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海卓泰克 | 伺服阀

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在今年的Conexpo/IFPE展上，超过100,000名参观者将近距离看到数百种新的和前瞻性的建筑及采矿机械，以及来自大大小小的流体动力元件制造商的最新产品和系统。为了更好地了解移动设备行业的未来，以及它将如何影响流体动力行业，以下是与会者应该要去探索的五大行业前沿趋势。

混合动力液压-电动设备 

几年前，电池供电的建筑设备可能还是一种新事物，但该行业的增长一直在稳步上升，并成为 Conexpo 2023 的一个重要主题。许多旨在实现可持续发展目标或满足碳减排法规的原始设备制造商将展示新的原型机、商业产品和扩大的“无化石燃料”车队。

沃尔沃L25电动装载机

仅举几个例子：沃尔沃建筑设备将在其展台上提供两个大型电动机械操作场，包括小型挖掘机和装载机型号、新型23吨 EC230 电动中型挖掘机和 DD25 电动沥青压实机。卡特彼勒宣布推出四款电池电动机器原型，包括小型和中型挖掘机、紧凑型轮式装载机和中型轮式装载机。所有这些都包括车载交流充电器，该公司还计划提供板外直流快速充电选项。

卡特彼勒电动挖掘机和装载机

柳工推出的车型包括两款新型纯电动设备。威克诺森将展出一系列零排放挖掘机、轮式装载机和摊铺设备。曼尼通正在推出一系列电动伸缩臂叉装车：两个旋转装置和一个紧凑型伸缩臂叉装车。日立建机美洲公司将展示北美市场新推出的ZX55U-6EB电动紧凑型挖掘机。

柳工856H-E MAX纯电动装载机

曼尼通电动伸缩臂叉装车

对于机械设计师和流体动力工程师来说，问题是，这些装置上的内燃机是否只是换成了电动机和电池组，而传统的液压系统保持不变？或者原始设备制造商和系统供应商是否正在通过高效组件、最先进的控制和创新的电路设计来改造液压系统，从而提高性能并延长电池充电之间的运行时间？

纯电动设备

与电动—液压机器相比，一些公司正在用完全取消液压系统的电机掀起波澜，转而依靠电动执行器和电动牵引驱动器。这些车辆能否与基于流体动力设计的性能相匹配，经得起建筑工地的严酷考验，并且不会太贵？

去年，山猫推出了世界上第一款全电动紧凑型装载机T7X。据公司官员称，它提供了取消液压系统、排放和振动的好处，同时提供更清洁、更安静的操作。他们说，该装置比类似的柴油燃料履带式装载机提供更高扭矩和更大的动力，并且由于它不排放废气，因此非常适合封闭的作业现场。据报道，T7X可以连续工作长达四个小时，并在间歇使用期间运行一整天的正常操作。据说电动执行器是非常耐用的设备，适用于恶劣的工业应用。

山猫全电动紧凑型装载机T7X

然而，一些专家质疑机器的可行性和性能。问题包括：消除兼容的液压系统可能会通过系统传递巨大的冲击载荷，影响可靠性和操作员安全。滚珠丝杠还容易受到污垢和污染问题的影响，并使能量回收具有挑战性。虽然 T7X 装载机的运行成本将降低近 90%，但它的价格大约是同类柴油机的三倍。

与山猫合作的Moog Construction是Conexpo的另一家专注于加速电气化和零排放的参展商。该公司以前已经电气化和自动化的飞行模拟器，太空运载火箭和物料搬运机械，现在正在将运动控制技术专业知识带入建筑行业。

它与小松合作，再次制造了没有液压系统的全电动紧凑型轮式装载机（将在展会上展出）。相反，该系统包括用于提升、倾斜和转向功能的电动缸，取代变速器的电动牵引电机和各种软件生成的齿轮比近似于操作员的传统驾驶感觉。它使小松能够将自动化元素更无缝地集成到机器操作中。

自动驾驶机器

建筑和采矿业以及设备制造商面临着一些令人生畏的问题，这已经不是什么秘密了。其中，随着经验丰富的操作员和技术人员达到退休年龄，技术工人的短缺将越来越严重。有人担心这种短缺，以及雇用未经培训和缺乏经验的工人来取代他们，将损害生产力和安全。

