試論機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)

岑名熹

摘要：隨著我國機(jī)械制造水平的不斷發(fā)展，制造了大量功率和容量要求較高的計(jì)算設(shè)備，其中液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)是一種新型傳動(dòng)技術(shù)，其已廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造等領(lǐng)域，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平起到關(guān)鍵性作用。這種傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要采用液體作為介質(zhì)進(jìn)行相關(guān)傳動(dòng)控制，可有效提高機(jī)械的工作效率和能源利用率。因此本文主要對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行闡述，并分析了該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況和存在的問題。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造；液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2016）009-000-02

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)是一種流體傳動(dòng)與控制技術(shù)有效結(jié)合的先進(jìn)技術(shù)，其主要包括動(dòng)力元件、液壓元件、控制元件和液壓輔助元件[1]。該系統(tǒng)采用液體作為能量傳動(dòng)以及控制的有效介質(zhì)，并由元件回路控制對(duì)能量進(jìn)行傳遞。目前該系統(tǒng)已在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域已離不開液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的大量使用，其也促使機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，因此研究液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的實(shí)際應(yīng)用情況意義重大。

一、液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)可以歸納為以下4點(diǎn)：首先是功率高，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要由動(dòng)力元件、液壓元件、控制元件和液壓輔助元件等組成。與傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)相比，這種系統(tǒng)的液壓機(jī)械傳動(dòng)功率相對(duì)較大，同時(shí)這種系統(tǒng)引入了微電子技術(shù)，使得該系統(tǒng)的功能集成化程度高，可在較小空間內(nèi)達(dá)到功率有效控制。其次是小型化，這是由于液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的各元件高度集成化的特點(diǎn)，使得該系統(tǒng)小型化、輕質(zhì)化發(fā)展。同時(shí)由于系統(tǒng)內(nèi)部各元件的相互協(xié)作性較好，也使得該系統(tǒng)可操作程度高，可針對(duì)不同的工作要求進(jìn)行有效的液壓機(jī)械傳動(dòng)。接下來是穩(wěn)定性好。這種液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用可將機(jī)械工作過程中產(chǎn)生的熱量通過液壓油流動(dòng)傳遞，可有效降低系統(tǒng)溫度，避免系統(tǒng)局部過熱的情況，進(jìn)而保證機(jī)械的使用穩(wěn)定性。同時(shí)由于上述原因，該系統(tǒng)也可用于低速重載條件的液壓機(jī)械傳動(dòng)。最后是自動(dòng)換擋功能，為了使得操作人員根據(jù)相關(guān)要求對(duì)機(jī)械進(jìn)行簡便靈活操作，提高機(jī)械工作效率，可使用這種液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自動(dòng)換擋功能，可根據(jù)實(shí)際工作條件和機(jī)械運(yùn)行要求的不同進(jìn)行有效的擋位自動(dòng)調(diào)節(jié)，方便操作人員進(jìn)行工作裝置的操作，不要考慮擋位操作的問題，可降低機(jī)械工作中的操作失誤概率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體機(jī)械的工作效率。

2.液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)主要包括以下5個(gè)方面：首先是液壓系統(tǒng)漏油問題，這是液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的重要缺點(diǎn)之一，其嚴(yán)重影響整個(gè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正確性。這種液壓系統(tǒng)漏油問題使得液壓機(jī)械傳動(dòng)的傳動(dòng)比率波動(dòng)性大，達(dá)不到相關(guān)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制要求，嚴(yán)重影響液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和傳動(dòng)控制的正確性，該缺點(diǎn)也會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)械工作狀態(tài)造成不利效果，使得機(jī)械工作效率低，同時(shí)由于這種原因，該系統(tǒng)不適宜長距離傳動(dòng)。其次是溫度變化問題，通常系統(tǒng)內(nèi)的溫度變化會(huì)直接影響到系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性。這種液壓機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)溫度要求較高，當(dāng)系統(tǒng)溫度升高時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的液體粘度發(fā)生變化，使得系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性也隨之改變，進(jìn)而影響機(jī)械的工作穩(wěn)定性。因此該系統(tǒng)運(yùn)行過程中應(yīng)對(duì)溫度變化進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，防止機(jī)械運(yùn)行因溫度變化造成的偏差問題。再次是故障的檢查和排除難度大，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的故障檢查和排除工作量和難度較大。該系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，液壓元件運(yùn)行產(chǎn)生的金屬粉末容易引起機(jī)械設(shè)備故障問題，而系統(tǒng)外的粉塵的大量附著到機(jī)器設(shè)備上，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。對(duì)于系統(tǒng)而言，這些金屬粉末和粉塵通常是不可避免，其也增加了故障的檢查和排除工作量和難度。最后是清掃工作，實(shí)際運(yùn)行時(shí)，液壓機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)容易由于一些外界因素干擾，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行結(jié)果得不到保障，因此需要在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行前進(jìn)行全面的清掃工作，盡可能的避免外界因素對(duì)系統(tǒng)的干擾。

