機械設計制造中液壓機械傳動控制系統(tǒng)的應用

張 揚

（商丘職業(yè)技術學院，商丘 476000）

經(jīng)濟社會飛速發(fā)展，給我國工業(yè)機械自動化技術的應用帶來很大幫助，使其慢慢融入各項生產(chǎn)活動，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。自動化技術中，最具代表性的是液壓機械傳動控制系統(tǒng)。在實際應用過程中，它能夠獲得良好的使用效果，能促進資源的有效利用，提高資源利用率，達到最終的生產(chǎn)目標。

1 液壓機械傳動系統(tǒng)相關概念

1.1 系統(tǒng)基本原理

液壓機械傳動控制系統(tǒng)具有重要作用。想要從根本上保障液壓機械傳動控制系統(tǒng)處在液力平衡狀態(tài)，需了解內(nèi)部液體的主要特性，以發(fā)揮其最大的輔助作用。對于能量壓力的變化目標，重點需要匹配活塞尺寸，將壓力范圍作為基準，以達到控制的最終結(jié)果。該系統(tǒng)構成要素主要涉及動力元件、執(zhí)行元件和輔助元件3部分。第一，動力元件。動力元件的存在可以為系統(tǒng)運行提供幫助，使其功率一直保持在充足狀態(tài)，滿足系統(tǒng)需求[1]。液壓機械傳動系統(tǒng)的動力元件具有不可忽視性，發(fā)揮著重要作用，一般需設置相應的“齒輪泵”。第二，執(zhí)行元件。這一元件可以形成執(zhí)行泵等各類設備，可以將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。液體壓力屬于關鍵能源，短期內(nèi)可實現(xiàn)設備換向，能夠進一步控制液體流量，符合系統(tǒng)運行需求。第三，輔助元件。該元件的作用是實現(xiàn)動力與執(zhí)行元件的相互連接。實際應用過程中，需要確保3種元件能夠有機合作，提高系統(tǒng)運行的工作效率[2]。

1.2 系統(tǒng)組成

液壓機械傳動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要組成，如圖1所示。它主要包含兩大部分，一是軟件系統(tǒng)，二是硬件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)包含輸出模塊、編輯器以及儲存器等。全部硬件系統(tǒng)需要使用總線將其連接起來。軟件部分涉及用戶程序和系統(tǒng)程序兩部分。系統(tǒng)程序可以控制可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。用戶程序能夠結(jié)合現(xiàn)實需求，開展程序翻譯工作。PLC屬于軟件系統(tǒng)的核心控制部分，具有靈活性和普遍性，能夠有效利用儲存器，具有一定的程序編輯功能，可達到相關控制目的。具體控制需求變化時，改變相關程度就可實現(xiàn)優(yōu)化升級，以實現(xiàn)對不同對象的遠程控制。PLC不僅功能強大，而且具備良好的可靠性，加上操作和維護簡單，能夠有效提高系統(tǒng)的抗干擾能力。在液壓機械傳動系統(tǒng)中應用PLC，無論是系統(tǒng)應用還是系統(tǒng)發(fā)展，都可以提供技術支持[3]。

2 機械設計制造中液壓機械傳動控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點

關于機械設計制造工作，為了進一步掌握和分析液壓機械傳動控制系統(tǒng)，需要通過科學手段提高系統(tǒng)本身的運作能力。系統(tǒng)本身并非完美無缺，在具備優(yōu)勢的同時也存在一些缺點。

圖1 控制系統(tǒng)組成

2.1 控制系統(tǒng)的優(yōu)點

一是液壓機械傳動控制系統(tǒng)在適用性方面有著廣闊空間，一定程度上可以為我國設計制造業(yè)提供有力保障。該系統(tǒng)可以適用于很多領域和行業(yè)，尤其是機械冶金業(yè)，應用成果多。研究這一控制系統(tǒng)可知，系統(tǒng)本身運行功率小，且可以承擔較高壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)快速運行[4]。系統(tǒng)運行期間，集成作用良好，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和一體化等發(fā)展目標。二是液壓機械傳動控制系統(tǒng)與電子技術具有一定聯(lián)系，可以與其結(jié)合構建對應的工作聯(lián)系，即使空間很小也能完成主動執(zhí)行操作，確保操作更加準確，以達到良好的應用效果。現(xiàn)階段，液壓機械傳動控制系統(tǒng)的應用范圍在逐漸擴大，布置工作時靈活性高，有利于強化控制元件的應用效果。三是液壓傳動控制系統(tǒng)能快速做好負載調(diào)節(jié)工作。該系統(tǒng)的核心工作介質(zhì)為礦物油，潤滑效果良好，能延長機械本身的使用壽命，確保平穩(wěn)的直線運動，從而達到現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的要求[5]。

