楊鳳

文章編號(hào)：2095-6835（2016）17-0133-01

摘 要：機(jī)械液壓系統(tǒng)是工業(yè)產(chǎn)品中常用的一種重要系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代化機(jī)械工程技術(shù)的快速發(fā)展，有些機(jī)械液壓系統(tǒng)利用液壓回路的特性與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，有效提高了機(jī)械設(shè)備的節(jié)能效果和運(yùn)行效率。這在很大程度上提高了機(jī)械元件的智能化和自動(dòng)化。簡(jiǎn)要分析了機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制的相關(guān)內(nèi)容，闡述了機(jī)械液壓系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)，以期為日后的工作提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械液壓系統(tǒng)；可靠性設(shè)計(jì)；機(jī)械工程技術(shù)；液壓回路

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.133

近年來，各類工程機(jī)械快速發(fā)展，液壓技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，機(jī)械液壓系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)會(huì)直接影響整機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。在進(jìn)行機(jī)械液壓系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮機(jī)械液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械產(chǎn)品的安全、可靠運(yùn)行。

1 機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制

在設(shè)計(jì)機(jī)械液壓系統(tǒng)時(shí)，很多設(shè)計(jì)師只關(guān)注機(jī)械或者液壓系統(tǒng)的使用性能，而忽視了整個(gè)系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化、節(jié)能化和高效性等。這給機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)造成了較大的局限性。所以，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制，具體注意以下幾點(diǎn)。

1.1 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

機(jī)械液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，多泵運(yùn)行，通過多種工作回路供油。根據(jù)機(jī)械液壓系統(tǒng)輔助工作回路的發(fā)動(dòng)機(jī)功率系數(shù)和最大輸出功率、工作回路可利用功率、功率消耗等，可以推斷出實(shí)際功率的利用值，由其組成機(jī)械液壓系統(tǒng)的基本運(yùn)行參數(shù)，從而解決系統(tǒng)的恒功率控制問題，即計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械控制。機(jī)械液壓系統(tǒng)是一種開環(huán)控制系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中，往往需要檢測(cè)機(jī)械液壓系統(tǒng)的響應(yīng)結(jié)果，從而快速啟動(dòng)機(jī)械液壓系統(tǒng)，自動(dòng)消除或者控制外界因素對(duì)其的影響。

1.2 液壓系統(tǒng)原動(dòng)力特性

機(jī)械液壓系統(tǒng)原動(dòng)力主要依靠電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，比如柴油機(jī)泵組，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)與泵組無法匹配。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面熟悉機(jī)械液壓系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計(jì)多條工作回路，從而有效提升機(jī)械液壓系統(tǒng)的功率利用值?？紤]到工程機(jī)械運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，所以，機(jī)械液壓系統(tǒng)原動(dòng)力必須具有沖擊和壓制波動(dòng)的抵抗能力，保持機(jī)械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)運(yùn)行。根據(jù)機(jī)械液壓系統(tǒng)的工作特性，在特性曲線上表現(xiàn)全部負(fù)載，加強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行研究，分析發(fā)動(dòng)機(jī)與泵組無法匹配的原因，以保障機(jī)械液壓系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1.3 工作特性

根據(jù)機(jī)械液壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)油門的位置函數(shù)，考慮到最大功率輸出點(diǎn)和油門發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用輸入模式，保障各個(gè)輸入模式的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，使機(jī)械液壓系統(tǒng)在使用過程中保持良好的效能。機(jī)械液壓系統(tǒng)工作特性應(yīng)結(jié)合機(jī)械產(chǎn)品的具體需求，合理選取最大功率模式，設(shè)置合適的輸出模式，并且機(jī)械液壓系統(tǒng)應(yīng)由輸出模式選擇開關(guān)、輔助工作回路油泵、主工作泵、減壓閥、電位計(jì)、傳感器和控制器等元件組成。

1.4 負(fù)荷波動(dòng)

考慮到機(jī)械液壓系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，其運(yùn)行壓力很容易出現(xiàn)較大的波動(dòng)。因此，在機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中，要注意消除負(fù)荷波動(dòng)因素。經(jīng)過大功率負(fù)荷以后，根據(jù)主工作油泵的輸出流量、輸出壓力和輸出功率，保持輸出流量和輸出壓力的穩(wěn)定性，使泵組與發(fā)動(dòng)機(jī)良好匹配，避免在極限工況下發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生熄火故障。

