工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計及改進(jìn)分析

摘要：如今，液壓機(jī)械裝置在工程機(jī)械制造行業(yè)，體現(xiàn)出減輕工人勞動力，提高生產(chǎn)效率水平，動作安全可靠等優(yōu)勢，在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面發(fā)揮了重大的作用。然而，在液壓系統(tǒng)日常運(yùn)行中，液壓系統(tǒng)回路保壓成效的高低和保壓器件的挑選存在一定聯(lián)系。因此，依據(jù)多年在液壓輪胎硫化機(jī)液壓系統(tǒng)的維護(hù)和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)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(yīng)的解決對策。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械;液壓系統(tǒng);設(shè)計改進(jìn)

1概述

液壓系統(tǒng)在工程機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程中具有十分重要的作用，在某個階段內(nèi)液壓系統(tǒng)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(jī)采用液壓系統(tǒng)作為其主要的運(yùn)動部件動力源，是液壓輪胎硫化機(jī)的重要組成部分，液壓系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、控制精度能力、加壓保壓能力對硫化機(jī)的整機(jī)性能有著至關(guān)重要的影響。其中工程機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)保壓設(shè)計中，最常見的設(shè)計方法是使用泵卸荷回路和多缸系統(tǒng)，即缸保壓回路滿足工程機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中的保壓需求。通過對工程機(jī)械設(shè)備進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)的回路保壓效果，與保壓元件質(zhì)量之間的關(guān)系十分緊密，保壓元件質(zhì)量越好，回路的保壓效果也越好。因此，根據(jù)作者近幾年的液壓系統(tǒng)維護(hù)和設(shè)計的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)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(jī)械的液壓系統(tǒng)有最大作用。

2工程機(jī)械液壓傳動和控制系統(tǒng)分析

液壓系統(tǒng)功率一般包含了流量和壓力數(shù)值，液壓閥對液壓站輸出能量進(jìn)行分配和調(diào)節(jié)，將液壓站電機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，形成液壓系統(tǒng)能源，液壓油缸將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過液壓泵的驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速等，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的動力控制，節(jié)能控制以及作業(yè)效率控制等。液壓系統(tǒng)工作的時候，負(fù)載決定了壓力大小，系統(tǒng)對外負(fù)荷的響應(yīng)，對液壓系統(tǒng)流量產(chǎn)生一定的影響。例如，液壓輪胎硫化機(jī)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(yùn)動、加壓缸加壓運(yùn)動，中心機(jī)構(gòu)上/下環(huán)運(yùn)動、裝/卸胎機(jī)械手升降運(yùn)動以及活絡(luò)模驅(qū)動裝置運(yùn)動的協(xié)同配合。其中在開合模等運(yùn)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(zhuǎn)換。此時作為一種大功率工程機(jī)械，在連續(xù)運(yùn)動過程中，作業(yè)負(fù)荷逐漸變大，而此時液壓控制系統(tǒng)根據(jù)液壓輪胎硫化機(jī)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(tǒng)中實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)速，最終實(shí)現(xiàn)良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的集成控制改進(jìn)分析

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

時通過對液壓泵流量的控制，實(shí)現(xiàn)對排量的控制。能量上經(jīng)過二次調(diào)節(jié)之后，實(shí)現(xiàn)對液壓泵的各個液壓回路的并聯(lián)，經(jīng)過絕對值的計算，顯示的數(shù)值表明，由于液壓發(fā)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(shí)現(xiàn)對泵速的調(diào)控。這種控制方式可以分為泵控和閥控兩種。前者是通過調(diào)節(jié)液壓泵的斜盤和傾角，推動系統(tǒng)內(nèi)的元件進(jìn)行運(yùn)行。后者是通過改變并聯(lián)回路，幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流量的控制，多余的流量經(jīng)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(jìn)行移動，使得液壓閥的電磁鐵響應(yīng)頻率提高到20赫茲左右。此時經(jīng)過調(diào)速方式的優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了較為理想的流量控制方式。根據(jù)操作信號，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度控制，采用液壓系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)性和響應(yīng)速度同時維護(hù)的方法，在流量負(fù)流量負(fù)載敏感控制等方面實(shí)現(xiàn)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(tǒng)的響應(yīng)速度。而主閥上的壓力不但與操作信號有關(guān)，還有外負(fù)載有關(guān)。針對快速響應(yīng)特性不高的情況，工程機(jī)械采用單純的泵控系統(tǒng)，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)性。而使用對快速要求不高的工程機(jī)械，如小型挖掘機(jī)等可以采用單純的閥控系統(tǒng)，以獲得更好的快速性。伺服油泵可以在低速下啟動，能適應(yīng)電液伺服系統(tǒng)快慢速、高低壓、正反轉(zhuǎn)、快速切換的工況，電液伺服泵的出現(xiàn)改變了我國伺服液壓系統(tǒng)長期依靠日本、德國產(chǎn)品的局面，對整個液壓行業(yè)的節(jié)能減排做出了巨大貢獻(xiàn)。由電液伺服驅(qū)動器、三相交流永磁同步電機(jī)、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(jié)能系統(tǒng)。采用矢量控制+弱磁控制+專用PID控制算法，能精準(zhǔn)控制整個工作過程所需的壓力與流量，消除高壓節(jié)流的能源損耗，達(dá)到節(jié)能省電的效果，同時降低系統(tǒng)油溫，最高節(jié)能率達(dá)65%，平均節(jié)能率30%以上。

機(jī)械液壓系統(tǒng)的改進(jìn)，采用流量控制方法，通過液壓閥的開度控制和流量控制，實(shí)現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的運(yùn)行方式的改進(jìn)，泵控和閥控方式解決了經(jīng)濟(jì)性和快速性的問題。在精確性的問題上，通過強(qiáng)化工業(yè)用電子泵設(shè)備的運(yùn)行采用閉環(huán)電子控制，滿足工程機(jī)械液壓泵的精確流量控制需求。

4液壓系統(tǒng)蓄能器安裝的注意事項(xiàng)

蓄能器是一種能量儲蓄裝置，在液壓系統(tǒng)中的起到的作用至關(guān)重要，為確保液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，必須合理選擇蓄能器型號并正確安裝。首先應(yīng)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(fā)熱氣的地方。

5結(jié)語

通過工程機(jī)械液壓系統(tǒng)進(jìn)行多次不斷的分析和論證，優(yōu)化設(shè)計思路，以尋求更加完善和先進(jìn)的設(shè)計方式，從而不斷的提高工程機(jī)械的穩(wěn)定性、可靠性。當(dāng)前隨著液壓技術(shù)在工程機(jī)械等行業(yè)快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為機(jī)械發(fā)展帶來了更加廣闊的空間?？傊こ虣C(jī)械的液壓系統(tǒng)控制原理多種多樣，需在不斷的分析和論證中發(fā)現(xiàn)、探索和改進(jìn)，最終尋求一種最為適用的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]淺析工程機(jī)械液壓系統(tǒng)清潔度控制方法[J].邵旋.南方農(nóng)機(jī).2019.

[2]工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場故障診斷與維修技術(shù)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(xué)歷：本科;研究方向：現(xiàn)主要從事液壓輪胎硫化機(jī)設(shè)計制造及智能化研發(fā)等。