2.2 控制系統(tǒng)的缺點

一是系統(tǒng)應用過程中主體介質(zhì)一般是常見的礦物油，一旦發(fā)生泄漏，會對系統(tǒng)正常運行產(chǎn)生不良影響，某種條件下還會影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，導致制造與設計速度緩慢，給企業(yè)造成經(jīng)濟損失。二是液體本身性質(zhì)特殊，表現(xiàn)最明顯的是溫度。想要規(guī)避這一現(xiàn)象，系統(tǒng)操作者在機械設計中需重視液壓機械傳動控制系統(tǒng)應用，同時要合理控制溫度[6]。三是液壓源元件運作期間通常會出現(xiàn)金屬粉末，造成機械污染和故障。為了降低此類問題的發(fā)生率，操作人員應用前要先進行檢查，檢查其是否存在灰塵等不良現(xiàn)象，若是有，應立即清理。四是傳動控制系統(tǒng)當前應用還面臨一些問題。比如，我國液壓技術很多關鍵構成部件還需要采用國外液壓產(chǎn)品作為補充，同時與一些國家使用的產(chǎn)品存在很大不同。想要發(fā)展液壓技術，需要不斷提高我國的國際競爭力，不僅要彌補液壓技術領域缺陷，還要通過創(chuàng)新構建整體的發(fā)展目標，確保我國液壓產(chǎn)品及技術的核心競爭力，促進液壓技術在我國不斷優(yōu)化和完善，有效解決機械設計制造存在的不足[7]。

3 機械設計制造中液壓機械傳動控制系統(tǒng)的應用

3.1 在變速器中的應用

機械設計制造過程中，液壓機械傳動控制系統(tǒng)的變速器發(fā)揮著重要作用。作為關鍵部分之一，它具備良好的控制及應用效果，能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行。一般來說，液壓機械傳動控制系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性主要由定量馬達和變量泵兩個因素決定。同時，在運行過程中，系統(tǒng)發(fā)動機要保持相互分離的狀態(tài)。分離出的動力需根據(jù)離合器傳遞到液壓系統(tǒng)，并導入太陽輪。分離出的動力想要實現(xiàn)有機整合，要有效應用差動輪系部。還可以使用動態(tài)化調(diào)整控制馬達轉(zhuǎn)動的具體方向，確保液壓機械傳動系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，提高機械設計制造水平。比如，礦山裝載機使用液壓機械傳動系統(tǒng)，不但可以控制變速器運行，還可以控制斜盤角度，組件有離合器、變量泵以及液壓馬達等。如圖2所示，以開式液壓轉(zhuǎn)動回路為例，液壓馬達作為主要執(zhí)行機構具有不可替代性。通過差動輪系能夠合成機械液壓動力，還能實現(xiàn)自動換擋和變速，提高機械傳動效率，降低消耗。可見，在礦山機械設備中應用液壓機械傳動系統(tǒng)，有助于提高燃料經(jīng)濟性[8]。

圖2 開式液壓傳動回路

3.2 在系統(tǒng)控制中的應用

在機械工學裝置系統(tǒng)中，機械制造應用廣泛，能深度解析系統(tǒng)裝置用電效率，使得系統(tǒng)操作更加精確，進一步提高操作精確度。液壓系統(tǒng)控制精度既要關注控制系統(tǒng)，又要重視機械設計，因此需對兩者的工作環(huán)境進行綜合分析。從整體上看，將液壓控制和機械設計技術進行有機融合，可達到如塑性加工的效果。一般來說，塑性加工會因外力作用出現(xiàn)相應形變，但是加工材料在這種作用力下不會改變材料自身性質(zhì)。在這類工作中，應用液壓機械傳動控制系統(tǒng)具有一定優(yōu)勢，可確保加工產(chǎn)品品質(zhì)的同時降低成本，并簡化操作流程。此外，系統(tǒng)具有輕量化和高強度特征，與各類復雜器件的制作任務相符合[9]。

