農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用注意事項(xiàng)

李宏增

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

分析我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展情況可知，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)趨于完善，但要不斷提升其精準(zhǔn)度，始終將自動(dòng)化和智能化作為其主要發(fā)展方向。因此，相關(guān)研究人員必須理性看待液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造帶來的價(jià)值優(yōu)勢(shì)，不斷對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械向自動(dòng)化的創(chuàng)新發(fā)展。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的配件十分繁雜，主要包括液壓元件、控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件以及液壓油，在設(shè)計(jì)過程中需要注意的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)數(shù)不勝數(shù)。在上述基礎(chǔ)元件構(gòu)成中，液壓元件主要是液壓油泵，其會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中推動(dòng)機(jī)械能向液體壓能轉(zhuǎn)化。隨著液壓油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓控制閥、管道、蓄能器等共同對(duì)液壓介質(zhì)壓力控制發(fā)揮著重要作用，能夠比較精準(zhǔn)有效地保證液壓介質(zhì)的流量以及流動(dòng)方向。值得注意的是，相關(guān)負(fù)責(zé)人員必須切實(shí)保障液體的平衡狀態(tài)，即各個(gè)階段的壓強(qiáng)應(yīng)該是一致的，否則液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)整體穩(wěn)定性將會(huì)受到嚴(yán)重沖擊。因此，設(shè)計(jì)人員可以設(shè)計(jì)不同規(guī)格大小的活塞來控制承受壓力范圍，保證施壓的合理性[1]。

一般情況下，液壓油在液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)中充當(dāng)著傳動(dòng)媒介的角色，隨著系統(tǒng)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換，各部分元件會(huì)相應(yīng)地協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而發(fā)揮系統(tǒng)效能。

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制回路分布也十分復(fù)雜，但是不同的控制回路之間又有著相對(duì)明確的職責(zé)分工，相互協(xié)調(diào)，相輔相成，在持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)中維持著液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的內(nèi)部工作秩序。

具體來說，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的壓力控制回路主要負(fù)責(zé)壓力的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)所承受的壓力超過系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中設(shè)置的溢流閥壓力閾值時(shí)，就會(huì)不可避免地出現(xiàn)閥開口度大幅度增加的情況，與之相對(duì)應(yīng)的液壓泵出壓力會(huì)降至較低水平，借此實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)壓力平衡的維護(hù)[2]?；芈飞显O(shè)置減壓閥和升壓器也是現(xiàn)階段壓力控制系統(tǒng)不可或缺的重要構(gòu)成部分，可借此針對(duì)性地調(diào)節(jié)局部電壓，并在回路中設(shè)置蓄能器，解決系統(tǒng)運(yùn)行的壓力波動(dòng)問題。速度控制回路則根據(jù)其作用效果和負(fù)責(zé)部位劃分為兩種，即調(diào)速回路和同步回路，前者只對(duì)單個(gè)元件的運(yùn)行速度起到調(diào)控作用，而后者則控制多個(gè)元件，二者的相輔相成為液壓缸的同步運(yùn)行狀態(tài)提供了堅(jiān)實(shí)保障。另外，方向控制回路主要應(yīng)用于控制主油路換向，將活塞鎖緊，如此一來，就能極大程度地降低工件在某位置停留時(shí)發(fā)生移動(dòng)等事故的概率，避免因液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行事故而帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中，由于液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，同時(shí)元件質(zhì)量輕，因此其在系統(tǒng)中的應(yīng)用極為靈活。從某種角度來說，輕量化和智能化將會(huì)是未來數(shù)年內(nèi)液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展的潮流趨勢(shì)[3]。

除此以外，研究人員還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在控制穩(wěn)定性、功率等方面的優(yōu)勢(shì)，并以此為切入點(diǎn)解決設(shè)備過載問題。比如，設(shè)計(jì)人員可以在已有的液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)回路中增設(shè)溢流閥，對(duì)系統(tǒng)施加外在保護(hù)，從而長(zhǎng)時(shí)間維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

事實(shí)上，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)還具備自動(dòng)化程度較高的特點(diǎn)，與電子技術(shù)具有較高的契合度，因此技術(shù)人員可結(jié)合實(shí)際情況以及農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)要求精準(zhǔn)調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行荷載[4]。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的注意事項(xiàng)

3.1 控制系統(tǒng)漏油問題

雖然液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用呈現(xiàn)多元化的趨勢(shì)，但是這并不意味著該系統(tǒng)已經(jīng)完美無瑕。相反，頻繁出現(xiàn)的漏油問題已成為液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)最突出的短板，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接干擾該系統(tǒng)運(yùn)行。液壓油是液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)媒介，而該介質(zhì)對(duì)溫度的要求近乎嚴(yán)苛，一旦液體介質(zhì)溫度的變化范圍超出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，就可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特性的變動(dòng)。

同時(shí)，不當(dāng)操作可能會(huì)導(dǎo)致液壓油被污染，影響系統(tǒng)運(yùn)行效率。例如，不可避免的技術(shù)質(zhì)量偏低的問題，對(duì)于焊渣、鐵屑等雜質(zhì)處理不當(dāng)?shù)葧?huì)導(dǎo)致液壓油受到嚴(yán)重的污染，加速系統(tǒng)元件的損耗，縮短液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的使用壽命。

再如，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的密封性可能會(huì)受外界因素的干擾而誘發(fā)漏油問題，導(dǎo)致環(huán)境被污染。因此，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中相關(guān)人員必須高度注意上述薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)置專門的監(jiān)管人員，從根源上防患于未然，避免漏油問題為系統(tǒng)運(yùn)行帶來阻礙[5]。

