機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

張 揚(yáng)

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，商丘 476000）

經(jīng)濟(jì)社會(huì)飛速發(fā)展，給我國(guó)工業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用帶來很大幫助，使其慢慢融入各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。自動(dòng)化技術(shù)中，最具代表性的是液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，它能夠獲得良好的使用效果，能促進(jìn)資源的有效利用，提高資源利用率，達(dá)到最終的生產(chǎn)目標(biāo)。

1 液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)概念

1.1 系統(tǒng)基本原理

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有重要作用。想要從根本上保障液壓機(jī)械傳動(dòng)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(duì)于能量壓力的變化目標(biāo)，重點(diǎn)需要匹配活塞尺寸，將壓力范圍作為基準(zhǔn)，以達(dá)到控制的最終結(jié)果。該系統(tǒng)構(gòu)成要素主要涉及動(dòng)力元件、執(zhí)行元件和輔助元件3部分。第一，動(dòng)力元件。動(dòng)力元件的存在可以為系統(tǒng)運(yùn)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(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力元件具有不可忽視性，發(fā)揮著重要作用，一般需設(shè)置相應(yīng)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(shè)備，可以將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。液體壓力屬于關(guān)鍵能源，短期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備換向，能夠進(jìn)一步控制液體流量，符合系統(tǒng)運(yùn)行需求。第三，輔助元件。該元件的作用是實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與執(zhí)行元件的相互連接。實(shí)際應(yīng)用過程中，需要確保3種元件能夠有機(jī)合作，提高系統(tǒng)運(yùn)行的工作效率[2]。

1.2 系統(tǒng)組成

液壓機(jī)械傳動(dòng)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(chǔ)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(shí)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(chǔ)存器，具有一定的程序編輯功能，可達(dá)到相關(guān)控制目的。具體控制需求變化時(shí)，改變相關(guān)程度就可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同對(duì)象的遠(yuǎn)程控制。PLC不僅功能強(qiáng)大，而且具備良好的可靠性，加上操作和維護(hù)簡(jiǎn)單，能夠有效提高系統(tǒng)的抗干擾能力。在液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用PLC，無論是系統(tǒng)應(yīng)用還是系統(tǒng)發(fā)展，都可以提供技術(shù)支持[3]。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作，為了進(jìn)一步掌握和分析液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)，需要通過科學(xué)手段提高系統(tǒng)本身的運(yùn)作能力。系統(tǒng)本身并非完美無缺，在具備優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)。

圖1 控制系統(tǒng)組成

2.1 控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

一是液壓機(jī)械傳動(dòng)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(guó)設(shè)計(jì)制造業(yè)提供有力保障。該系統(tǒng)可以適用于很多領(lǐng)域和行業(yè)，尤其是機(jī)械冶金業(yè)，應(yīng)用成果多。研究這一控制系統(tǒng)可知，系統(tǒng)本身運(yùn)行功率小，且可以承擔(dān)較高壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)快速運(yùn)行[4]。系統(tǒng)運(yùn)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(biāo)。二是液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)與電子技術(shù)具有一定聯(lián)系，可以與其結(jié)合構(gòu)建對(duì)應(yīng)的工作聯(lián)系，即使空間很小也能完成主動(dòng)執(zhí)行操作，確保操作更加準(zhǔn)確，以達(dá)到良好的應(yīng)用效果。現(xiàn)階段，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大，布置工作時(shí)靈活性高，有利于強(qiáng)化控制元件的應(yīng)用效果。三是液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)能快速做好負(fù)載調(diào)節(jié)工作。該系統(tǒng)的核心工作介質(zhì)為礦物油，潤(rùn)滑效果良好，能延長(zhǎng)機(jī)械本身的使用壽命，確保平穩(wěn)的直線運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的要求[5]。

2.2 控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)

一是系統(tǒng)應(yīng)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(huì)對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，某種條件下還會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，導(dǎo)致制造與設(shè)計(jì)速度緩慢，給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)中需重視液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用，同時(shí)要合理控制溫度[6]。三是液壓源元件運(yùn)作期間通常會(huì)出現(xiàn)金屬粉末，造成機(jī)械污染和故障。為了降低此類問題的發(fā)生率，操作人員應(yīng)用前要先進(jìn)行檢查，檢查其是否存在灰塵等不良現(xiàn)象，若是有，應(yīng)立即清理。四是傳動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)前應(yīng)用還面臨一些問題。比如，我國(guó)液壓技術(shù)很多關(guān)鍵構(gòu)成部件還需要采用國(guó)外液壓產(chǎn)品作為補(bǔ)充，同時(shí)與一些國(guó)家使用的產(chǎn)品存在很大不同。想要發(fā)展液壓技術(shù)，需要不斷提高我國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，不僅要彌補(bǔ)液壓技術(shù)領(lǐng)域缺陷，還要通過創(chuàng)新構(gòu)建整體的發(fā)展目標(biāo)，確保我國(guó)液壓產(chǎn)品及技術(shù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)液壓技術(shù)在我國(guó)不斷優(yōu)化和完善，有效解決機(jī)械設(shè)計(jì)制造存在的不足[7]。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 在變速器中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的變速器發(fā)揮著重要作用。作為關(guān)鍵部分之一，它具備良好的控制及應(yīng)用效果，能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。一般來說，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性主要由定量馬達(dá)和變量泵兩個(gè)因素決定。同時(shí)，在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)要保持相互分離的狀態(tài)。分離出的動(dòng)力需根據(jù)離合器傳遞到液壓系統(tǒng)，并導(dǎo)入太陽輪。分離出的動(dòng)力想要實(shí)現(xiàn)有機(jī)整合，要有效應(yīng)用差動(dòng)輪系部。還可以使用動(dòng)態(tài)化調(diào)整控制馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的具體方向，確保液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平。比如，礦山裝載機(jī)使用液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，不但可以控制變速器運(yùn)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(dá)等。如圖2所示，以開式液壓轉(zhuǎn)動(dòng)回路為例，液壓馬達(dá)作為主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有不可替代性。通過差動(dòng)輪系能夠合成機(jī)械液壓動(dòng)力，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋和變速，提高機(jī)械傳動(dòng)效率，降低消耗?？梢姡诘V山機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，有助于提高燃料經(jīng)濟(jì)性[8]。

