液压技术是机械传动与控制不可或缺的技术，其在各行各业的重要性日益受到重视。在大功率、体积限制严、特殊场合（如重型机械、风能、海洋能、太阳能、工程机械、海洋装备、航空航天、机器人等）无可替代。接下来PTC展会小编就来聊一聊在液压工业4.0下液压技术及数智液压的发展方向。

液压技术的特性适合各种机械和设备的自动化、高性能、大容量、体积小、重量轻等方面的要求。所以虽然它是一门比较新的技术分支，但是在主动力的传递机构、辅机的操作机构或作业自动化控制机构等方面广泛应用。

PTC展会浅谈液压技术有哪些应用?

（1）由于液压技术有许多突出的优点，从民用到国防，由一般传动到精确度很高的控制系统，都得到了广泛地应用。

（2）在国防工业中、陆、海、空三军的很多武器装备都采用了液压传动与控制，如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹和火箭等。

（3）在机床工业中，目前机床传动系统有85%采用液压传动与控制，如磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、剪床和组合机床等。

（4）在冶金工业中，电炉控制系统、轧钢机的控制系统、平炉装料、转炉控制、高炉控制、带材跑偏和恒张力装置等都采用了液压技术。

（5）在工程机械中，普遍采用了液压传动，如挖掘机、轮胎装载机、汽车起重机、履带推土机、轮胎起重机、自行式铲运机、平地机和振动式压路机等。

（6）在农业机械中，采用液压技术也很广发，如联和收割机、拖拉机和犁等。

（7）在汽车工业中，液压越野车、液压自卸式汽车、液压高空作业车和消防车等均采用了液压技术。

（8）在轻纺工业中，应用液压技术的有塑料注塑机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机和纺织机等

（9）在船舶工业中，应用液压技术很普通，如全液压挖泥船、打捞船、打桩船、采油平台、水翼船、气垫船和船舶辅机等

近几年，又在太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟和高层建筑防震系统及紧急刹车装置等设备中，也采用了液压技术。

总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术，其前景非常光明。

PTC展会浅谈液压技术未来十年的发展方向

液压技术发展的未来简要概括为“三能一水”，即“制能、节能、智能与水液压”。

（1）从“流体传动与控制”学科的维度去分析液压技术，可以从流体介质、传动领域、控制领域与元件产品领域四个方面来加以区分。

（2）从社会需求与市场推动力维度去预测液压技术。液压发展的根本推动力在于：碳中和、无人化、多电化、数字孪生与绿色生态这五个方面。

（3）从应用需求维度去体现液压技术发展，与工业4.0时代的技术发展相结合，使这种发展方向具体化。

PTC展会浅谈液压传动与电力传动的竞争原因有以下几方面

1）对固定设备而言，电能一般都可直接获得，而使用液压能，还需要一次转换。但是，对移动设备而言，由于目前的动力大多还都是来自于内燃机，不管执行器是使用电能还是液压能，都需要经过一次转换。所以，从传动的经济性和节能的角度，电驱动还未显示出明显的优点。所以，自20世纪末以来，液压技术的应用越来越向移动设备倾斜。根据2008年的统计，移动液压与固定液压之比，在欧洲是2：1，在全世界已达到3：1。

燃料电池可以直接把燃料（氢气或天然气）的化学能转化为电能，是最有可能取代内燃机的。丰田已计划于2015年在美国推出使用燃料电池的轿车。欧盟正在计划使用燃料电池建造微型电站。由于转化时无噪声，已被用在潜艇中产生电能。但是，迄今为止，燃料电池的功率密度还很低，能效还不高，在产生电能的同时，还产生大量热。

2）使用电驱动没有液压油泄漏污染环境的危险。这点，在关注环保的今天，越来越受到人们的重视。有欧洲客户告诉作者，在他们国家，在很多场合，液压系统泄漏一次所付出的赔偿处罚费用，会超过整个液压系统的买价。

3）电驱动的噪声也远低于液压泵的噪声，这在某些应用中也是非常重视的。

4）液压传动曾具有的高功率密度对移动设备特别有价值。尽管现在出现了高速电动机，其功率密度已接近或赶上了液压马达，但就直线运动而言，电还是不如液压。超导体材料的出现大大提高了电流强度，从而减小电磁执行器的体积和质量，进一步提高功率密度。但迄今能找到的所谓高温超导体，工作温度都在-130℃以下，对工程机械来说还不实用，目前还仅是一个美好的愿望。

PTC展会小编觉得，液压必须保持三大传动与控制中无可替代的优势。

与“电气传动与控制”以及“机械传动与控制”相比，液压技术有三大优势：功重比高、动态响应高、介质柔性。功重比高是液压最大特点，加上直线型执行机构，构成液压的主要强势（图2、表2）。动态响应高是功重比高优点派生的，在运动型液压控制系统特别在大功率下的优势，液压动态响应可在数～数十ms，高于其他传动至少一个数量级。介质柔性是应机器人应用的崛起成为其他技术莫属的特点。这些优势有时使某些电气化回归液压化。

