機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的應(yīng)用

王艷蓉

摘要：液壓技術(shù)是研究、分析、利用液體這一介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)和控制的一門技術(shù)。當(dāng)前國(guó)際機(jī)械科技領(lǐng)域正逐漸向高端化、精確化領(lǐng)域趨勢(shì)發(fā)展。我國(guó)的整體科技水平雖處于高速發(fā)展階段，機(jī)械領(lǐng)域的諸多技術(shù)也達(dá)到了世界先進(jìn)水平，但新興的尖端液壓技術(shù)目前還處于起步階段，要實(shí)現(xiàn)液壓操作中的有效、精確控制技術(shù)顯然還不夠成熟。本文通過(guò)對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)基本原理進(jìn)行分析，研究了該系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，并探討了該系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；液壓；機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)；應(yīng)用

一、我國(guó)液壓技術(shù)的背景分析

隨著科技的飛速發(fā)展，當(dāng)前，我國(guó)液壓機(jī)械已在工程機(jī)械、建筑、汽車、航空等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。液壓機(jī)械控制技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中已占有主導(dǎo)地位。利用電控傳感器控制整個(gè)液壓機(jī)械系統(tǒng)，不僅精度高，而且能獲得良好的反饋機(jī)制，使液壓技術(shù)得到新的突破。

二、液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn)

（一）優(yōu)點(diǎn)

該控制系統(tǒng)具有高效率、高速度、高壽命等優(yōu)勢(shì)。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，操縱方便、省力。通過(guò)和電氣自動(dòng)化相結(jié)合，能在相對(duì)較小的空間內(nèi)進(jìn)行精準(zhǔn)操作，最大化發(fā)揮出該系統(tǒng)的價(jià)值與作用。加之電液伺服系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，極大地提高了液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的使用效率。同時(shí)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有體積小、重量輕與反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，操控也比較方便。在該系統(tǒng)中，其主要工作介質(zhì)為礦物油，不僅對(duì)自身具有一定的潤(rùn)滑作用，還可有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，并且能夠快速地完成直線運(yùn)行，可加快系統(tǒng)的自動(dòng)化進(jìn)程，具有較高的自動(dòng)控制能力，可有效地滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。

（二）缺點(diǎn)與不足

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)是以液體為工作介質(zhì)，不可避免會(huì)出現(xiàn)泄漏，影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與正確性。不適宜在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合使用。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)油溫的變化要求比較高。因此，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，需對(duì)溫度進(jìn)行有效的控制，盡量減少油溫的變化，避免由于溫差而出現(xiàn)偏差。從而給液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的故障檢查與排查帶來(lái)一定難度。另外，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候，通常會(huì)因液壓元件的運(yùn)行而產(chǎn)生一定的金屬粉末，對(duì)機(jī)械設(shè)備造成一定的污染，容易引發(fā)機(jī)械故障。加之，外部的環(huán)境灰塵與粉塵等易吸附在液壓機(jī)械設(shè)備上，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。因此，系統(tǒng)在運(yùn)行前，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查與清掃。避免在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)一些由于外界因素引起的不良后果。

三、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)的基本原理是依靠其內(nèi)部介質(zhì)--液體確保平衡狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)能量之間的轉(zhuǎn)換?；钊笮〉牟煌瑳Q定壓力的合理范圍。在液壓傳動(dòng)過(guò)程中必須有相應(yīng)的元件設(shè)備支持系統(tǒng)的傳動(dòng)。包括以下元件：（1）動(dòng)力元件：齒輪泵、柱塞泵等。這一元件為系統(tǒng)提供足夠的動(dòng)力，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。是系統(tǒng)內(nèi)部最關(guān)鍵的部分，可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能。依靠其內(nèi)部密封體積的變化實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。（2）執(zhí)行元件：主要是將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，該執(zhí)行元件的主要裝置為液壓缸或馬達(dá)。（3）控制元件：此類元件主要是控制回路液流的方向、流量、壓力、速度、順序等，如方向閥、流量閥、壓力閥等。（4）輔助元件：回路中連接各種原件元件的管道、油箱、蓄能器、過(guò)濾器、壓力表等，起連接、輸油、儲(chǔ)油、過(guò)濾、儲(chǔ)存壓力能、測(cè)量等作用。

