液壓100年后仍將不死的7個(gè)理由
發(fā)布時(shí)間:2019/3/27 16:25:18
在某種程度上,液壓是一種被忽視的技術(shù)。相對(duì)比電子行業(yè),進(jìn)入流體動(dòng)力領(lǐng)域的研究經(jīng)費(fèi)是微乎其微。其中的部分原因是由于液壓是一個(gè)成熟的行業(yè),并且我認(rèn)為這種情況在未來(lái)也不會(huì)很快發(fā)生變化。但是不管怎樣,液壓技術(shù)的優(yōu)勢(shì)依舊很多,所以在我們的***中依然可以占得一席之地。

7個(gè)理由可以充分讓我相信這一點(diǎn),即使到了100年后的2116年! by Josh Cosford
1液壓具有無(wú)法超越的***功率密度
這意味著用***小作動(dòng)器可以產(chǎn)生***的力和功率。一個(gè)活塞直徑的中型液壓缸將在1500psi(約103bar)的范圍下工作。活塞直徑2英寸即具有3.1***方英寸的有效面積,并且3.1***方英寸的每平方英寸能***1500磅??焖俚墓浪愕玫皆?英寸油缸能夠推動(dòng)超過(guò)4700磅的力,也就是能夠不費(fèi)吹灰之力舉起你的7系列寶馬。
說(shuō)實(shí)話,1500psi不是很大的壓力。大多數(shù)非公路機(jī)械運(yùn)行超過(guò)4000psi,如挖掘機(jī)或裝載機(jī)。同樣的2英寸大油缸現(xiàn)在就可以舉起超過(guò)12,500磅,足以舉起約翰迪爾50D系列挖掘機(jī)。如果你認(rèn)為這很棒,那么想想在緊湊液壓行業(yè),他們放棄“磅”為單位而使用了“噸”。一個(gè)2英寸大小的油缸在10,000 psi壓力下可以***15噸的力,也就是說(shuō)一個(gè)檸檬大小的機(jī)構(gòu)可以***15噸的物體。
2人類滅亡時(shí)液壓仍將存在
五十年后,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將是常態(tài)。再過(guò)五十年,如果地球只剩下***部分人口甚***是僵尸時(shí),液壓將拯救地球。如果那個(gè)時(shí)候電子設(shè)備不能使用了,流體傳動(dòng)肯定還會(huì)存在。
在***近一次對(duì)千島群島的博爾特城堡參觀中,我親眼目睹了已有八十年之久的城堡電梯液壓系統(tǒng)。大口徑油缸通過(guò)水壓來(lái)驅(qū)動(dòng),將乘客運(yùn)送到城堡的各個(gè)樓層。雖然可以用電來(lái)驅(qū)動(dòng)泵,然而我們也可以用水車來(lái)驅(qū)動(dòng)泵。我們可以用這樣的系統(tǒng)創(chuàng)造一個(gè)僵尸壓實(shí)機(jī),去處理日益堆積的***。
3流體動(dòng)力***終會(huì)非常便宜
在未來(lái)的某個(gè)時(shí)刻,在電子電氣設(shè)備中使用的***將更加珍貴稀有。我預(yù)測(cè)應(yīng)用于電子行業(yè)中的金屬會(huì)變得如此罕見(jiàn)以***于需要大量電子元件的驅(qū)動(dòng)器會(huì)變得非常昂貴。
如果在一個(gè)世紀(jì)后,伺服馬達(dá)花費(fèi)$100,000(經(jīng)通脹調(diào)整),則液壓將更具吸引力。因?yàn)樗描T鐵制造,即使鐵的價(jià)格與其他金屬一起上漲,我敢肯定,那時(shí)復(fù)合材料的***形式將是既結(jié)實(shí)又便宜。無(wú)論哪種方式,流體動(dòng)力元件將繼續(xù)變得更實(shí)惠。
4流體動(dòng)力的***依然在發(fā)展
雖然大多數(shù)液壓設(shè)備已通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制和先進(jìn)的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)進(jìn)步,但仍會(huì)有很大的進(jìn)步空間。像在垃圾清掃車和運(yùn)輸車輛中使用的動(dòng)能回收系統(tǒng)這樣的技術(shù),實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)與其他綠色產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí),流體動(dòng)力未來(lái)的應(yīng)用還將有其他的技術(shù)潛力。
