液壓機自動調速機構

李國贛 陳新華

摘要：在不同工況中液壓機運作速度需要得到調節，但以往液壓機并不具備自動調速功能，往往需要人手動控制，實際操作比較繁瑣，因此為了解決這些問題有必要對液壓機自動調速機構進行研究。對此本文研究中將闡述液壓機自動調速機構的設計方案，利用自動調速控壓裝置及配套調速控制方法來實現自動調速，文中將分析具體設計方法與控制方法。

關鍵詞：液壓機;自動調速機構;調速控制

0.引言

液壓機的主要功能是利用液體來形成壓力，這樣人們可以利用這種壓力對某種事物進行擠壓，或單純的施加壓力，此舉可起到加工或臨時控制作用，因此液壓機是相關生產活動中非常重要的機械設備。但在不同工況中，實際活動需要的壓力存在差異，若液壓機給予的壓力過大或者過小都會造成負面影響，因此如何根據實際需求對液壓機壓力進行控制就成為了一項值得思考的問題，而在液壓機壓力大小與運作速度大小之間的關系上可知，運作速度越大/小，則壓力越大/小，說明設計一個自動調速機構就能夠實現液壓機壓力自動化控制，對此進行研究具有一定現實意義。

1.自動調速機構設計方法

1.1總體方案

本文液壓機自動調速機構主要由無刷電機驅動機構、擠壓機測速限位機構、速度限位機構、同步帶輪減速機構以及控制系統組成，其中無刷電機驅動機構安裝于擠壓機調壓閥附近空位，且在兩者中間位置安裝了同步帶輪減速機構，借助該機構將無刷電機驅動機構、擠壓機調壓閥連接。隨后將速度限位裝置安裝于同步帶減速裝置同步帶左右兩端，并讓擠壓測速限位機構的可動端與液壓機可動端全面連接。最終為了實現自動化調速，設計中還安置了控制系統。

1.2控制執行層設計

自動調速機構的控制功能主要由控制構件，因此這些控制構件所組成的單元既為控制執行單元，在設計架構的層次劃分上也被成為控制執行層。本文設計中控制執行層主要與控制指令通信層緊密連接，且兩者之間存在交互關系，即控制執行層可以將控制執行情況發送到控制指令通信層，而控制指令通信層可以向控制執行層發送指令，促使控制執行層執行指令，實現自動調速。在控制執行層設計方法上，首先以無刷電機驅動機構、擠壓機測速限位機構、速度限位機構、同步帶輪減速機構為基礎，依照總體方案設計形式進行安裝、組合，這樣在無刷電機驅動機構的運作下可使液壓機得到動力，隨之開始運作，同時也給擠壓機測速限位機構、速度限位機構、同步帶輪減速機構提供動力，其次通過擠壓機測速限位機構的運作，將實時獲取液壓機當前運作速度，獲取信息將發送到通信層中，并由通信層將信息傳輸給控制終端，而控制終端會根據預設標準對實際速度信息進行判斷，若實際速度不符合預設標準，則會對速度限位機構進行控制，即根據實際速度信息與預設標準之間的差值確認控制參數，隨后參數會通過通信層發送給速度限位機構，促使速度限位參數依指令而變化，由此對同步帶輪減速機構進行控制，促使同步帶輪減速機構的運作速度保持在當前標準化的速度限位數值上，這樣就成功執行自動控制指令[1]。

1.3控制指令通信層設計

可以將控制指令通信層視為本文設計方案中的中間層，其坐落于控制執行層與控制終端之間，間接將兩者連接，具體功能見上文（1.2控制執行層設計）。在設計中主采用信號通信技術來實現通信，大體可分為兩個步驟：（1）因為在控制執行層當中擠壓機測速限位機構是負責獲取信息的部件，所以將其作為通信層的一端，主要負責發送速度載信息信號，設計中主要在擠壓機測速限位機構的電路中安置信號通信裝置即可;（2）考慮到信號通信裝置是安置在擠壓機測速限位機構電路中的，因此其傳輸的初始信號格式為電信號，這種信號格式屬于控制終端不可讀取格式，說明必須對信號格式進行轉換，對此在通信中間安置了換能器，該裝置可以將電信號展轉換為脈沖信號，由此控制終端即可進行讀取，隨后作出判斷，并生成指令[2]。

1.4控制終端層設計

控制終端層是自動調速機構的最高層，主要功能在于依照標準判斷實際速度，再根據速度差值生成指令，借助通信層實現液壓機自動化控制。控制終端層主要由微機系統來實現，在微機系統上設計控制軟件，同時做好預設標準設置，控制軟件具有數據展示功能，能夠將從通信層傳輸而來的實時信息（實時信息既為液壓機當前運作速度）繪制成數據曲線圖，根據曲線圖可知液壓機當前速度是否符合標準、控制指令是否被執行、控制指令執行情況，根據這些信息，控制終端層可以進行自主判斷。同時考慮到某些需要人工介入控制流程的情況，在控制終端層控制軟件設計中設置了人工操作模式，該模式屬于備用運作模式（自動化控制模式為默認運作模式），人工可以通過微機系統的組合鍵來實現模式切換，在人工操作模式下控制終端層不會生成控制指令（其他功能繼續自動運作），完全由人工設定，待人工不需要操作時，再次使用組合鍵即可切換到自動運作模式，或者系統在一分鐘內未接收到任意人工操作指令，會自動切換運作模式。

2.自動調速機構測試

為了校驗本文所設計的液壓機自動調速機構的有效性，下文將結合案例進行實際測試，具體內容如下。

2.1測試案例

考慮到測試結果的實際性，先進行測試案例選型，對此為了體現本液壓機自動調速機構泛用性，選擇了一種比較常見的液壓機。

2.2測試方案與結果

在所選液壓機基礎上，依照以上（1.自動調速機構設計方法）方案進行了改造，并進行了初步運作測試，結果顯示改造后該液壓機速度可控，說明以上方法至少具備調速控制功能。而為了進一步了解自動調速機構的性能，還需要進行下一步測試，即首先設置測試指標（見表2），其次進行為期24h的自動化控制運作，同時依照指標對系統自動化控制運作成果進行統計，以便后續分析，最后可以將液壓機運作速度上調，使其超過預設標準，隨之再次開啟自動調速機構，觀察其是否能夠準確無誤的對當前速度進行合理控制。依照測試方案進行了測試，結果顯示本液壓機自動調速控壓裝置及控制方法表現良好，可實現速度與壓力的自動化控制，過程順暢無異常，具有一定應用價值。

3.結語

綜上，本文提出了一種液壓機自動調速機構設計方案，依照該方法得到了自動調速機構，文中對設計方案進行了詳細的闡述，介紹了機構的基本運作原理。隨后為了校驗本液壓機自動調速機構的實效性進行了測試，測試所采用的液壓機屬于常見液壓機，因此若本液壓機自動調速機構在該液壓機上應用有效，就說明機構泛用性良好，可以應用于多個領域，對此依照測試結果可知，在各項測試指標上本液壓機自動調速機構表現良好，全面達標，實際應用中可起到實現自動控制，保持產品生產的一致性，提高產品合格率與生產效率的作用。

參考文獻

[1]于英剛，許洪剛，張華，等.直流調速總線系統在機械壓力機上的應用[J].鍛壓裝備與制造技術，2014，49（004）：58-60.

[2]王坤宋.電機調速與伺服驅動技術在壓力機中的運用[J].經濟技術協作信息，2019（11）：79.