機(jī)械設(shè)計(jì)制造液壓系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用

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摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)及現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵性工作。本文基于對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的分析研究，進(jìn)而對(duì)該系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造；液壓機(jī)械；控制系統(tǒng)

1液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的基本原理

液壓機(jī)械控制系統(tǒng)主要是一種在液體平衡狀態(tài)下，利用油泵產(chǎn)生具有一定內(nèi)部壓力的液態(tài)油，將其通過(guò)液壓管路輸送到各個(gè)執(zhí)行元件中，再通過(guò)活塞等系統(tǒng)中壓力的不平衡狀態(tài)，促使系統(tǒng)運(yùn)行做功。在液壓機(jī)械控制系統(tǒng)當(dāng)中，活塞的大小將對(duì)所要施加的壓力大小提出要求，活塞比較大時(shí)，所要施加的壓力也要提高［1］?？傮w來(lái)講，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的主要元件包括以下幾個(gè)部分：（1）執(zhí)行元件。執(zhí)行元件是實(shí)現(xiàn)液壓泵將液壓能轉(zhuǎn)為機(jī)械能的轉(zhuǎn)換元件，其中液壓馬達(dá)是主要的設(shè)備之一，可以確保液壓能的轉(zhuǎn)換效率。除此之外，液壓執(zhí)行元件可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部液體壓力大小、方向等進(jìn)行有效控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件和各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)的有機(jī)協(xié)調(diào)。（2）動(dòng)力元件。動(dòng)力元件主要是為液壓機(jī)械控制系統(tǒng)提供主要?jiǎng)恿Φ南到y(tǒng)，其核心設(shè)備是液壓泵。在整個(gè)液壓控制系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，液壓泵和齒輪泵等元件聯(lián)合運(yùn)行，為液體在系統(tǒng)中的傳輸提供必要的動(dòng)力。（3）輔助元件。輔助元件主要是指各類管道、容器、馬達(dá)、密封件等元件，輔助元件是建立液壓機(jī)械控制系統(tǒng)中液壓回路的重要組成部分。如今液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能越來(lái)越復(fù)雜，涉及到的設(shè)備越來(lái)越多，意味著對(duì)輔助元件的數(shù)量、種類及技術(shù)要求也提高了很多。輔助元件的運(yùn)行效果，將直接決定液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性［2］。

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

2．1優(yōu)點(diǎn)

其一，占用空間小。液壓機(jī)械控制系統(tǒng)主要是使用油液作為運(yùn)行介質(zhì)，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，功率損耗會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，而油液的運(yùn)行可以將熱量帶向別處［3］。基于此，可以減少降溫設(shè)備的布置，而在特定功率環(huán)境下，液壓系統(tǒng)各個(gè)部件占用的空間更小。其二，負(fù)載能力強(qiáng)。液壓機(jī)械控制系統(tǒng)得益于機(jī)械部件和液壓系統(tǒng)的剛性優(yōu)勢(shì)，在閉環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中所具備的定位剛度更大，不僅可以承擔(dān)更大的負(fù)載，同時(shí)還能降低運(yùn)行誤差。其三，可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速。在液壓機(jī)械控制系統(tǒng)技術(shù)不斷進(jìn)步的情況下，該系統(tǒng)和傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)相比，具有更高的效應(yīng)速度，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反向操作。同時(shí)，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)中高的力矩慣量也比較大，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的加速能力。綜合來(lái)看，這些優(yōu)勢(shì)也是液壓機(jī)械控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速的關(guān)鍵，進(jìn)而進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2．2缺點(diǎn)

首先，由于液壓系統(tǒng)是利用油液等液體產(chǎn)生的壓力實(shí)現(xiàn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化和傳輸?shù)?，因此?duì)系統(tǒng)各個(gè)部件的密封性、剛性要求較高。但是由于受到制造工藝、后期運(yùn)行維護(hù)方式的影響，加上很多情況下系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行之后會(huì)出現(xiàn)機(jī)械勞損、管道容器破裂等情況，因此液壓機(jī)械控制系統(tǒng)漏油、漏液的情況經(jīng)常發(fā)生，不僅影響系統(tǒng)的運(yùn)行，還會(huì)產(chǎn)生安全隱患。其次，多數(shù)液壓控制系統(tǒng)中的液體密度、粘度會(huì)受到環(huán)境溫度的影響，進(jìn)而使系統(tǒng)供液量、能量轉(zhuǎn)化速度受到影響，進(jìn)而影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率和性能［4］。再次，液壓控制系統(tǒng)中的油液如果混入空氣，在機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中不僅可能導(dǎo)致系統(tǒng)異常抖動(dòng)、發(fā)出噪音，甚至?xí)a(chǎn)生爆燃的風(fēng)險(xiǎn)。最后，從自動(dòng)化運(yùn)行管理的角度來(lái)講，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的難度較大。因此，通常在控制系統(tǒng)的小功率部分都不會(huì)使用液壓機(jī)械控制裝置。

