機(jī)械制造中液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

李 薇

（南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，四川 南充 637131）

液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，利用其壓力實(shí)現(xiàn)能量傳遞和機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)的控制，與氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)共同構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的主要傳動(dòng)方式[1]。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)是流體傳動(dòng)與控制技術(shù)相結(jié)合的先進(jìn)技術(shù)，具有集成化、輕質(zhì)化、效率高、穩(wěn)定性高、換擋自動(dòng)化等特點(diǎn)，能提高機(jī)械制造的質(zhì)量和效率，推動(dòng)工業(yè)化發(fā)展[2]。

1 液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)以液體保持平衡狀態(tài)為基礎(chǔ)，利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液壓能，然后依靠油液內(nèi)部壓力能的變化來(lái)傳遞能量，然后利用液壓缸或液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[3]。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)由以下四部分組成：①動(dòng)力元件，是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置，主要是液壓泵，包括齒輪泵、柱塞泵、葉片泵等。②執(zhí)行元件，是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，包括液壓馬達(dá)、液壓缸，能在壓力油的作用下輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速或力和運(yùn)動(dòng)。③控制元件，是控制液壓油壓力、方向、流量的裝置，包括溢流閥、換向閥、節(jié)流閥等。④輔助元件，是使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行，保證其性能、效率、壽命的重要裝置，包括蓄能器、油箱、管件、密封件等。

2 液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的特征分析

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的特征具體表現(xiàn)在以下方面：①功率高，相較于機(jī)械傳動(dòng)，在相同功率下液壓元件具有更小的體積和更輕的重量，能對(duì)其進(jìn)行靈活配置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高度集成化，推動(dòng)液壓機(jī)械小型化發(fā)展。②不會(huì)有過(guò)載的危險(xiǎn)。液壓系統(tǒng)中有溢流閥，當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)定壓力時(shí)液壓油經(jīng)其流回油箱，保證系統(tǒng)壓力不超過(guò)設(shè)定壓力，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。③穩(wěn)定性好，液壓傳動(dòng)一般用液壓油作為傳動(dòng)介質(zhì)，能有效傳遞機(jī)械工作中產(chǎn)生的熱量，降低系統(tǒng)溫度，液壓油還能對(duì)液壓元件進(jìn)行良好潤(rùn)滑，保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。④自動(dòng)化程度高，液壓傳動(dòng)設(shè)備與電氣元件、可編程控制器、電磁閥、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)換擋自動(dòng)化等自動(dòng)化。⑤調(diào)速較容易，通過(guò)節(jié)流閥對(duì)流量的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的控制，將液壓功率流與機(jī)械傳動(dòng)功率流并聯(lián)，能將液壓傳動(dòng)的可控調(diào)速與機(jī)械傳動(dòng)的高效率相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。

3 液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

液壓機(jī)械傳動(dòng)廣泛用于機(jī)械制造中，主要有機(jī)床工業(yè)的數(shù)控車床、龍門刨床，金屬工業(yè)的鑄造機(jī)、鍛壓機(jī)，塑料工業(yè)的塑料包裝注塑機(jī)、塑料中空吹塑機(jī)等。

（1）液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在數(shù)控車床中的應(yīng)用。利用楔形機(jī)構(gòu)將液壓系統(tǒng)輸出的軸向推拉力經(jīng)拉桿傳遞到動(dòng)力卡盤上轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊工件的夾緊力，并通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)力的大小。通過(guò)液壓油缸推動(dòng)套筒移動(dòng)、鎖緊、轉(zhuǎn)位，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)頂尖對(duì)工件的軸向頂緊。數(shù)控車床采用液壓自定心中心架進(jìn)行工件支承，能提高細(xì)長(zhǎng)軸的剛性，防止其在加工中產(chǎn)生彎曲。