3.2 注重應(yīng)用無級(jí)變速器

變速器控制效果對(duì)液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有直觀可見的影響，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理安排無級(jí)變速器的應(yīng)用，為液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定基石。

另外，設(shè)計(jì)人員從系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行角度為系統(tǒng)的平衡狀態(tài)負(fù)責(zé)，還需注意控制變量泵和定量馬達(dá)。這主要是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)為液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)提供運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力，并將其通過液壓系統(tǒng)傳送到輪軸、離合器以及架體。為確保這一流程順暢無阻，設(shè)計(jì)人員可以分別借助差動(dòng)輪整合動(dòng)力，促使差動(dòng)輪齒圈向外傳輸動(dòng)力，從整體層面提升傳動(dòng)系統(tǒng)的工作效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的精準(zhǔn)調(diào)整。

與此同時(shí)，在液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)中使用無級(jí)變速器可以比較精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳輸速度，這樣就可以削弱不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的不良影響。近年來，無級(jí)變速器在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，作為液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的重要輔助結(jié)構(gòu)，無級(jí)變速器的持續(xù)優(yōu)化將會(huì)促使液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的控制能力大幅度提升[6-7]。

3.3 推廣純水液壓傳動(dòng)控制技術(shù)

純水液壓傳動(dòng)控制技術(shù)是有別于以液壓油為介質(zhì)的液壓傳動(dòng)控制技術(shù)的一種新型產(chǎn)物，同時(shí)也是為了解決漏油和污染問題的主要舉措。

具體來說，傳統(tǒng)意義上的漏油和污染問題大多存在于以液壓油為介質(zhì)的液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，用純水作為液壓油的替代品則會(huì)使這一局面有所改善。以純水作為能量轉(zhuǎn)換介質(zhì)，不僅能節(jié)約能源成本，而且也完全規(guī)避該系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)環(huán)境造成的消極影響。但是，這項(xiàng)技術(shù)獲取介質(zhì)的難度系數(shù)相對(duì)較高，要求相關(guān)人員使用特殊的處理技術(shù)方法，否則純水將無法作為轉(zhuǎn)換介質(zhì)而存在。純水最大的優(yōu)勢(shì)在于其可以消除液壓油帶來的安全隱患，這主要是因?yàn)榧兯哂凶枞夹缘幕A(chǔ)性質(zhì)，同時(shí)具有較低的壓縮系數(shù)，即使發(fā)生泄漏也不會(huì)污染周邊環(huán)境。但是，我國(guó)現(xiàn)階段的純水液壓傳動(dòng)控制技術(shù)并不成熟，還具有相對(duì)較大的完善空間，需要相關(guān)技術(shù)人員盡快推動(dòng)該技術(shù)的研究進(jìn)程，盡快使純水液壓傳動(dòng)控制技術(shù)得到大眾的認(rèn)可，促使該技術(shù)為農(nóng)業(yè)機(jī)械綜合效益的提升貢獻(xiàn)力量[8]。

除此以外，相關(guān)研究人員也必須結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)以及農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的使用要求，對(duì)純水液或液壓油能量介質(zhì)進(jìn)行合理選擇，確保其技術(shù)特點(diǎn)和使用要求高度一致，凸顯液壓傳動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的控制效率以及運(yùn)行穩(wěn)定性[9]。

3.4 加強(qiáng)研究液壓傳動(dòng)控制技術(shù)

隨著我國(guó)現(xiàn)代化液壓傳動(dòng)控制技術(shù)趨于成熟，其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用已經(jīng)是一種必然趨勢(shì)，其中，包括電子控制技術(shù)、純水傳動(dòng)技術(shù)等在內(nèi)的新技術(shù)使液壓傳動(dòng)控制技術(shù)在設(shè)備構(gòu)造以及性能設(shè)計(jì)方面取得了顯著的成果。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)人員應(yīng)聚焦于液壓傳動(dòng)控制技術(shù)的最新研究，從而不斷提升我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平。需特別注意的是，現(xiàn)階段的液壓傳動(dòng)控制技術(shù)有向高集成化發(fā)展的趨勢(shì)，這是和現(xiàn)代化液壓傳動(dòng)控制技術(shù)的系統(tǒng)調(diào)控需求相一致的[10]。

與此同時(shí)，相關(guān)研究人員必須立足現(xiàn)階段的技術(shù)水平，著力于提升液壓傳動(dòng)控制精度，盡可能確保其始終處于高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。若這一問題能夠真正得到有效解決，那么液壓機(jī)械傳動(dòng)控制技術(shù)的適用范圍將有望拓寬到農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的更多領(lǐng)域[11]。

目前，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制技術(shù)和傳統(tǒng)意義上的技術(shù)模式相比已經(jīng)出現(xiàn)了翻天覆地的創(chuàng)新改進(jìn)，具有突出的價(jià)值優(yōu)勢(shì)，因此液壓傳動(dòng)控制技術(shù)研究人員還需要根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械的實(shí)際使用需求，預(yù)測(cè)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)，有針對(duì)性地創(chuàng)新液壓傳動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，最終推動(dòng)液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制效率的全面提升。

4 結(jié)束語

綜上所述，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用問題已逐步引起人們的重視。由此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員和研究人員必須對(duì)其設(shè)計(jì)方式進(jìn)行合理優(yōu)化，保障農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行的可靠性，加速研究成果轉(zhuǎn)化，排除安全隱患問題，加快農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的智能化發(fā)展進(jìn)程。