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

3．1機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的系統(tǒng)控制

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的應(yīng)用擁有多種形式。在工程設(shè)備體系控制中，該系統(tǒng)主要是對(duì)設(shè)備功率進(jìn)行控制，而液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，要對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的環(huán)境、工藝進(jìn)行明確，確保系統(tǒng)在惡劣的施工環(huán)境及條件下可以穩(wěn)定有效運(yùn)行［5］。在當(dāng)前技術(shù)條件下，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域中都有很好的應(yīng)用效果，尤其是在塑性加工領(lǐng)域當(dāng)中，可以提高加工質(zhì)量。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，應(yīng)用液壓機(jī)械控制系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化部分生產(chǎn)活動(dòng)的生產(chǎn)控制流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜部件的加工制造，并且還能做到對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的有效監(jiān)測(cè)和控制。

3．2傳動(dòng)技術(shù)

在機(jī)械化生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中，傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，而液壓控制系統(tǒng)和傳動(dòng)技術(shù)的結(jié)合，將進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制能力。簡(jiǎn)單來(lái)講，在設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化機(jī)械系統(tǒng)時(shí)，要先評(píng)估系統(tǒng)中對(duì)機(jī)械傳動(dòng)模塊的具體要求。因?yàn)椴煌膶用鎮(zhèn)鲃?dòng)當(dāng)中的機(jī)械傳動(dòng)效果有所差異，而通過(guò)在數(shù)據(jù)傳輸控制中應(yīng)用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，可以提高傳動(dòng)效果。在如今計(jì)算機(jī)無(wú)線控制技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，可以將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和液壓技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)、液壓系統(tǒng)的可靠性優(yōu)勢(shì)以及傳動(dòng)技術(shù)的高效性優(yōu)勢(shì)。值得一提的是，機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)的變量可以對(duì)控制結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更積極的影響，進(jìn)而提高系統(tǒng)性能［6］。

3．3液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)建

在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中，構(gòu)建液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)可大致分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)2個(gè)部分，前者負(fù)責(zé)執(zhí)行，后者負(fù)責(zé)控制、監(jiān)測(cè)和管理。其中，硬件系統(tǒng)主要包括微處理器、輸出部件、儲(chǔ)存部件、I／O部件、編程器以及各類機(jī)械化器件，硬件系統(tǒng)的各個(gè)部件通過(guò)總線連接，進(jìn)而組成有機(jī)整體。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件部分又分為系統(tǒng)程序和用戶程序，系統(tǒng)該程序主要是由PLC進(jìn)行控制，而用戶程序則是開(kāi)發(fā)者及用戶根據(jù)用戶實(shí)際應(yīng)用需求，在一定的權(quán)限規(guī)則下進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)的。在液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化控制中，以微處理器為核心的PLC是實(shí)現(xiàn)控制功能的關(guān)鍵，其在當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化的歷程當(dāng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用［7］。PLC具有較好的靈活性和通用性，其主要是利用自身儲(chǔ)存器及編程程序，通過(guò)總線對(duì)各個(gè)硬軟件部分進(jìn)行控制。如果在軟件系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，技術(shù)人員可以直接對(duì)控制程序進(jìn)行修改便能有效解決。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的大環(huán)境下，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域急需通過(guò)利用現(xiàn)代科技，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的升級(jí)與優(yōu)化。液壓機(jī)械控制系統(tǒng)作為一種當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中常用的控制系統(tǒng)，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中發(fā)揮著重要的作用。而相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)制造從業(yè)單位及使用管理單位不僅要看到液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，也要明確其存在的相關(guān)缺陷及缺陷產(chǎn)生的原因和危害。在此基礎(chǔ)上，機(jī)械設(shè)計(jì)制造單位要積極革新思維，將現(xiàn)代先進(jìn)的PLC技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)與液壓技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行中充分做到揚(yáng)長(zhǎng)避短，進(jìn)而發(fā)揮液壓機(jī)械控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展。

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作者：劉軍偉 單位：江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院電氣工程學(xué)院