圖2 開式液壓傳動(dòng)回路

3.2 在系統(tǒng)控制中的應(yīng)用

在機(jī)械工學(xué)裝置系統(tǒng)中，機(jī)械制造應(yīng)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(jìn)一步提高操作精確度。液壓系統(tǒng)控制精度既要關(guān)注控制系統(tǒng)，又要重視機(jī)械設(shè)計(jì)，因此需對(duì)兩者的工作環(huán)境進(jìn)行綜合分析。從整體上看，將液壓控制和機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，可達(dá)到如塑性加工的效果。一般來說，塑性加工會(huì)因外力作用出現(xiàn)相應(yīng)形變，但是加工材料在這種作用力下不會(huì)改變材料自身性質(zhì)。在這類工作中，應(yīng)用液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有一定優(yōu)勢(shì)，可確保加工產(chǎn)品品質(zhì)的同時(shí)降低成本，并簡(jiǎn)化操作流程。此外，系統(tǒng)具有輕量化和高強(qiáng)度特征，與各類復(fù)雜器件的制作任務(wù)相符合[9]。

3.3 在液壓機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)方面的應(yīng)用

液壓機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，對(duì)其具有良好的促進(jìn)作用。工業(yè)生產(chǎn)中，充分利用液壓機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)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(diǎn)，能夠改善系統(tǒng)的整體功率損耗。另外，液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中因?yàn)殇撔据^大，能夠?qū)崿F(xiàn)任意方向旋轉(zhuǎn)，在某種條件下可以為機(jī)械工程相關(guān)工作提供輔助。所以，大部分建設(shè)機(jī)械領(lǐng)域中都會(huì)使用液壓機(jī)械技術(shù)。比如，在推土機(jī)、拖拉機(jī)等履帶式作業(yè)車輛中，經(jīng)常會(huì)使用液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，以保障機(jī)械高速行駛下的調(diào)速，滿足作業(yè)速度等自身需求，實(shí)現(xiàn)行駛阻力與馬達(dá)實(shí)際輸出特征之間的有機(jī)聯(lián)系，強(qiáng)化機(jī)械動(dòng)力性能。此類車輛傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)需要考量輸出轉(zhuǎn)矩、輸出比以及液壓馬達(dá)增速等內(nèi)容。

3.4 其他場(chǎng)合的應(yīng)用

面對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，將液壓技術(shù)與其結(jié)合，可以使液壓技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。綜合運(yùn)用這兩種技術(shù)，可以在不同場(chǎng)合確保高效且靈活地完成預(yù)期目標(biāo)。與傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)相比，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在調(diào)整不同運(yùn)行參數(shù)過程中更具便利性。以機(jī)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(yīng)用液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)可以提高動(dòng)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(gòu)造比較簡(jiǎn)單，但是功率高，加之配置鋼芯，可以為機(jī)械的正反方向運(yùn)轉(zhuǎn)提供便利，使操作更加簡(jiǎn)便。工程機(jī)械設(shè)備往往會(huì)應(yīng)用到液壓技術(shù)，因此在機(jī)械設(shè)備中液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)獲得了廣泛應(yīng)用，能夠保障機(jī)械控制的靈活性。

比如，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)可應(yīng)用于機(jī)床。對(duì)于液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來說，控制系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)機(jī)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(dòng)中無論是磨床砂輪還是工作臺(tái)，都會(huì)應(yīng)用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行有效控制。在實(shí)際生產(chǎn)中，此類設(shè)備速度快，可以實(shí)現(xiàn)精確、高速移動(dòng)。因此，使用液壓機(jī)械控制設(shè)備規(guī)劃?rùn)C(jī)床的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可確保其達(dá)到預(yù)期的速度與精度。此外，它可以實(shí)現(xiàn)更高層次的機(jī)床精確度，為各類生產(chǎn)活動(dòng)創(chuàng)造良好條件，促進(jìn)生產(chǎn)工作順利進(jìn)行，降低成本，提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。將液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)床，還具有很強(qiáng)的可靠性，能夠避免操作出現(xiàn)各類問題，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。它也可以應(yīng)用在數(shù)控車床中，達(dá)到高效驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)，確保各種元件正常工作[10]。

4 結(jié)語

為了實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用，要樹立現(xiàn)代發(fā)展理念，掌握液壓機(jī)械傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的相關(guān)概念，結(jié)合實(shí)際，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中積極應(yīng)用液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)，從而為各項(xiàng)生產(chǎn)工作提供幫助，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。