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

趙元魁 郭雨航

【摘?要】常見(jiàn)液壓機(jī)械設(shè)備在多種作業(yè)工況下對(duì)行駛速度及動(dòng)力需求呈現(xiàn)多樣化特點(diǎn)，因此，需要嵌入無(wú)級(jí)變速箱進(jìn)行控制與交互。液壓機(jī)械設(shè)備的變速原理從表面上看是液壓功率分流與無(wú)極調(diào)速，屬于研究被控制對(duì)象和控制量的范疇。深入分析，則需要對(duì)變速箱的無(wú)級(jí)調(diào)速與負(fù)載自適應(yīng)控制進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)制造;液壓機(jī)械;控制系統(tǒng)

引言

機(jī)械驅(qū)動(dòng)控制在機(jī)械的開(kāi)發(fā)和配置中起著決定性的作用。液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制液力驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)工業(yè)控制的平穩(wěn)運(yùn)行，是工業(yè)發(fā)展的良好條件。為了最大限度地發(fā)揮液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和功能，需要積極利用適當(dāng)?shù)姆椒ê褪侄芜M(jìn)行綜合分析，確認(rèn)運(yùn)行的準(zhǔn)確運(yùn)行方式，為機(jī)械設(shè)計(jì)的高效運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

1液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的理念

液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)控制現(xiàn)在是工程和制造活動(dòng)不可分割的一部分。該系統(tǒng)著重于液體平衡系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中是完全靜態(tài)的，系統(tǒng)級(jí)壓力均勻相對(duì)平衡。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的液壓控制中，活塞本身與活塞大小不同，允許的打印區(qū)域也不同。在這種情況下，必須從活塞中選擇并增加相應(yīng)的壓力。液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由許多基本上由運(yùn)行部件組成，首先將液壓泵提供的液體轉(zhuǎn)換為相對(duì)機(jī)械功能，作為該部件的主要配置。液壓馬達(dá)將水力能量轉(zhuǎn)化為相對(duì)機(jī)械能力，以確保流體達(dá)到其外力。液體的流動(dòng)方向和壓力在液壓元件的影響下得到充分控制，使元件符合工作的具體要求。第二，液壓泵被用作主要配置，提供基于容量的相對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)源。容積液壓系統(tǒng)的主要部件是傳動(dòng)零部件運(yùn)行時(shí)的齒輪泵，齒輪泵主要基于齒輪轉(zhuǎn)速，使液體運(yùn)輸速度更快。最后，輔助元件通常必須作為管道運(yùn)行，提供運(yùn)行良好的液壓驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)元件和管道，它們一起產(chǎn)生積極影響。

2機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和不足

2.1優(yōu)點(diǎn)

應(yīng)用范圍廣相比于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更廣，不僅可適用于常見(jiàn)的塑料加工，同時(shí)在技術(shù)含量要求較高的鋼鐵冶金領(lǐng)域也具有不錯(cuò)的應(yīng)用效果。例如，針對(duì)農(nóng)林機(jī)械領(lǐng)域，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)能夠有效解決工程機(jī)械需要提高牽引能力但又不能采用全輪驅(qū)動(dòng)方法的問(wèn)題，能夠在無(wú)級(jí)變速的基礎(chǔ)上保障驅(qū)動(dòng)輪間的協(xié)調(diào)同步。

2.2液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的不足

該系統(tǒng)中使用的大眾媒體最初是礦物油，不僅影響該系統(tǒng)的運(yùn)行，而且降低了運(yùn)行穩(wěn)定性，導(dǎo)致設(shè)計(jì)和制造過(guò)程的減緩，從而損害了企業(yè)的利益。第二，所有溫度變化都受液體本身特性的影響，影響系統(tǒng)的運(yùn)行。為避免這一問(wèn)題，操作人員必須在機(jī)械設(shè)計(jì)中使用液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)控制裝置，同時(shí)確保對(duì)礦物油溫度進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)。此外，液壓元件在操作中也有可能產(chǎn)生金屬粉末，造成機(jī)械雜質(zhì)和干擾。為了減少此問(wèn)題的發(fā)生，操作人員必須在應(yīng)用所有驅(qū)動(dòng)控制之前清除驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以避免由于灰塵和其他干擾而導(dǎo)致系統(tǒng)故障。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在制造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用取得了優(yōu)異的效果，證明了液壓技術(shù)的潛在發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一定的不足。例如，中國(guó)液壓技術(shù)的許多重要組成部分是由國(guó)外液壓產(chǎn)品補(bǔ)充的，其中有些與其他國(guó)家有很大差異。為了發(fā)展成為液壓的力量，同時(shí)彌補(bǔ)液壓技術(shù)的不足，研究液壓技術(shù)，開(kāi)發(fā)獨(dú)特的產(chǎn)品和液壓技術(shù)，制定全面的發(fā)展目標(biāo)，逐步將液壓和液壓產(chǎn)品推遲到發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)界限之外。只有這樣，我國(guó)液壓技術(shù)才能不斷改進(jìn)，解決設(shè)備制造中的缺陷和不足。