四、機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

（一）系統(tǒng)控制方面

從傳動(dòng)的體系上來(lái)看，其不同的機(jī)械設(shè)計(jì)方式同樣會(huì)存在一定性的改變。因此，在進(jìn)行體系層的全面控制中，同樣需要對(duì)其機(jī)械傳動(dòng)的整體效果進(jìn)行良好的性質(zhì)分析，在不同的層面?zhèn)鲃?dòng)中，其機(jī)械傳動(dòng)的效果也會(huì)更加明確，尤在進(jìn)行機(jī)械制造的應(yīng)用中，應(yīng)用方式多樣化。尤其是是關(guān)于工程圖設(shè)備體系控制的運(yùn)用，要求準(zhǔn)確分析設(shè)備功率以及效率，明確液壓系統(tǒng)的施工環(huán)境、方式等。這樣，在較為極端的施工環(huán)境中，其施工的技術(shù)效果也會(huì)更為明顯。目前，我國(guó)液壓技術(shù)在進(jìn)行全面的應(yīng)用中也取得了較為顯著的成果。

（二）精密塑性加工技術(shù)方面

在塑性加工的過(guò)程中，其整體的應(yīng)用效果同樣十分良好。精密塑性加工技術(shù)就是以現(xiàn)代信息化技術(shù)作為基礎(chǔ)，只要簡(jiǎn)易處理就可改變加工材料的外表，材料本質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化。塑性加工是機(jī)械原料加工中必須進(jìn)行的環(huán)節(jié)，僅對(duì)原先的加工技術(shù)流程作了改善，可整個(gè)工作的效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量都提高了。具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）加工流程簡(jiǎn)單，提高了機(jī)械加工的效率。（2）不需要進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。（3）加工成本本身可替代性高，強(qiáng)度大，質(zhì)量輕，應(yīng)用性能極高。（4）可加工復(fù)雜部件，有利于實(shí)現(xiàn)企業(yè)的創(chuàng)新。總體來(lái)說(shuō)，主要因素在于機(jī)械設(shè)計(jì)體系的逐步性完善，才能實(shí)現(xiàn)整體的機(jī)械加工優(yōu)勢(shì)。

（三）傳動(dòng)技術(shù)方面

對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的效果展開(kāi)優(yōu)良性質(zhì)的探討，是傳動(dòng)體系控制中的一項(xiàng)重要工作。當(dāng)今，液壓技術(shù)已經(jīng)被很多領(lǐng)域普遍應(yīng)用。在動(dòng)力體系的控制方面，工業(yè)產(chǎn)值的數(shù)值是一個(gè)參考的對(duì)象，根據(jù)其變動(dòng)，使其液可控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍與領(lǐng)域，并且發(fā)揮出更大的作用，同時(shí)可以高效率地完成預(yù)期目標(biāo)與控制目標(biāo)。另外，與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相比較，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)可以更加容易地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的控制?？梢栽谝话愕臈l件下提高液壓工業(yè)的銷售額，在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用比較重要。同時(shí)具有較好的傳遞效率，能夠?qū)敵鲞M(jìn)行有效的控制。另外，在該系統(tǒng)中配套的較大系統(tǒng)銅芯裝置，可以對(duì)正反方向的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行有效的控制與實(shí)現(xiàn)，在機(jī)械操作的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)各種操作動(dòng)作。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用具有廣闊的前景，能夠?qū)ψ兞肯到y(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與調(diào)節(jié)壓的參數(shù)比能夠得到良好的性質(zhì)控制。如此，系統(tǒng)在剛性完善時(shí)操作性依舊能夠保持很好的性質(zhì)控制，也使得機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)在實(shí)施的整個(gè)過(guò)程中，有一個(gè)明晰的變量系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)。