为了解决这些问题，许多原始设备制造商正在开发半自动和自动驾驶设备，以帮助操作员完成精确、重复和无聊的任务，或完全取代驾驶员。这可能需要为各种机器添加“智能”液压执行器、传感器、电子控制阀和泵以及复杂的控制系统。

迄今为止最引人注目的应用可能是卡特彼勒和小松的自动采矿运输卡车。它们已经成功运行了十多年，每家公司都报告了数百辆无人驾驶操作车辆移动的超过20亿吨表面材料。凭借在全自动驾驶矿用卡车方面的经验，Cat 现在的目标是建筑行业的自动驾驶工作。Cat 指挥系统主要用于远程控制采矿和采石机械，但正在扩展到液压挖掘机和推土机。

小松智能机器控制于大约10年前首次推出，据说可以显著提高整个建筑工地的安全性，精度和效率。工厂安装在推土机和挖掘机上，所谓的“智能”推土机可以在自动模式下执行从粗推土到高精度表面平整。用于机器控制的附加组件通常包括驾驶室顶部 GNSS 天线、增强型惯性测量单元和行程感应液压缸。据说配备智能机器控制的机器可将生产率提高30%。

沃尔沃成立了自动驾驶解决方案业务部门，以实现自动驾驶运输业务的商业化。最初的应用是在采石场，这些采石场使用自主和电动的TA15载运装置，在通常很短的距离内明确定义了装卸位置。无人驾驶机器的自动化系统使用GPS，激光雷达，雷达和多个传感器，以及用于液压功能的更传统的执行器。该公司目前正在探索在地下采矿和大型土方工程中使用自主建筑机械。

沃尔沃电动TA15运载车

在进入该领域的其他公司中，Teleo正在开发自主技术，以改造承包商现有的重型设备，并将其转变为半自动机器人。操作员可以从办公桌上控制多台机器，这将提高生产率、安全性和操作员满意度。

Develon（前身为斗山工程机械）旨在通过数字化转型创新工程机械行业并提升客户价值。Concept-X项目将使用自主设备和现场分析技术（包括人工智能）最大限度地提高工地生产力。Concept-X设备提供了一种无人/自动化解决方案，可分析捕获的数据以实现准确和快速的工作，监控组件状态，实现高效运行并降低成本。自主技术将非常适合在无法接近或危险区域的任务。

一家名为Build Robotics的公司希望通过开发软件和传感器来解决整个行业的劳动力问题，这些软件和传感器可以将现成的挖掘机转变为可以不间断地自主挖掘数小时的机器。他们从自动驾驶汽车中获取了最新的传感器，将它们改装到工地的成熟设备中，并开发了专为建筑和土方工程要求而设计的自主软件。比远程操作车辆更进一步，内置机器人系统旨在实现自主 - 将任何挖掘机转变为自主挖沟机器人。此外，该系统与所有领先制造商的中型设备兼容。据说安装只需要几个小时，并且是完全可逆的。

Build Robotics在 Cat 挖掘机上

液压效率和能量再生

随着电池电动设备的增长和接受度越来越高，液压系统的效率变得至关重要。在传统的柴油动力机器中，大部分燃烧能量被浪费为热量或废气，低效的液压系统未受到深入的关注。在电动车辆中，这是一件大事。除其他事项外，性能不佳的液压系统意味着设备在必须充电之前运行时间短。电池组必须更大，这大大增加了成本，增加了重量，并损害了有效载荷和整体性能。

因此，一个压倒一切的问题：IFPE的液压供应商是否会通过新的创新产品来推动技术极限？例如，寻找旨在减少系统损耗的液压软管和连接器；3D打印阀体，简化流道【i前沿】Q30：系统解读丨金属3D打印技术在液压元件上的应用。2023/1-2月刊《静液压》杂志液界大咖栏目专题文章详尽剖析3D打印技术在液压行业的应用。

