談工程機(jī)械液壓技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)

賈朝宏

【摘要】工程機(jī)械液壓控制技術(shù)最主要的優(yōu)點(diǎn)是所占內(nèi)存小，不會(huì)對(duì)工程機(jī)械本身產(chǎn)生壓力，另一優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用時(shí)極其方便快捷。這些顯著優(yōu)點(diǎn)源于其內(nèi)部錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，使得液壓控制技術(shù)擁有非常高的自動(dòng)化程度，相關(guān)的操作也被最大程度簡(jiǎn)化，因此這項(xiàng)先進(jìn)的液壓控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械當(dāng)中。

【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械? 液壓控制? 自動(dòng)化程度

一、工程機(jī)械液壓控制技術(shù)的特點(diǎn)

工程機(jī)械液壓控制技術(shù)的特點(diǎn)是源于其內(nèi)部錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，使得液壓控制技術(shù)擁有非常高的自動(dòng)化程度，相關(guān)的操作也被最大程度簡(jiǎn)化，因此這項(xiàng)先進(jìn)的液壓控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械當(dāng)中。然而，先進(jìn)的液壓控制技術(shù)能否在應(yīng)用的時(shí)候?qū)こ虣C(jī)械產(chǎn)生安全保障，這也是需要深究和解決的問(wèn)題，因此，相關(guān)技術(shù)工作人員將液壓技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)用于工程機(jī)械時(shí)，需要進(jìn)一步做好功課，充分了解液壓系統(tǒng)的性能，并能在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)解決，做好平常維修與養(yǎng)護(hù)，使其工作能夠保持在最佳狀態(tài)。

二、水作為液壓介質(zhì)傳動(dòng)技術(shù)

隨著新生材料的發(fā)展及高精密加工技術(shù)的不斷成熟，目前已基本解決了純水液壓傳動(dòng)泄露量大、自潤(rùn)滑差及腐蝕等問(wèn)題。19世紀(jì)初，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始了水壓傳動(dòng)技術(shù)及水壓元件的研究并設(shè)計(jì)研制出一些高端水壓元件;我國(guó)水壓傳動(dòng)研究起步較晚。美國(guó)一家公司采用純水代替礦物油作為傳動(dòng)介質(zhì)進(jìn)行研究，取得了階段性的成果，現(xiàn)已將此研究成果成功應(yīng)用到道路清掃車(chē)的側(cè)刷和臥刷驅(qū)動(dòng)、垃圾料箱的傾卸及箱門(mén)的關(guān)閉等液壓系統(tǒng)上。純水液壓傳動(dòng)技術(shù)必將給工程機(jī)械液壓技術(shù)帶來(lái)新的變革。

傳統(tǒng)工程機(jī)械產(chǎn)品液壓系統(tǒng)用到的介質(zhì)都是液壓油，液壓油作為傳統(tǒng)的液壓傳遞介質(zhì)，有著粘度高、自潤(rùn)滑性好、不易生銹、功率重量比大等優(yōu)點(diǎn);但是液壓油價(jià)格較高、不同工程機(jī)械產(chǎn)品工作一定時(shí)間后需要換油保養(yǎng)，對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重。純水作為新興液壓傳遞介質(zhì)有著價(jià)格低、來(lái)源廣泛、環(huán)保、阻燃性好等優(yōu)點(diǎn)。純水介質(zhì)也存在缺點(diǎn)，就是對(duì)液壓元件要求比較高，需要耐磨、防銹等。

三、高效、節(jié)能環(huán)保液壓元件

由于流體特性及其應(yīng)用領(lǐng)域的多樣化、復(fù)雜性，液壓元器件在未來(lái)有著無(wú)窮的優(yōu)化空間。在工程機(jī)械領(lǐng)域能掌握核心零部件就能掌握核心技術(shù)。目前工程機(jī)械液壓元件主要要求高效率、節(jié)能、環(huán)保。而環(huán)保主要體現(xiàn)在噪聲污染上;在工程機(jī)械中大馬力的產(chǎn)品要求液壓系統(tǒng)高速、高壓，這樣液壓泵及液壓馬達(dá)必然帶來(lái)較大的振動(dòng)及噪聲;為了適應(yīng)產(chǎn)品性能及工況的要求、改善人員作業(yè)環(huán)境，必須使用低噪聲液壓元件。降噪方式主要有以下3種。1）利用電子消音器，通過(guò)電子儀器分析泵及馬達(dá)噪聲的波形結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生一種與之相位差180的干擾聲波，從而達(dá)到消聲的目的，這種成本較高，效果最好。2）消除液壓元件油液幾何空間變化不均勻所造成的流量脈動(dòng)，例如，工程機(jī)械行走液壓系統(tǒng)一般采用柱塞泵;對(duì)于柱塞泵可設(shè)置預(yù)壓腔，在低壓的吸入?yún)^(qū)D與高壓的排出區(qū)H之間設(shè)置一個(gè)壓力居中的預(yù)壓腔Z，活塞剛離開(kāi)吸油區(qū)時(shí)，先與預(yù)壓腔相通，壓力適當(dāng)升高，這樣再與高壓腔相通，最大可降低流量脈動(dòng)50%，降低了泵的噪音。a）吸油b）排油3）在結(jié)構(gòu)上做一些消除機(jī)械沖擊和壓力沖擊的特殊結(jié)構(gòu)，如采用圓弧及二級(jí)降壓槽，來(lái)降低氣穴、氣蝕、噪聲。aa）圓弧過(guò)渡b）二級(jí)降壓在節(jié)能、高效方面，涉及液壓元件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，更重要的是由液壓元件組成的控制系統(tǒng)優(yōu)化，例如，目前應(yīng)用比較多的負(fù)載敏感控制回路，閉式容積控制回路、正流量控制回路、負(fù)流量控制回路等。