二、液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造中的具體應(yīng)用

1.液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

根據(jù)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的高度集成化特點(diǎn)，其可有效滿足不同行業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的規(guī)模、功率、精度和工作效率的嚴(yán)格要求。而小型化、輕質(zhì)化的特點(diǎn)也使得該系統(tǒng)可應(yīng)用在不同施工環(huán)境和施工條件。在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，液壓機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)自身特點(diǎn)有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)的不足，同時(shí)該系統(tǒng)的大量應(yīng)用可降低機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的難度，提高機(jī)械制造精度和縮短制造周期。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)將自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)際應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，其可加快機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的自動(dòng)化進(jìn)程，同時(shí)自動(dòng)化也是未來機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的研究開發(fā)的重要方向[2]。這種應(yīng)用可有效控制產(chǎn)品質(zhì)量以及提高生產(chǎn)效率，實(shí)際滿足機(jī)械產(chǎn)品的行業(yè)需求。目前液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用在國防、農(nóng)業(yè)、冶金和煤礦等眾多行業(yè)。

2.液壓傳動(dòng)無級(jí)變速器

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可采用液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)其速度的有效控制，也就是無級(jí)變速技術(shù)。一般而言，該液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行需要使用變量泵以及定量馬達(dá)。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)將動(dòng)力分離，其中一部分順著離合器傳送給行星架，而另一部分則是經(jīng)過液壓系統(tǒng)到達(dá)太陽輪，這兩部分動(dòng)力通過差動(dòng)輪系部分進(jìn)行有效合成后，再通過差動(dòng)輪系的齒圈對(duì)外輸出。通常實(shí)際機(jī)械工作前需要斷開離合器C1，同時(shí)閉合C2，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的全部動(dòng)力進(jìn)入液壓系統(tǒng)，從而保證機(jī)械的正常啟動(dòng)。而機(jī)械實(shí)際工作時(shí)，離合器C1閉合而C2斷開，采用控制系統(tǒng)將液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速降至0，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的所有動(dòng)力通過機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行有效傳遞，其可提高機(jī)械工作過程中的動(dòng)力傳遞效率，并對(duì)系統(tǒng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行合理調(diào)整，進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)械工作的輸出速度，保證系統(tǒng)在不同速度下的正常運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的無級(jí)變速。目前這個(gè)液壓傳動(dòng)無級(jí)變速器已實(shí)際應(yīng)用在裝載機(jī)和推土機(jī)上，該裝置運(yùn)行效果良好，可大量應(yīng)用在工程機(jī)械領(lǐng)域。

3.純水液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)

目前機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域中，純水液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)是液壓傳動(dòng)技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，該系統(tǒng)是科技進(jìn)步和環(huán)境保護(hù)的結(jié)合產(chǎn)物，其是一種新型的液壓傳動(dòng)技術(shù)，其采用純水作為能量傳動(dòng)以及控制的有效介質(zhì)，這是該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)。與液壓油相比，純水價(jià)格便宜、制備簡單以及來源廣泛，可有效降低企業(yè)的運(yùn)營成本，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。冶金、煤礦等特殊行業(yè)，對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)要求較高，常規(guī)的液壓油泄漏容易引起火災(zāi)，這嚴(yán)重威脅著企業(yè)的安全運(yùn)營，而純水具有良好的阻燃性，可防止液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)液壓油泄漏引發(fā)的安全問題。與礦物型的液壓油相比，純水的壓縮系數(shù)較低，使得純水的壓縮損失相對(duì)較少。同時(shí)常規(guī)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的液壓油泄漏問題，會(huì)對(duì)水體和土壤造成嚴(yán)重的污染，這也制約著冶金、煤礦等行業(yè)綠色化、可持續(xù)化發(fā)展，而采用純水液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)，其可造成的環(huán)境污染程度較低。

目前純水液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)已在一些行業(yè)得到實(shí)際應(yīng)用，該系統(tǒng)污染小、成本低等特點(diǎn)符合我國相關(guān)行業(yè)環(huán)境保護(hù)要求，其也是常規(guī)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的代替技術(shù)，因此純水液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)作為機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域中的熱點(diǎn)研究對(duì)象，該系統(tǒng)的研究開發(fā)以及實(shí)際應(yīng)用前景廣闊。

三、液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用存在的問題

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)采用的技術(shù)成熟度的不斷提高，也促使著該系統(tǒng)在諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，尤其是在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，其不僅可以降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也可有效控制相應(yīng)的企業(yè)運(yùn)行成本。但是當(dāng)前系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用還存在一些問題，其中較為突出的問題是當(dāng)前我國液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)使用的各種元件基本需從國外進(jìn)口，如動(dòng)力元件、液壓元件、控制元件和液壓輔助元件等[3]。與發(fā)達(dá)國際相比，我國制造的元件在強(qiáng)度和精度方面均較為落后，而系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)需要這些元件的相互協(xié)作才能完成相關(guān)工作，因此這些元件的質(zhì)量嚴(yán)重影響著整個(gè)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的完善性和功能性。如這些元件的質(zhì)量達(dá)不到相關(guān)要求，可能造成系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定和低功能性。因此為了實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在各領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，需要對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的各種元件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，并通過國外技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新，保證相關(guān)元件的強(qiáng)度和精度達(dá)到系統(tǒng)要求，有效提升相關(guān)元件的功能性和適應(yīng)性，優(yōu)化和改善液壓機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而帶動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域和相關(guān)領(lǐng)域的深入發(fā)展。

四、結(jié)語

通過本文對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的闡述，以及該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況和存在的問題的分析來看。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)作為一種新型的液壓傳動(dòng)技術(shù)，其可有效的提高機(jī)械的工作效率和能源利用率，保證機(jī)械工作質(zhì)量以及實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效提升。目前該系統(tǒng)已在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是應(yīng)用過程中仍存在一些問題，隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)的不斷完善以及這些問題的及時(shí)處理，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。

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