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

林釩

（杭叉集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 311305）

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，我國(guó)的工業(yè)化程度得到快速發(fā)展，工業(yè)化程度的提升也對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造提出了更高的要求，尤其是液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的應(yīng)用，為推動(dòng)我國(guó)工業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)支撐，所以，本文以機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的應(yīng)用為研究主題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的基本原理

液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的運(yùn)行是基于其內(nèi)部液體作用，確保其內(nèi)部系統(tǒng)運(yùn)行平衡并能夠根據(jù)活塞大小來(lái)給出合適的壓力，其實(shí)質(zhì)就是以內(nèi)部液體作為載體把壓力變?yōu)樗枘芰康臋C(jī)械裝置。液壓機(jī)械控制系統(tǒng)一般由三部分構(gòu)件組成：執(zhí)行元件、動(dòng)力元件、輔助元件。其中，執(zhí)行元件的主要作用是把壓力變?yōu)樗枘芰浚饕糠譃橐簤罕茫撛梢宰寜毫υ诙虝r(shí)間內(nèi)變?yōu)橄鄳?yīng)能量，對(duì)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率起決定性影響。

2 液壓機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容分析

2.1 液壓機(jī)械傳動(dòng)的體系分析

就現(xiàn)有的液壓機(jī)械傳動(dòng)體系來(lái)看，開(kāi)展機(jī)械加工時(shí)，液壓傳動(dòng)主體應(yīng)用作用較為明顯，但其在整體應(yīng)用中還存在諸多問(wèn)題，因此，在進(jìn)行多層面應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的方式使得機(jī)械傳動(dòng)的效果更加明顯，通常來(lái)說(shuō)，主體液壓機(jī)械傳動(dòng)體系是基于集成裝置變化來(lái)進(jìn)行體系綜合配置分析，在多層面控制體系中液壓傳動(dòng)作用更加高效，所以，在構(gòu)建液壓傳動(dòng)體系時(shí)，應(yīng)聯(lián)合多種自動(dòng)化控制系統(tǒng)提升傳動(dòng)效果。

2.2 液壓機(jī)械傳動(dòng)的控制

在整個(gè)控制系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)穩(wěn)定性具有不同的平衡關(guān)系，所以在進(jìn)行平衡控制時(shí)一般借助系統(tǒng)液壓來(lái)實(shí)現(xiàn)其平衡控制，另外，進(jìn)行溫度控制時(shí)，液體變化趨勢(shì)較為明顯，因此，在整個(gè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性中，溫度和環(huán)境會(huì)出現(xiàn)初步性改變，同時(shí)液壓機(jī)械傳動(dòng)的過(guò)程中，外部環(huán)境受到污染則會(huì)造成系統(tǒng)內(nèi)液壓油面出現(xiàn)不穩(wěn)定變化，進(jìn)而造成系統(tǒng)外部的雜質(zhì)更為明顯，最終導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多層面變化。

3 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

3.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的系統(tǒng)控制

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)用具有不同的表現(xiàn)形式，其在工程設(shè)備體系控制中的應(yīng)用主要是用來(lái)對(duì)設(shè)備的功率進(jìn)行使用效率的控制以及精度分析，而在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)同樣也需要對(duì)實(shí)際的施工環(huán)境以及施工方法進(jìn)行確定，從而確保即便在極端惡劣的施工條件下，所使用的施工技術(shù)仍然可以確保最終的完工效果。結(jié)合當(dāng)下的整體態(tài)勢(shì)，可以認(rèn)為液壓傳動(dòng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用效果較為顯著，特別在塑性加工領(lǐng)域，其整體應(yīng)用效果更加顯著，塑性加工主要是借助外力使加工材料的形態(tài)發(fā)生變化滿足客戶需求，在對(duì)材料進(jìn)行加工的過(guò)程中材料自身所具備的性質(zhì)并未發(fā)生改變，在實(shí)際應(yīng)用中具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：（1）簡(jiǎn)化了整個(gè)加工流程，提升機(jī)械加工效率。（2）不再進(jìn)行切割，提高資源利用率。（3）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜部件的加工與制造。（4）加工后的成品具有強(qiáng)度大、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

