機械液壓系統(tǒng)的可靠性設計探究

楊鳳

文章編號：2095-6835（2016）17-0133-01

摘 要：機械液壓系統(tǒng)是工業(yè)產品中常用的一種重要系統(tǒng)。隨著現代化機械工程技術的快速發(fā)展，有些機械液壓系統(tǒng)利用液壓回路的特性與計算機系統(tǒng)的有機結合，有效提高了機械設備的節(jié)能效果和運行效率。這在很大程度上提高了機械元件的智能化和自動化。簡要分析了機械液壓系統(tǒng)設計控制的相關內容，闡述了機械液壓系統(tǒng)的可靠性設計，以期為日后的工作提供參考。

關鍵詞：機械液壓系統(tǒng)；可靠性設計；機械工程技術；液壓回路

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.133

近年來，各類工程機械快速發(fā)展，液壓技術的應用范圍越來越廣，機械液壓系統(tǒng)的可靠性設計會直接影響整機的運行狀態(tài)。在進行機械液壓系統(tǒng)的可靠性設計時，應綜合考慮機械液壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)，根據相關設計要求實現工程機械產品的安全、可靠運行。

1 機械液壓系統(tǒng)設計控制

在設計機械液壓系統(tǒng)時，很多設計師只關注機械或者液壓系統(tǒng)的使用性能，而忽視了整個系統(tǒng)的智能化、自動化、節(jié)能化和高效性等。這給機械液壓系統(tǒng)設計造成了較大的局限性。所以，應加強對機械液壓系統(tǒng)的設計控制，具體注意以下幾點。

1.1 液壓系統(tǒng)結構

機械液壓系統(tǒng)的結構非常復雜，多泵運行，通過多種工作回路供油。根據機械液壓系統(tǒng)輔助工作回路的發(fā)動機功率系數和最大輸出功率、工作回路可利用功率、功率消耗等，可以推斷出實際功率的利用值，由其組成機械液壓系統(tǒng)的基本運行參數，從而解決系統(tǒng)的恒功率控制問題，即計算機控制和機械控制。機械液壓系統(tǒng)是一種開環(huán)控制系統(tǒng)，在運行過程中，往往需要檢測機械液壓系統(tǒng)的響應結果，從而快速啟動機械液壓系統(tǒng)，自動消除或者控制外界因素對其的影響。

1.2 液壓系統(tǒng)原動力特性

機械液壓系統(tǒng)原動力主要依靠電動機和發(fā)動機，比如柴油機泵組，導致發(fā)動機與泵組無法匹配。因此，相關設計人員應全面熟悉機械液壓系統(tǒng)的工作原理，設計多條工作回路，從而有效提升機械液壓系統(tǒng)的功率利用值。考慮到工程機械運行環(huán)境比較惡劣，所以，機械液壓系統(tǒng)原動力必須具有沖擊和壓制波動的抵抗能力，保持機械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定、動態(tài)運行。根據機械液壓系統(tǒng)的工作特性，在特性曲線上表現全部負載，加強系統(tǒng)的運行研究，分析發(fā)動機與泵組無法匹配的原因，以保障機械液壓系統(tǒng)的安全運行。

1.3 工作特性

根據機械液壓系統(tǒng)發(fā)動機油門的位置函數，考慮到最大功率輸出點和油門發(fā)動機的設計，機械液壓系統(tǒng)設計應采用輸入模式，保障各個輸入模式的目標轉速，使機械液壓系統(tǒng)在使用過程中保持良好的效能。機械液壓系統(tǒng)工作特性應結合機械產品的具體需求，合理選取最大功率模式，設置合適的輸出模式，并且機械液壓系統(tǒng)應由輸出模式選擇開關、輔助工作回路油泵、主工作泵、減壓閥、電位計、傳感器和控制器等元件組成。