3機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1系統(tǒng)控制層面

從系統(tǒng)控制角度來(lái)看，由于不同的機(jī)械設(shè)計(jì)方式往往會(huì)導(dǎo)致不同的控制體系，因此結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求就液壓機(jī)械控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，是保障液壓機(jī)械控制系統(tǒng)應(yīng)用有效性的關(guān)鍵所在。其中，針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的主要應(yīng)用價(jià)值在于對(duì)設(shè)備功率及使用效率進(jìn)行控制和精細(xì)化分析，因此通過(guò)確定機(jī)械設(shè)計(jì)制造的實(shí)際工作環(huán)境以保障其應(yīng)用穩(wěn)定性往往尤為重要。在此基礎(chǔ)上，依托于液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，其在農(nóng)林機(jī)械制造、塑性加工、工程設(shè)備生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域均有著較為不錯(cuò)的應(yīng)用效果。例如，針對(duì)農(nóng)林機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，可借助液壓機(jī)械控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)林機(jī)械的恒功率輸出控制，借此不僅可提升機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用可靠性，同時(shí)也在保證一定生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上確保其設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性。

3.2變速箱速比的點(diǎn)位控制

根據(jù)點(diǎn)位控制的特點(diǎn)，可以得出，控制器的幀與階躍響應(yīng)效果完全相同，并且還能按照既定的輸出規(guī)律開(kāi)始運(yùn)行。假設(shè)PWM的幀間隔為6，那么，馬達(dá)正、反向轉(zhuǎn)時(shí)的排量比單幀增量可通過(guò)變量泵勵(lì)磁電流與排量比的計(jì)算結(jié)果乘以6得到。

3.3液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行分析

該系統(tǒng)的卓越集成功能可滿足不同行業(yè)對(duì)尺寸、性能、準(zhǔn)確性和生產(chǎn)效率的要求。此外，小巧輕便的功能允許在建筑的各種條件下應(yīng)用。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，根據(jù)其特殊特點(diǎn)彌補(bǔ)了經(jīng)典驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不足。此外，該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用，以降低機(jī)械設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提高機(jī)械制造的精度，縮短制造時(shí)間。在實(shí)踐中，系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)械行業(yè)應(yīng)用自動(dòng)控制，加快機(jī)械制造的自動(dòng)化過(guò)程。

3.4軟件設(shè)計(jì)層面

首先，在就系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，應(yīng)關(guān)聯(lián)液壓系統(tǒng)與相關(guān)的組態(tài)軟件，并在確保組態(tài)軟件滿足廠商需求的基礎(chǔ)上盡可能簡(jiǎn)化軟件界面，進(jìn)而以此保障系統(tǒng)使用的可操作性;其次，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)所采用的組態(tài)軟件要足夠強(qiáng)大，要具有一定的兼容性，即能夠與多種硬件設(shè)備所關(guān)聯(lián)，同時(shí)，要針對(duì)組態(tài)軟件配備專門的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而以此保障數(shù)據(jù)的可儲(chǔ)存性;最后，在設(shè)計(jì)液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的操作系統(tǒng)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)制造人員操作習(xí)慣進(jìn)行功能優(yōu)化，并盡可能添加較多的人性化功能，進(jìn)而以此滿足不同的機(jī)械設(shè)計(jì)制造操作需求。

3.5純水液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)用分析

在制造領(lǐng)域，該系統(tǒng)是液壓傳動(dòng)的主要執(zhí)行方向之一。技術(shù)進(jìn)步與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，是純水力驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其中水被選為能量傳輸和調(diào)節(jié)的良好媒介。與液壓油不同，純凈水成本低，維護(hù)方便，非常適合從各種來(lái)源降低公司運(yùn)營(yíng)成本，提高公司的經(jīng)濟(jì)效益。金屬和煤礦等行業(yè)對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求越來(lái)越大。傳統(tǒng)的石油泄漏會(huì)引起火災(zāi)，嚴(yán)重危害公司的安全運(yùn)行，而純水則具有較強(qiáng)的抗御能力，防止因控制系統(tǒng)泄漏造成的安全問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

綜上，機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)在我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中占有舉足輕重的關(guān)鍵地位。因此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)液壓機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理，在優(yōu)化其控制體系和軟件功能的基礎(chǔ)上不斷提升其自動(dòng)化水平，進(jìn)而以此滿足不同生產(chǎn)需求，并促進(jìn)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

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（作者單位：河南工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院）