&M：您認(rèn)為未來 75 年的液壓和氣動技術(shù)將會怎樣?

Tony Welter，丹佛斯：很明顯，未來幾年液壓系統(tǒng)將受到電氣系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。我們不應(yīng)該擔(dān)心威脅，而應(yīng)該將其視為機(jī)遇。我們可以并將在未來幾年繼續(xù)利用液壓技術(shù)的優(yōu)勢，特別是在我們提高液壓效率的情況下。在組件級別上，我們在某種程度上耗盡了物理知識，但系統(tǒng)效率和新架構(gòu)有可能顯著提高。

我們還看到我們的解決方案與車輛及其生態(tài)系統(tǒng)更加集成，以目前不具備的方式與機(jī)器的原動機(jī)進(jìn)行交互。已經(jīng)投入使用的一個例子是丹佛斯的最佳點(diǎn)控制軟件，它將發(fā)動機(jī)映射到所需的性能，使我們能夠找到最有效的操作空間。我認(rèn)為我們將看到液壓系統(tǒng)與動力系統(tǒng)的更深入集成，而不僅僅是在柴油機(jī)上。在電動汽車上，液壓系統(tǒng)在功率密度和可靠性方面仍然有很多優(yōu)勢，我們將看到利用這些優(yōu)勢的新架構(gòu)。液壓和電氣可以協(xié)同工作，為應(yīng)用和客戶提供整體最佳解決方案。

很難預(yù)測 75 年后的世界會是什么樣子。但當(dāng)我們審視當(dāng)今的市場時，我們?nèi)匀豢吹揭簤合到y(tǒng)有大量的增長機(jī)會。我們尚未達(dá)到液壓峰值，我很高興看到新架構(gòu)、更高集成度、更高效率和能源回收中出現(xiàn)的機(jī)會。

Dave Geiger，穆格：我相信我們將看到液壓技術(shù)通過采用電流靜壓驅(qū)動(EHA)開始奪回市場。不是機(jī)電的，傳動部分都是液壓的。

Frank Langro，F(xiàn)esto：我認(rèn)為便攜性和小型化將會繼續(xù)下去。便攜性和小型化將導(dǎo)致自動化在傳統(tǒng)工業(yè)環(huán)境之外使用。便攜式壓縮空氣系統(tǒng)將使氣動裝置的部署無需壓縮機(jī)和壓縮空氣管道系統(tǒng)的大量開銷。這將刺激使用點(diǎn)氣動的新應(yīng)用。例如，壓電技術(shù)現(xiàn)在在便攜式氧氣設(shè)備中運(yùn)行，可以延長電池壽命。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，正在開發(fā)帶有氣動自適應(yīng)夾具的自引導(dǎo)移動設(shè)備來收獲軟農(nóng)產(chǎn)品。

博世力士樂工程系統(tǒng)和解決方案主管 Jon Frey：與過去幾十年內(nèi)燃機(jī)的情況一樣，電子、液壓和軟件的持續(xù)結(jié)合可能會成為下一個更大里程碑的發(fā)生。在那些應(yīng)用、市場和環(huán)境中，電氣將繼續(xù)取代液壓，在這些應(yīng)用、市場和環(huán)境中，液壓緊湊性、靈活性、減震和功率密度的全部優(yōu)勢并不是客戶的主要痛點(diǎn)解決方案或 USP。對組件、系統(tǒng)和硬件“健康狀況”的監(jiān)控將繼續(xù)增加，以實(shí)現(xiàn)預(yù)防性和預(yù)測性服務(wù)目標(biāo)。在可預(yù)見的未來，液壓技術(shù)仍將保持重要地位。單一的替代技術(shù)并不能輕易否認(rèn)加壓流體可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

The Lee Company 的 Gregg Shanley 和 Steve Plumley：我們的工程師預(yù)測，該行業(yè)將繼續(xù)關(guān)注混合動力系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制液壓系統(tǒng)。

根據(jù)我們的工程師的說法，液壓系統(tǒng)將始終以某種形式存在，因為它們本質(zhì)上是一種節(jié)能的工作方式。然而，如果未來電力系統(tǒng)比液壓系統(tǒng)更具成本效益和能源效率，趨勢可能會轉(zhuǎn)向更比例的趨勢。隨著我們走向平衡的未來，系統(tǒng)將繼續(xù)組合并變得更加復(fù)雜。例如，您可能會看到一個在小型液壓裝置上遠(yuǎn)程完成工作的系統(tǒng)，其中控制該系統(tǒng)的信號以電子方式發(fā)送(例如，通過無線電信號)。該裝置可以做得非常節(jié)能，并且其較小的相對尺寸和重量可以降低消費(fèi)者的成本。

遠(yuǎn)程控制液壓設(shè)備的最終增加也可能與工業(yè)和倉庫應(yīng)用特別相關(guān)，使企業(yè)能夠超越正常容量以提高效率。例如，我們未來可能會看到更多小型化和遠(yuǎn)程控制的叉車被使用，它們可以執(zhí)行普通尺寸叉車的所有工作(但可能需要更少的人工干預(yù))。

雖然上述工具今天可能已經(jīng)以某種形式存在，但 Lee 公司的工程師預(yù)測，這些類型的液壓和氣動技術(shù)只會繼續(xù)變得更加可靠、高效，并且可供普通用戶使用。為了在市場上保持競爭力，公司必須不斷將自己的產(chǎn)品與競爭對手的產(chǎn)品區(qū)分開來——無論是通過提高產(chǎn)品的安全性和可靠性、降低客戶的成本，還是開發(fā)一些其他有利于最終消費(fèi)者的獨(dú)特功能 以可測量的方式。此過程通常會產(chǎn)生更好的產(chǎn)品，并通過液壓和氣動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的功能。