液压的三个弱点是被取代的动因：一是效率低，随着电传动功重比的提升与效率高，成为液压行业今后必须面对的最大挑战。二是介质非绿色，介质的污染会影响人类生存的环境。第三个弱点是而管路线路长，不方便不安全易产生故障成为被电气取代的动因，例如飞机多电化就是明显的例子。特别近一二年来，由于特斯拉永磁同步电机的普及与国内电动工程机械的发展十分速猛，这种挑战已经表现在市场应用上并引起行业普遍的焦虑感。

液压面对这个挑战的对策是：一是将液压泵与电机“融合”合二为一，即将液压转动部分与电机转子合二为一，充分吸收永磁电机发展的优势；二是将电机与液压泵“组合”成多电化的电机泵，配以互联网通信，配以总线型液压分布式数字动力执行器(EHA)；第三点是提高液压泵的工作压力到56MPa与转速超过10000r/min以上，这个指标的设定是以技术的可能性与经济性二个方面均能接受为准；四是液压加强大功率以至超大功率的领域的优势；五是 在设计、材料及其表面处理、工艺加工（3D打印）等方面作出轻量化的努力，液压微型化是有效途径之一，中国发明的球形泵就是明证。

“液压是夕阳还是朝阳产业”没有定论，只有通过创新发挥技术的根本优势，液压与电气化融合就是一个可及的出路。其二，液压介质柔性在运动型领域是优势，波士顿DOG从电传动回到液压传动；其三，液压功重比优势使舵机多年的电气化后又在回到液压化；其四，我国液压球形泵的发展领域在元宇宙、机械手指、碳中和急需的冷却压缩机都可以派生出新的产业。对中国而言，高端液压是一个“新兴产业”，因为“卡脖子”问题使我们认识到我们国家的重大工程与装备需要液压技术的支撑，从航天、深海、矿山、工程装备、塑机。液压应用的开拓还有很大空间。

从目前看，液压技术在面对电液融合、智液融合的极大的机遇面前又踌躇不前。之所以如此，是因为社会需求与发展尽管明确，但宏观趋势是个缓慢的过程，往往未能触发为微观经济效益的现实。很像是“温水煮青蛙”即身陷其中而难清醒的事态。但是看清了趋势，会更主动去促进应用的发展。在不仅反映了提高功重比的技术措施难度大，市场接受度也有诸多困难。这也说明需要在这方面有所突破。

PTC展会小编觉得，数智液压就是液压元件“芯片化”。

液压未来方向在于碳中和、无人化、多电化与数字孪生社会需求

任何技术的发展取决市场的需求，而市场需求是由社会的总需求所导向。因此液压需求的源头就是社会的战略性需求碳中和、无人化、多电化、数字孪生！

碳中和是人类生存的基石，免受生态环境不可逆破坏，作为效率最低的液压传动技术是痛点。液压控制技术的本质就是消耗能量的阻尼体系，为了降低阻尼在控制中的影响，采取了变量泵、静液压、二次调速等一系列节能技术。而今后解决的思路应该是就是减少液压本身都控制的参与度，采用微处理器的感知与运算功能，能够实时性使需要的能量与提供的能量一致，从而到效率可能的最高点。

无人化是当前社会生产力发展的热点，无人驾驶或无人管理工厂的智能社会正在来到。无人化主机的要求并不仅仅是系统具备智能性，还必须要求元件级也具有智能性，才能够达到物联网“万物互联”并实施对液压元件实施全生命周期管理的程度。这使我们必须在元件级实现智能化。

液压多电化的趋势比预期来的要快，无论是混合动力还是纯电驱动都已经可以进入工程实施。多电化无疑会有利于无人化与碳中和的需求。其中增加的电源管理环节，会有利能源存储与管理，增加液压系统效率，对于碳中和起积极的影响。而这一些也离不开元件的智能性。

数字孪生是指互联网的数字-数据的闭环系统。以计算机虚拟世界经过数字仿真，去建立物理实体；而物理实体运行产生的数据可以反馈到原始的数字端，产生映射与修正。数字孪生正成为互联网应用的核心价值，是对任何元件可以进行全生命周期管理的技术。而这一技术将会是对液压元件的健康管理技术的突破。值得一提是元宇宙还在发展之中，可能对维修、培训、教育、现场故障处理等发展成为一个新产业。

根据上述从人类社会的生存与发展的需求，使液压技术发展方向都指向一个需求，即计算机的智能性：碳中和需用液压元件或系统智能性感受能量需求， 以最低损耗提供运算按需付出，达到要求的最高效率；无人化或多电化用液压元件或系统智能性满足在场景中所需要的控制与健康管理需求，达到无人化中内部控制与健康管理的作用；液压数字孪生就是计算机虚拟世界的产物，与通信技术结合一起达到液压产品全生命周期管理的目的。这一切都说明液压元件需要与计算机即微处理器融合，形成芯片嵌入的液压元件即“芯片液压”产品，也就是数智液压。