2 機(jī)械液壓系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

2.1 電液比例減壓閥設(shè)計(jì)

電液比例減壓閥設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是精度和速度控制。與普通液壓閥相比，雖然機(jī)械液壓系統(tǒng)的應(yīng)用功能更加完整，但是，存在信號(hào)不足的情況，這會(huì)直接影響比例閥的驅(qū)動(dòng)。因此，在機(jī)械液壓系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)中，對(duì)于電液比例減壓閥，要安置配套的電子放大器，增強(qiáng)控制器的輸出信號(hào)。同時(shí)，機(jī)械液壓系統(tǒng)為了保持恒定的電磁引力，要根據(jù)比例磁鐵恒定氣隙計(jì)算電流平均值。為了保證負(fù)載力和電磁力的平衡性，應(yīng)充分發(fā)揮電液比例閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化斬波頻率、線圈電阻、靈敏度、重復(fù)精度、滯環(huán)、線圈電阻、電源和最大流量等基本參數(shù)。

2.2 主油泵設(shè)計(jì)

機(jī)械液壓系統(tǒng)主油泵包括2個(gè)串聯(lián)閉式泵，結(jié)合控制泵連接桿腔泵送狀態(tài)，根據(jù)2個(gè)出口的連接狀態(tài)，可以適當(dāng)調(diào)整泵送系統(tǒng)的泵送狀態(tài)，比如高壓低速泵送狀態(tài)或者低壓高速泵送狀態(tài)。同時(shí)，內(nèi)嚙合齒輪泵和主油泵后側(cè)線路串聯(lián)，通過主油泵吸油泵有效、穩(wěn)定地補(bǔ)油。另外，工程機(jī)械的運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，作業(yè)強(qiáng)度較高，往往會(huì)出現(xiàn)回路油溫較高的情況。通過內(nèi)嚙合齒輪泵的高效吸油特性交換冷熱液壓油，結(jié)合主油泵的工作原理，泵送開關(guān)啟動(dòng)以后，利用繼電器的記憶功能實(shí)現(xiàn)位移控制、導(dǎo)油和通電。機(jī)械液壓系統(tǒng)輸出部分液壓油以后，啟動(dòng)蓄能器和齒輪泵，防止出現(xiàn)吸油腔吸空的問題，并且主油泵設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)化齒輪泵溢流閥壓力、輸出排量范圍、控制壓力范圍等。

2.3 硬件設(shè)計(jì)

機(jī)械液壓系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是控制器，以模擬量方式有效控制機(jī)械液壓系統(tǒng)的邏輯，接著正確處理和運(yùn)算數(shù)據(jù)，設(shè)定電位計(jì)輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)速，然后經(jīng)過處理輸入控制器。模式轉(zhuǎn)換信號(hào)、壓力開關(guān)信號(hào)可以直接進(jìn)入輸入控制器。結(jié)合控制器的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，利用功率、光電隔離和分頻方法，經(jīng)過轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)和比例閥的處理，最后輸入控制器。控制器是整個(gè)機(jī)械液壓系統(tǒng)電控部門的關(guān)鍵元件，它直接決定了硬件系統(tǒng)的使用性能。對(duì)于內(nèi)部CPU模塊，最好設(shè)置微處理器，降低機(jī)械液壓系統(tǒng)的運(yùn)行功耗，確保其安全性和實(shí)用性。同時(shí)，控制器必須滿足抗電磁干擾、防震、防水、耐高溫等需求，設(shè)計(jì)1個(gè)CAN-BUS 總線接口、1個(gè)模擬量輸出點(diǎn)、3個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)、2個(gè)轉(zhuǎn)速輸入點(diǎn)、6個(gè)開關(guān)量輸入點(diǎn)和4個(gè)模擬輸入點(diǎn)，而且還必須控制存儲(chǔ)量容量、開關(guān)量最大電流、電位計(jì)電源電壓、輸入端頻率范圍和模擬量輸入電壓范圍等。

3 結(jié)束語

機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮多方面因素，在可靠性設(shè)計(jì)方面進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以滿足機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)需求，不斷提高機(jī)械液壓系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]郭研，王海蘭，陶新良.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2012（04）：49-51.

[2]吳國(guó)山.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)與分析[J].科技致富向?qū)В?013（21）：303，314.

[3]郭雄華，韓慧仙，曹顯利.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)可靠性分析[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2010（05）：225-227.

〔編輯：白潔〕