（2）液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在鍛壓機(jī)中的應(yīng)用。液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在鍛壓機(jī)中的應(yīng)用能克服機(jī)械傳動(dòng)鍛壓機(jī)沖擊大、氣動(dòng)鍛壓機(jī)不平穩(wěn)的缺點(diǎn)，具有系統(tǒng)平穩(wěn)、輸出壓力大、控制智能化等優(yōu)點(diǎn)，除用于鍛壓設(shè)備的主傳動(dòng)系統(tǒng)外，還用于錘頭的液壓進(jìn)給、定位、提升及液壓鋸床、液壓自動(dòng)送料機(jī)、鍛坯液壓轉(zhuǎn)運(yùn)車等輔助設(shè)備。

液壓鍛造機(jī)采用靜壓力，能有效減少噪聲污染，鍛件高度方向尺寸可控制在2毫米內(nèi)，實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削加工。

（3）液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在塑料包裝注塑機(jī)中的應(yīng)用。中國(guó)制造2025將“綠色制造”列為五大重點(diǎn)工程之一，強(qiáng)調(diào)在機(jī)械制造中要實(shí)現(xiàn)制造工藝綠色化、能源利用節(jié)約化、生產(chǎn)過(guò)程清潔化。在塑料制品注塑生產(chǎn)中，發(fā)展包裝制品資源節(jié)約型“薄壁化”，利用蓄能器取代大流量油泵，提高注射速度，降低系統(tǒng)能耗。采用高動(dòng)態(tài)響應(yīng)高性能電液比例方向節(jié)流閥進(jìn)行注射過(guò)程控制，縮短響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高速成型。

4 我國(guó)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題及對(duì)策

4.1 存在的問(wèn)題

液壓元件在制造精度上的要求較高，我國(guó)液壓核心元件技術(shù)水平較低，關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品依賴進(jìn)口。液壓機(jī)械傳動(dòng)主要是以液壓油為傳動(dòng)介質(zhì)，在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)漏油和液壓油溫度變化的現(xiàn)象，造成傳動(dòng)比率不穩(wěn)定，降低液壓油的潤(rùn)滑效果，影響能量和運(yùn)動(dòng)的傳輸及液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量。液壓傳動(dòng)對(duì)油液的污染比較敏感，液壓元件在制造、運(yùn)輸、安裝、維修中帶入的鐵屑、焊渣、銹片，周圍環(huán)境中的塵埃、水滴、空氣，液壓系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的金屬顆粒都會(huì)造成油液的污染，造成液壓元件加速磨損、泵閥性能下降、系統(tǒng)沖擊震動(dòng)等不良影響，由于液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的密封性使得故障檢查與維修工作難度較大。

4.2 解決對(duì)策

為促進(jìn)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展，需要政府加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，在“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上制定具體的液壓傳動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，完善液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立檢測(cè)平臺(tái)，規(guī)范工藝和產(chǎn)品，淘汰質(zhì)量差、水平低、污染大的落后企業(yè)，解決國(guó)內(nèi)企業(yè)同質(zhì)化嚴(yán)重，低端產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題。加大財(cái)稅支持力度，鼓勵(lì)科技創(chuàng)新，圍繞傳動(dòng)部件、智能控制系統(tǒng)、密封件、發(fā)動(dòng)機(jī)等核心液壓件進(jìn)行研發(fā)，解決設(shè)計(jì)缺陷，提高制造水平和裝配精度，保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。完善液壓設(shè)備操作、維護(hù)、保養(yǎng)制度，加強(qiáng)對(duì)液壓行業(yè)技術(shù)人員專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能的培訓(xùn)，開(kāi)展校企合作，重視液壓傳動(dòng)人才培養(yǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有功率高、不過(guò)載、穩(wěn)定性好、自動(dòng)化程度高、調(diào)速容易等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于數(shù)控車床、鍛壓機(jī)、注塑機(jī)等機(jī)械制造領(lǐng)域。要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，制定發(fā)展規(guī)劃；完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，淘汰落后產(chǎn)能；鼓勵(lì)科技創(chuàng)新，突破核心技術(shù)；完善操作制度，重視人才培養(yǎng)。