PTC展会小编觉得，数字液压是数智液压的先驱。

“数字液压”是在工业3.0电液一体化时代的产物，关注点在于新型的液压数字元件，突出点它是“非模拟控制”的电液转换元件及其液压元件，如步进/伺服电机、高速开关阀、阀岛等等。在数字液压发展阶段已采用微处理器，但不是重点。这时关注点在数字液压元件本身的性能方面，例如元件输入的信号的PWM数字性、输出是否离散性、本身是否模拟控制等。随着工业4.0明确的提出，无人化等社会需求使智能化成为我们技术发展的必然选择，网络连接与软件功能是其中一个组成部分，数字液压元件才发展到数智液压元件。这个发展过程是传统液压（模拟式控制液压）—数字液压（非模拟式控制液压）—数智液压（嵌入式芯片液压元件）。

数智液压的优越性体现在：芯片（微处理器）是液压元件的硬件核心，它决定了元件的功能与性能；软件定义元件的功能，是核心；传感器具有感知功能，是信息输入的基础，是软件运算的依据；根据上述液压控制元件的品种与规格会急剧减少，有利于企业制造的自动化智能化；实现元件全生命周期管理；效率管理、健康管理有了可发展的基础；可以实现对云生态的直接利用，包括大数据、区块链、边缘计算等。

数智液压元件带给我们以下一些启示：

（1）液压技术进入数智技术发展时代。不断打破对液压泵、液压比例阀甚至顶端伺服阀液压元件传统概念。

（2）创新点都最大程度的减少液压阻尼在功率端的作用，而体现液压的执行功能。

（3）所有的创新的元件从硬件看全部集中在电液转换装置，不论是在功率级还是先导级。

（4）创新元件全部采用微处理器控制（芯片），智能性还没有发挥，需要基础性与工程性的继续研发。

（5）数智液压创新的目标有所侧重，包括碳中和、运动的控制性能的提高、数智元件定制化与有利于成本。

（6）各企业数智液压的特点不同：Rexroth利用自身伺服电机特色发展互联液压，在功率级数智液压方面突出，直接有利碳中和；Danfoss的液压数智技术明显是采用先导级数字元件，例如高速开关阀技术有特点，充分利用数字电机的优势；其他包括中国在内的原创性数智液压元件采用步进电机为先导，步进电机有成本与制作方面是优势，相对难度系数低。

（7）数控液压模拟元件如原Eaton AxisPro，也是一条发展数智液压元件的途径。

PTC展会小编觉得，目前数智液压产品在推广应用上存在诸多难点：

（1）液压主机的数智无人化还在解决外部道路辨识等外部性能上，对内部液压的要求还没能深入与明确。因此上下游处于相互促进相互等待的阶段。

（2）数智液压产品已经进入市场，一则缺乏整个系统的配合，二则缺乏上下游生态环境。是分娩过程中的阵痛。达不到上游需要的批量，也不能让用户的体验一下子完美。

（3）用户端人才的限制。液压对电控都没有完全掌握，对编程更是生疏无知，教育培训是一个软实力。

PTC展会对于数智液压发展建议如下：

（1）大力发展与支持具有我国特色的数智液压元件市场化，特别是经受过市场考验的液压2D阀以及其他数智液压元件，特别是正在发展的智能搬运小车AGV所需要的EHA产品等。

（2）低端液压元件（普通换向阀等）数智化可以使普通液压系统用液压元件品种减少（可以多点控制）、功能增加、进而简化液压系统，使液压系统的成本降低、可靠性增加，可以立即与总线控制联系，简化PLC控制，简化电控连线，还实现总线控制，使中国的液压用户立即享受到数字/数智液压带来的实际效益，从而产生行业应用数字化、网络化与智能化的普及效果。通过低端产品应用上高端技术从这个角度占领液压的市场，避开与跨国公司不对称的较量，去达到普及的影响，以至后来居上。

（3）对于低端元件引入高端技术并推广的条件之一是成本必须足够低，用户才有意愿采用，才能获得明显的体会而产生迅速推广的效果。乐途液压步进芯片阀的实践已经给予我们启示。我们目前正在进行的CY泵变量的数智化就是在向这方面努力。

（4）低端元件高端化可以帮助中国的液压市场尽快数智化，培养数智液压的人才优势，给投资方可见数智液压的发展前景增加融资渠道，而不是只有争取政府项目资金这一条独木桥。

PTC展会小编觉得，液压企业在自身发展基础上，可以借助国家政策性资金、上市与项目资金、上下游供应链资源整合、中小企业的纵合横联得到更好资源来发展。充分利用液压院校实力强成果不少而加强产学研合作，将技术固化到产品上，得到更快发展。为此建议建立液压行业发展研讨机制与对接机制，引导投资方向，有利推动液压工业的自我更新。

液压工业4.0给予液压技术发展一个开放的途径与机遇，以“液压智能制造生产数智液压元件，以液压数智元件来推动液压智能制造与无人化装备所需要智能装备”的指导思想，使中国液压立于强国之林！PTC展会小编觉得，液压行业不是夕阳产业，其高端是朝阳产业！液压有发展空间，有发展的市场。与此同时液压行业必须加强创新，才能在困境中发展新的机遇！