四、液壓數(shù)字模塊化設(shè)計(jì)

國(guó)外數(shù)字液壓技術(shù)研究至今已有近40年的歷史，我國(guó)數(shù)字液壓技術(shù)研究雖然起步較晚，但也取得了很大的成就。數(shù)字液壓技術(shù)在國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用在機(jī)器人、科技飛行器、數(shù)控機(jī)床及液壓試驗(yàn)臺(tái)等。數(shù)字液壓元件控制信號(hào)的輸入、輸出可以直接被計(jì)算機(jī)接收，與傳統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)、電比例控制系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、控制精度高。目前工程機(jī)械使用數(shù)字液壓技術(shù)較少，還不成熟;但是隨著遙感、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)上的廣泛使用，數(shù)字液壓技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。液壓數(shù)字模塊化設(shè)計(jì)是在液壓數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上把不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的工程機(jī)械產(chǎn)品劃分并設(shè)計(jì)出一系列模塊，通過(guò)對(duì)不同液壓數(shù)字模塊的選擇、組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的液壓系統(tǒng)，以滿足市場(chǎng)對(duì)不同產(chǎn)品的需求，例如，工程機(jī)械中涉及的行走數(shù)字液壓系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)字液壓操縱系統(tǒng)等基礎(chǔ)模塊。為執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)數(shù)字模塊化設(shè)計(jì)，此模塊可以應(yīng)用于推土機(jī)鏟刀提升液壓系統(tǒng)、裝載機(jī)鏟斗舉升液壓系統(tǒng)等。其目的是用最少的數(shù)字液壓模塊組成盡可能多的液壓系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、控制精度高、制造成本低等特點(diǎn)，這樣工程機(jī)械產(chǎn)品在市場(chǎng)上才具有競(jìng)爭(zhēng)力。

五、“智-液-電-機(jī)”融合技術(shù)

20世紀(jì)末已經(jīng)出現(xiàn)了“機(jī)電一體化”概念，現(xiàn)在又將液壓技術(shù)與電子技術(shù)融合，形成了“機(jī)電液一體化”技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外多種工程機(jī)械產(chǎn)品的行走液壓控制系統(tǒng)已采用此項(xiàng)技術(shù)，例如，德國(guó)利勃海爾公司電控挖掘機(jī)Litronic，日本小松公司的電控挖掘機(jī)HydrauMind，國(guó)內(nèi)山推K系列電控推土機(jī)等。“智-液-電-機(jī)”融合的優(yōu)勢(shì)：一是用軟件功能來(lái)代替硬件功能，容易定制化，減少閥的品種和種類(lèi)，更便于智能生產(chǎn);二是解決液壓系統(tǒng)效率低的問(wèn)題，可以根據(jù)工況實(shí)時(shí)感知，讓能量匹配，將負(fù)載及時(shí)存儲(chǔ)使用，角度傳感器及壓力傳感器根據(jù)工況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斜盤(pán)傾角及壓力并將信號(hào)反饋給MPU并與驅(qū)動(dòng)輸入輸出信號(hào)比較再通過(guò)優(yōu)化算法提供合理的控制信號(hào);三是液壓自主診斷，從而找到新載體下的新方法，為十分復(fù)雜困難的元件健康管理找到一個(gè)新途徑，為工程機(jī)械全生命周期的健康管理與遠(yuǎn)程調(diào)試找到一條簡(jiǎn)易之路。

六、結(jié)論

工程機(jī)械中先進(jìn)液壓控制技術(shù)的應(yīng)用是確保我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要基石，雖然隨著社會(huì)的發(fā)展，工程機(jī)械已經(jīng)大范圍應(yīng)用先進(jìn)液壓控制技術(shù)，但其中仍有許多問(wèn)題等待技術(shù)人員去探索和解決。除此之外，也要避免人為原因產(chǎn)生的問(wèn)題，規(guī)范技術(shù)工作者的操作，減少故障發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃書(shū)文.工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2016，（20）.