不同的機(jī)械設(shè)計(jì)方式會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)整個(gè)傳動(dòng)體系的控制，所以，進(jìn)行體系全面層控制時(shí)，我們首先要對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的整體效果進(jìn)行分析，不同的層面?zhèn)鲃?dòng)中機(jī)械傳動(dòng)的效果不同，而在數(shù)據(jù)傳輸控制過(guò)程中液壓傳動(dòng)的整體效果更為明顯。隨著計(jì)算機(jī)無(wú)線控制技術(shù)的應(yīng)用，液壓技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的結(jié)合能在許多行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮作用，特別是在動(dòng)力體系控制方面，可以基于工業(yè)產(chǎn)值變化對(duì)液壓參數(shù)比進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械操作性能得到顯著的提升，而機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)的變量對(duì)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的影響同樣會(huì)更加明顯。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)中液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)建

液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由硬件和軟件系統(tǒng)兩部分組成。其中硬件系統(tǒng)包含微處理器、存儲(chǔ)器、I/O部分、輸出部件以及編程器等，硬件的各個(gè)部分通過(guò)總線方式連接。液壓系統(tǒng)內(nèi)各類編程構(gòu)成了軟件系統(tǒng)，其中軟件系統(tǒng)又可分為用戶程序與系統(tǒng)程序，PLC的控制運(yùn)行是由系統(tǒng)程序來(lái)控制的，用戶程序則是用戶根據(jù)其自身需求而編制的程序。如圖1為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。

PLC的核心是微機(jī)處理器，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，尤其是近些年來(lái)工業(yè)自動(dòng)化理念的提出更是為液壓系統(tǒng)的應(yīng)用提供了良好的發(fā)展條件，其主要有以下特點(diǎn)：（1）靈活、通用。可編程控制器控制功能的實(shí)現(xiàn)主要是借助于其自身存儲(chǔ)器內(nèi)部既定的編程程序，如果在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)控制過(guò)程進(jìn)行改變或控制出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，只需對(duì)其控制程序進(jìn)行重新修改即可，其中可編程控制器只需改變系統(tǒng)內(nèi)部軟件就可以對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行有效控制。（2）運(yùn)行可靠性強(qiáng)。機(jī)械制造領(lǐng)域?qū)C(jī)械的可靠性以及抗干擾能力要求較高，一些工作需要機(jī)械在惡劣環(huán)境下完成，而液壓傳動(dòng)顯然可以在任何工作環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。（3）操作方便、更易維修。在進(jìn)行編程時(shí)通常采用的都是梯形圖，更加便于使用者了解程序或修改程序，用戶不用具備專業(yè)的計(jì)算機(jī)知識(shí)只需要對(duì)照說(shuō)明書即可使用。（4）功能強(qiáng)大。目前使用的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)﹂_(kāi)關(guān)量以及模擬量進(jìn)行有效控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單一量的控制還能夠?qū)θ后w進(jìn)行有效控制，另外，隨著無(wú)線控制技術(shù)的發(fā)展，其還可以實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的遠(yuǎn)程控制。

圖1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

在I/O分配方面，結(jié)合系統(tǒng)控制需求共設(shè)置了18個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)開(kāi)關(guān)量信號(hào)，表1為其具體分配情況。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用要求的不斷提升，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械制造與設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)雖然具有高效的工作效率，大大簡(jiǎn)化了機(jī)械構(gòu)件的制造過(guò)程，但在實(shí)際應(yīng)用中還有諸多問(wèn)題亟待解決。就目前而言，如何將液壓技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)完美地結(jié)合，是液壓機(jī)械領(lǐng)域?qū)W者研究的重要課題。

表1 具體分配表