3.3 在液壓機械傳動技術方面的應用

液壓機械傳動技術應用于諸多領域，對其具有良好的促進作用。工業(yè)生產(chǎn)中，充分利用液壓機械傳動技術能夠提高系統(tǒng)的整體傳送效率。由于液壓控制系統(tǒng)具有重量輕、小型化以及集成度高等特點，能夠改善系統(tǒng)的整體功率損耗。另外，液壓機械傳動系統(tǒng)中因為鋼芯較大，能夠?qū)崿F(xiàn)任意方向旋轉(zhuǎn)，在某種條件下可以為機械工程相關工作提供輔助。所以，大部分建設機械領域中都會使用液壓機械技術。比如，在推土機、拖拉機等履帶式作業(yè)車輛中，經(jīng)常會使用液壓機械傳動系統(tǒng)，以保障機械高速行駛下的調(diào)速，滿足作業(yè)速度等自身需求，實現(xiàn)行駛阻力與馬達實際輸出特征之間的有機聯(lián)系，強化機械動力性能。此類車輛傳動系統(tǒng)參數(shù)設計需要考量輸出轉(zhuǎn)矩、輸出比以及液壓馬達增速等內(nèi)容。

3.4 其他場合的應用

面對計算機技術的進步和發(fā)展，將液壓技術與其結(jié)合，可以使液壓技術應用于各個領域。綜合運用這兩種技術，可以在不同場合確保高效且靈活地完成預期目標。與傳統(tǒng)機械傳動系統(tǒng)相比，液壓機械傳動控制系統(tǒng)在調(diào)整不同運行參數(shù)過程中更具便利性。以機械工業(yè)為例，液壓工業(yè)獲取的銷售產(chǎn)能占總體的3%以上，說明液壓工業(yè)具有重要地位。應用液壓機械傳動控制系統(tǒng)可以提高動力傳遞效率，保障功率輸出的恒定性和穩(wěn)定性。盡管這一構造比較簡單，但是功率高，加之配置鋼芯，可以為機械的正反方向運轉(zhuǎn)提供便利，使操作更加簡便。工程機械設備往往會應用到液壓技術，因此在機械設備中液壓機械傳動控制系統(tǒng)獲得了廣泛應用，能夠保障機械控制的靈活性。

比如，液壓機械傳動控制系統(tǒng)可應用于機床。對于液壓機械傳動系統(tǒng)來說，控制系統(tǒng)應用于工業(yè)機床，既具可靠性，又擁有很高的處理精度。一般而言，工業(yè)活動中無論是磨床砂輪還是工作臺，都會應用液壓傳動系統(tǒng)進行有效控制。在實際生產(chǎn)中，此類設備速度快，可以實現(xiàn)精確、高速移動。因此，使用液壓機械控制設備規(guī)劃機床的運動狀態(tài)，可確保其達到預期的速度與精度。此外，它可以實現(xiàn)更高層次的機床精確度，為各類生產(chǎn)活動創(chuàng)造良好條件，促進生產(chǎn)工作順利進行，降低成本，提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益。將液壓機械傳動控制系統(tǒng)應用于機床，還具有很強的可靠性，能夠避免操作出現(xiàn)各類問題，從而進一步實現(xiàn)安全生產(chǎn)。它也可以應用在數(shù)控車床中，達到高效驅(qū)動的目標，確保各種元件正常工作[10]。

4 結(jié)語

為了實現(xiàn)液壓機械傳動控制系統(tǒng)的有效應用，要樹立現(xiàn)代發(fā)展理念，掌握液壓機械傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的相關概念，結(jié)合實際，在機械設計制造中積極應用液壓機械傳動控制系統(tǒng)，從而為各項生產(chǎn)工作提供幫助，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，促進機械設計制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。