（四）計(jì)算機(jī)方面

計(jì)算機(jī)對(duì)于液壓系統(tǒng)的電流值和液壓值的監(jiān)控，也可以使得整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性獲得新的增強(qiáng)，利用新型的圖像分析技術(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)液壓機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)圖像演算分析，通過(guò)多圖像的對(duì)比展示，方便操作人員和計(jì)算機(jī)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的把控，也方便于對(duì)之后可能出現(xiàn)的系統(tǒng)漏洞和故障進(jìn)行維護(hù)和修理。同時(shí)，計(jì)算機(jī)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行反饋操作，能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)械系統(tǒng)的智能化和精確化操控，降低液壓機(jī)械系統(tǒng)的誤差值，輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更加長(zhǎng)久、穩(wěn)定的控制。如液壓機(jī)械系統(tǒng)控制存在著非線性問(wèn)題，可以在計(jì)算機(jī)中運(yùn)用龍格-庫(kù)塔數(shù)值求解法對(duì)于液壓系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行求解，運(yùn)用MATLAB等可以對(duì)液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行分析和擬合，運(yùn)用UG、SolidWorks等可以對(duì)液壓機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行三維的模擬和分析。當(dāng)前我國(guó)的液壓機(jī)械系統(tǒng)多采用并聯(lián)運(yùn)動(dòng)技術(shù)搭配敏感元件來(lái)進(jìn)行測(cè)算和分析，但是液體在管道內(nèi)的流動(dòng)十分復(fù)雜，涉及多個(gè)沿程壓力損失和管道間的局部壓力損失，使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)出現(xiàn)劇烈震蕩，系統(tǒng)的測(cè)算誤差難以降低。而通過(guò)計(jì)算機(jī)分析管道中的電液比例先導(dǎo)技術(shù)，輔助目前液壓機(jī)械系統(tǒng)中的敏感元件進(jìn)行測(cè)算分析，就可以大大提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度，保證了液壓機(jī)械系統(tǒng)的控制水平。為實(shí)現(xiàn)液壓組態(tài)更加顯著的傳動(dòng)效果，關(guān)于全面控制的要求上，它的組態(tài)軟件要有簡(jiǎn)易、靈活和實(shí)時(shí)的應(yīng)用界面，處理性能、網(wǎng)絡(luò)功能等方面要足夠強(qiáng)大。組態(tài)環(huán)境的存在，是作為一個(gè)獨(dú)立體的，它能夠配置所有功能的工具，工作人員對(duì)自己的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、建立，使用人員配置是組成了組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)重要部分。而操作環(huán)境作為一個(gè)全面且獨(dú)立的系統(tǒng)，可以完成多用戶系統(tǒng)所用配置數(shù)據(jù)的處理工作，在這里設(shè)計(jì)的組態(tài)也實(shí)現(xiàn)了自己的目標(biāo)，其對(duì)參考系統(tǒng)嘗試運(yùn)行的環(huán)境以及數(shù)據(jù)庫(kù)的有效組成進(jìn)行運(yùn)用，使得組態(tài)結(jié)構(gòu)里能夠有一個(gè)清晰明確的液壓參數(shù)。如今的液壓組態(tài)，它在信息控制下對(duì)模塊功能的要求非常高。而MCGS體系有很高的可信度，有關(guān)該體系的設(shè)備在驅(qū)動(dòng)以及畫(huà)面顯示、流程控制等方面整體的工作，都是由三個(gè)大的基本模塊實(shí)現(xiàn)的，這三個(gè)基本模塊是配置模塊、動(dòng)畫(huà)模塊與計(jì)劃模塊。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)有著很大的重要性，它是機(jī)械設(shè)計(jì)體系能夠有初步完善的一個(gè)保障。

結(jié)束語(yǔ)

在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，工業(yè)的發(fā)展與一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展都保持不可分割的關(guān)系。所以，工業(yè)必須重視液壓機(jī)械控制系統(tǒng)，特別是對(duì)于它的相關(guān)應(yīng)用更加要重視；而且在應(yīng)用的過(guò)程，對(duì)不斷發(fā)現(xiàn)存在的不足要改進(jìn)，讓液壓機(jī)械控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造之中展示它更強(qiáng)大的能力，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。除此之外，機(jī)械設(shè)計(jì)制造不僅要應(yīng)用液壓控制系統(tǒng)，也要努力探討該系統(tǒng)，讓該系統(tǒng)的服務(wù)力更好更強(qiáng)大，為我國(guó)工業(yè)發(fā)展做出更多的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王興剛.液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造中的應(yīng)用分析[J].石化技術(shù)，2017，24（10）：80

[2]王偉奇.液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及特性分析[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2017，3（12）：24

[3]歐海英，李曉宇，楊茂勝，等.液壓原理圖故障診斷法在某裝備液壓系統(tǒng)排故中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2015，44（10）：78-80

[4]宋紹臣.機(jī)械制造中液壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用及泄露控制[J].建材與裝飾，2016，10（20）：130-131