磁流變液在一定情況下通過(guò)磁場(chǎng)能夠改變粘度,流體可以幾乎變成固體。這種類型的流體可以用于控制流體動(dòng)力作動(dòng)器,而無(wú)需使用流量控制閥,或者可以在裝載系統(tǒng)的安全應(yīng)用中使用。在后一種應(yīng)用中,設(shè)想利用低粘度流體提升載荷,然后接通磁場(chǎng)使得流體幾乎轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w,防止任何可能的泄漏,從而防止負(fù)載下落。液控單向閥將成為過(guò)去式,并且平衡閥將來(lái)也可能通過(guò)電磁方式來(lái)控制。
5電動(dòng)執(zhí)行器力密度***終會(huì)被***
電動(dòng)機(jī)和線性執(zhí)行器需要電磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些磁場(chǎng)的強(qiáng)度由極化的原子數(shù)決定。即使是氦冷卻超導(dǎo)電磁場(chǎng)的強(qiáng)度也是有限的,因?yàn)楫?dāng)每一個(gè)原子是通過(guò)電流來(lái)極化時(shí),磁場(chǎng)強(qiáng)度也將受限。
另一方面,理論上液體的可壓縮性沒(méi)有***。因此,可以由液壓作動(dòng)器產(chǎn)生所需的力密度。請(qǐng)記住,在1.14萬(wàn)億年前,所有物質(zhì)在宇宙大***前無(wú)限密集。盡管目前的液壓應(yīng)用不超過(guò)10,000 psi,但沒(méi)有理由,我們看不到一個(gè)液壓系統(tǒng)用到10萬(wàn)psi,甚***更高。
在流體動(dòng)力領(lǐng)域的******是密封流體的金屬材料強(qiáng)度和保證流體不泄漏的能力。我認(rèn)為存在***合金材料為創(chuàng)造10萬(wàn)psi的油缸***可能,但密封技術(shù)是一個(gè)未知數(shù)。我可以憧憬,磁流體的使用和磁性柱塞能夠保證流體以高粘度***在柱塞周圍,防止泄漏。
6液壓仍將是可靠的
不光是液壓系統(tǒng)可靠,它們的維護(hù)服務(wù)也是可靠的。一個(gè)關(guān)鍵的液壓系統(tǒng)應(yīng)用不可能很快被取代,比如在航空***工業(yè)。即使大型集中式液壓系統(tǒng)都是過(guò)去的事情,但是***在整個(gè)飛機(jī)內(nèi)部的緊湊、***的液壓系統(tǒng)依然是強(qiáng)大的和可靠的。
即便是F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)也將液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于其主飛行控制。既不是電也不是機(jī)械系統(tǒng)而是一個(gè)液壓缸,才具有這樣的速度,能夠在接近馬赫速度行駛的同時(shí)推動(dòng)副翼***的能力。任何飛機(jī)能保持這種性能依賴于液壓系統(tǒng)的定期維修。即使產(chǎn)生了物理失效,油缸可方便的進(jìn)行維護(hù)及更換,而且如果定期主動(dòng)維護(hù)的話,液壓系統(tǒng)能夠持續(xù)工作幾十年。
7液壓可能有***利用超流
超流,如液態(tài)氦,零粘度的***。你可以想象,超流體可以在沒(méi)有背壓的情況下海量的輸送流體介質(zhì)。液壓管路可以變得很細(xì),但依舊可以輸送很高的流量。超流甚***會(huì)克服重力輸送。
用超流體的挑戰(zhàn)是眾多的,這就是為什么這是一個(gè)面向未來(lái)的技術(shù)。液態(tài)氦要求幾乎***零度,這使得它很難利用。整個(gè)液壓系統(tǒng)必須是包含在無(wú)熱量的空間。即使條件滿足,困難還不止于此。
由于液態(tài)氦具有零粘性,你可以想像液壓系統(tǒng)的泄漏將非常容易發(fā)生。
撇開(kāi)面臨的挑戰(zhàn),超流是一個(gè)夢(mèng)幻般的概念,在未來(lái)***有太多的優(yōu)勢(shì),不容忽視。對(duì)于這7個(gè)原因,我敢肯定,液壓系統(tǒng)依舊將在下個(gè)世紀(jì)占機(jī)械行業(yè)很大一部分。我也可以肯定這個(gè)原因列表可能會(huì)更長(zhǎng),因?yàn)樗茈y預(yù)測(cè),我們只是看到了表面技術(shù)。例如,***沒(méi)有人在1950年預(yù)測(cè)互聯(lián)網(wǎng)在今天的狀態(tài)。我只希望我再用五十年的時(shí)間預(yù)測(cè)這份列表將在下個(gè)世紀(jì)怎樣改變。—— Josh Cosford
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