工程機械液壓系統設計及改進分析

摘要：如今，液壓機械裝置在工程機械制造行業，體現出減輕工人勞動力，提高生產效率水平，動作安全可靠等優勢，在提高企業經濟效益方面發揮了重大的作用。然而，在液壓系統日常運行中，液壓系統回路保壓成效的高低和保壓器件的挑選存在一定聯系。因此，依據多年在液壓輪胎硫化機液壓系統的維護和設計經驗，總結歸納單向閥、液控單向閥、蓄能器三類保壓器件的維持壓力成效，并針對其存在的問題提出對應的解決對策。

關鍵詞：工程機械;液壓系統;設計改進

1概述

液壓系統在工程機械設備的運行過程中具有十分重要的作用，在某個階段內液壓系統需要保持一定的工作壓力才能正常工作。例如，子午線液壓輪胎硫化機采用液壓系統作為其主要的運動部件動力源，是液壓輪胎硫化機的重要組成部分，液壓系統的可靠性、穩定性、控制精度能力、加壓保壓能力對硫化機的整機性能有著至關重要的影響。其中工程機械設備的液壓系統保壓設計中，最常見的設計方法是使用泵卸荷回路和多缸系統，即缸保壓回路滿足工程機械設備運行過程中的保壓需求。通過對工程機械設備進行研究發現，液壓系統的回路保壓效果，與保壓元件質量之間的關系十分緊密，保壓元件質量越好，回路的保壓效果也越好。因此，根據作者近幾年的液壓系統維護和設計的經驗，發現單向閥、液控單向閥、蓄能器三種保壓元件的保壓效果最好，對工程機械的液壓系統有最大作用。

2工程機械液壓傳動和控制系統分析

液壓系統功率一般包含了流量和壓力數值，液壓閥對液壓站輸出能量進行分配和調節，將液壓站電機輸出的機械能轉化為液壓能，形成液壓系統能源，液壓油缸將液壓能轉化為機械能，通過液壓泵的驅動電機的轉速等，實現工程機械的動力控制，節能控制以及作業效率控制等。液壓系統工作的時候，負載決定了壓力大小，系統對外負荷的響應，對液壓系統流量產生一定的影響。例如，液壓輪胎硫化機在一次輪胎硫化過程中，在最佳硫化工藝條件下，需要開合模運動、加壓缸加壓運動，中心機構上/下環運動、裝/卸胎機械手升降運動以及活絡模驅動裝置運動的協同配合。其中在開合模等運動過程中，存在速度與加速度變化，需要在壓力控制和流量控制之間順利且快速的轉換。此時作為一種大功率工程機械，在連續運動過程中，作業負荷逐漸變大，而此時液壓控制系統根據液壓輪胎硫化機各個動作順序，按需提供壓力和能量，保證了各個動作都能在傳動和控制系統中實現大范圍的調速，最終實現良好的系統穩定性。

3工程機械液壓系統的集成控制改進分析

為了響應我國節能減排政策要求，工業液壓也向著節能方向轉型。而變頻油泵系統和電液伺服系統就能滿足節能效果，開始越來越多地被銅擠壓機械、鋁擠壓機械、塑膠機械、紡織機械、化工機械等機械行業重視和使用。變頻器通常工作于開環控制，而伺服是一個閉環控制系統。其實變頻只是伺服的一個部分，伺服是在變頻的基礎上進行閉環的精確控制從而達到更理想的效果。在我國變頻多用于空調，在成本上得到控制，而為了最大的節能效果和響應速度多采用伺服控制。

時通過對液壓泵流量的控制，實現對排量的控制。能量上經過二次調節之后，實現對液壓泵的各個液壓回路的并聯，經過絕對值的計算，顯示的數值表明，由于液壓發生壓力變化較大，采用流量控制的方法，通過改變液壓泵的排量，實現對泵速的調控。這種控制方式可以分為泵控和閥控兩種。前者是通過調節液壓泵的斜盤和傾角，推動系統內的元件進行運行。后者是通過改變并聯回路，幫助系統實現流量的控制，多余的流量經過控制閥回油箱，將不做功的流量加以減少，改變液壓閥的開度，通過電磁鐵推動閥芯進行移動，使得液壓閥的電磁鐵響應頻率提高到20赫茲左右。此時經過調速方式的優勢互補，實現了較為理想的流量控制方式。根據操作信號，實現執行機構的速度控制，采用液壓系統，經濟性和響應速度同時維護的方法，在流量負流量負載敏感控制等方面實現最好的控制。

在正流量控制方式上，液壓泵和液壓閥的開度受到操作性和控制，提高了液壓系統的響應速度。而主閥上的壓力不但與操作信號有關，還有外負載有關。針對快速響應特性不高的情況，工程機械采用單純的泵控系統，以獲得更好的經濟性。而使用對快速要求不高的工程機械，如小型挖掘機等可以采用單純的閥控系統，以獲得更好的快速性。伺服油泵可以在低速下啟動，能適應電液伺服系統快慢速、高低壓、正反轉、快速切換的工況，電液伺服泵的出現改變了我國伺服液壓系統長期依靠日本、德國產品的局面，對整個液壓行業的節能減排做出了巨大貢獻。由電液伺服驅動器、三相交流永磁同步電機、高性能專用伺服泵、壓力傳感器等幾部分可組成HES電液伺服節能系統。采用矢量控制+弱磁控制+專用PID控制算法，能精準控制整個工作過程所需的壓力與流量，消除高壓節流的能源損耗，達到節能省電的效果，同時降低系統油溫，最高節能率達65%，平均節能率30%以上。

機械液壓系統的改進，采用流量控制方法，通過液壓閥的開度控制和流量控制，實現對液壓系統的運行方式的改進，泵控和閥控方式解決了經濟性和快速性的問題。在精確性的問題上，通過強化工業用電子泵設備的運行采用閉環電子控制，滿足工程機械液壓泵的精確流量控制需求。

4液壓系統蓄能器安裝的注意事項

蓄能器是一種能量儲蓄裝置，在液壓系統中的起到的作用至關重要，為確保液壓系統的工作穩定性，必須合理選擇蓄能器型號并正確安裝。首先應注意，蓄能器在安裝時要把握油口的方向，即油口要向下，采用的是垂直安裝方法。其次，蓄能器在安裝時要注意位置的放置，即要盡量靠近振動源頭的地方，以吸收脈動、緩和沖擊，減少因振動造成的損失。最后，蓄能器安裝的位置要盡量避免散發熱氣的地方。

5結語

通過工程機械液壓系統進行多次不斷的分析和論證，優化設計思路，以尋求更加完善和先進的設計方式，從而不斷的提高工程機械的穩定性、可靠性。當前隨著液壓技術在工程機械等行業快速發展和廣泛應用，為機械發展帶來了更加廣闊的空間。總之，工程機械的液壓系統控制原理多種多樣，需在不斷的分析和論證中發現、探索和改進，最終尋求一種最為適用的方法。

參考文獻：

[1]淺析工程機械液壓系統清潔度控制方法[J].邵旋.南方農機.2019.

[2]工程機械液壓系統的現場故障診斷與維修技術研究[J].許建偉.自動化與儀器儀表.2018.

（作者單位：巨輪智能裝備股份有限公司）

作者簡介：洪暉（1990—）;男;學歷：本科;研究方向：現主要從事液壓輪胎硫化機設計制造及智能化研發等。