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为提高运行效率而定制的液压油；电子控制阀，可巧妙地管理压力和流量 【i前沿】Q53：还在PK纯硬件？eOC开启软件定义功能的新赛道；创新的高效泵，如浮杯【i前沿】Q34：细节的完善：从浮杯泵改进方案引发的思考、数字排量 【i前沿】Q38：数字泵（DDP）如何实现排量控制 和低损耗内齿轮设计；以及可提高油缸性能的低摩擦动态密封件。

除此之外，系统概念可以智能地组合这些构建块并大大提高效率。一些例子单一压力共轨和多压力共轨系统、分布式驱动执行器、无阀系统和多压力腔执行器，等等。

原始设备制造商可能解决的另一个问题是回收通常浪费的能量，例如当挖掘机降低铲斗时。Cat 和沃尔沃等公司已经开发出液压混合动力挖掘机，可以捕获和再利用车辆摆动功能的能量;其他人则在超级电容器中回收和储存能量。

Sennebogen 已经成功地制造了物料搬运机，当在蓄能器组中以高压流体的形式降低动臂时，可以存储以前浪费的能量。在公司创新的绿色混合动力系统中，这些累积的能量随后在下一次冲程中提供，从而将能耗降低多达 30%。

精明的参观者应该“深入了解”展示的最新机器和最新的液压系统和控制装置，以了解高效系统的发展方向，谁在引领潮流，谁在维持现状。

电池的替代品 

如上所述，推动电池电动建筑设备的发展势头强劲。但是，如果没有电池技术的重大突破，未来的电机似乎主要局限于中小型设备。

虽然没有排放，但电池供电机器的一个主要问题是能量密度。就MJ/升而言，柴油的能量密度约为当今最好的锂离子电池的18倍。这意味着电动车辆必须携带更少的有效载荷，性能较低，或者比同等的柴油机更频繁地停下来“加油”。

因此，许多原始设备制造商和发动机制造商正在狂热地研究柴油内燃机的可持续替代品。成功实施可以减少对超高效液压系统的需求，并有助于延长许多当代流体动力设计的使用寿命。如今，柴油动力机械的广泛应用使得未来很可能没有一种替代燃料可以取代柴油。可能的选择包括：

来自可持续生产的有机原料的生物柴油燃料可实现基本封闭的二氧化碳循环。与化石燃料相比，生物燃料在很大程度上补偿了标准发动机燃烧产生的二氧化碳排放的温室气体效应。

氢化植物油（HVO）是一种可再生柴油，可以由各种植物油和脂肪生产。总体而言，它具有与化石柴油相似的化学性质，尽管它的能量含量低于化石柴油。

电子燃料是由水和二氧化碳制成的合成燃料（气体或液体）。由可再生发电驱动的水电解产生氧气和氢气，然后与 CO2 反应形成合成气体。能量密度远高于当前电池。

基于电解水的可再生能源产生的氢气正在作为内燃机和燃料电池的燃料进行测试。燃料电池运行无排放，尽管它们尚未被证明可用于在苛刻环境中运行的工程机械。

绿色氨生产通常使用传统的哈

伯-博世工艺，但依赖于水电解和替代能源。一些制造商正在研究将其作为柴油的高能量密度替代品。

因此，原始设备制造商和发动机制造商正在研究将纯电力驱动的可持续性优势与传统柴油动力相结合的选择。例如，康明斯将在Conexpo上展示其新的“与燃料无关”的发动机平台。15升下一代发动机采用通用基础发动机和专为氢气、天然气和生物燃料（包括HVO）量身定制的燃油系统。

久保田正在为碳中和铺平道路，以开创性的 3.8 升氢发动机和其他据称利用无碳燃料的新发动机开发为首。

利勃海尔正在探索用于移动设备的各种潜在燃料，包括氢气、氨、电子燃料、甲醇、氢化植物油（HVO）和生物柴油，以及电力驱动。该公司官员有意追求一种对所有技术都中立的方法，因为选择最实用且可能零排放的解决方案取决于多种因素，包括设备尺寸、移动性、占空比和可用的基础设施。

内容来源：Mobile Hydraulic Tips；C&C Equipment

整理编辑：静液压

转载来源：静液压（https://mp.weixin.qq.com/s/ySQdCyAjM_numju6LNpFUg）