1.4 負荷波動

考慮到機械液壓系統(tǒng)的運行環(huán)境比較惡劣，其運行壓力很容易出現較大的波動。因此，在機械液壓系統(tǒng)設計方案中，要注意消除負荷波動因素。經過大功率負荷以后，根據主工作油泵的輸出流量、輸出壓力和輸出功率，保持輸出流量和輸出壓力的穩(wěn)定性，使泵組與發(fā)動機良好匹配，避免在極限工況下發(fā)動機發(fā)生熄火故障。

2 機械液壓系統(tǒng)的可靠性設計

2.1 電液比例減壓閥設計

電液比例減壓閥設計的重點是精度和速度控制。與普通液壓閥相比，雖然機械液壓系統(tǒng)的應用功能更加完整，但是，存在信號不足的情況，這會直接影響比例閥的驅動。因此，在機械液壓系統(tǒng)可靠性設計中，對于電液比例減壓閥，要安置配套的電子放大器，增強控制器的輸出信號。同時，機械液壓系統(tǒng)為了保持恒定的電磁引力，要根據比例磁鐵恒定氣隙計算電流平均值。為了保證負載力和電磁力的平衡性，應充分發(fā)揮電液比例閥結構簡單、響應速度快等優(yōu)點，優(yōu)化斬波頻率、線圈電阻、靈敏度、重復精度、滯環(huán)、線圈電阻、電源和最大流量等基本參數。

2.2 主油泵設計

機械液壓系統(tǒng)主油泵包括2個串聯閉式泵，結合控制泵連接桿腔泵送狀態(tài)，根據2個出口的連接狀態(tài)，可以適當調整泵送系統(tǒng)的泵送狀態(tài)，比如高壓低速泵送狀態(tài)或者低壓高速泵送狀態(tài)。同時，內嚙合齒輪泵和主油泵后側線路串聯，通過主油泵吸油泵有效、穩(wěn)定地補油。另外，工程機械的運行時間比較長，作業(yè)強度較高，往往會出現回路油溫較高的情況。通過內嚙合齒輪泵的高效吸油特性交換冷熱液壓油，結合主油泵的工作原理，泵送開關啟動以后，利用繼電器的記憶功能實現位移控制、導油和通電。機械液壓系統(tǒng)輸出部分液壓油以后，啟動蓄能器和齒輪泵，防止出現吸油腔吸空的問題，并且主油泵設計應優(yōu)化齒輪泵溢流閥壓力、輸出排量范圍、控制壓力范圍等。

2.3 硬件設計

機械液壓系統(tǒng)硬件設計的關鍵就是控制器，以模擬量方式有效控制機械液壓系統(tǒng)的邏輯，接著正確處理和運算數據，設定電位計輸出信號的轉速，然后經過處理輸入控制器。模式轉換信號、壓力開關信號可以直接進入輸入控制器。結合控制器的運行狀態(tài)，對信號進行統(tǒng)計處理，利用功率、光電隔離和分頻方法，經過轉速傳感器、發(fā)動機和比例閥的處理，最后輸入控制器。控制器是整個機械液壓系統(tǒng)電控部門的關鍵元件，它直接決定了硬件系統(tǒng)的使用性能。對于內部CPU模塊，最好設置微處理器，降低機械液壓系統(tǒng)的運行功耗，確保其安全性和實用性。同時，控制器必須滿足抗電磁干擾、防震、防水、耐高溫等需求，設計1個CAN-BUS 總線接口、1個模擬量輸出點、3個開關量輸出點、2個轉速輸入點、6個開關量輸入點和4個模擬輸入點，而且還必須控制存儲量容量、開關量最大電流、電位計電源電壓、輸入端頻率范圍和模擬量輸入電壓范圍等。

3 結束語

機械液壓系統(tǒng)設計應考慮多方面因素，在可靠性設計方面進行優(yōu)化和改進，以滿足機械產品的優(yōu)勢需求，不斷提高機械液壓系統(tǒng)的可靠性設計水平。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