陳瑞強(qiáng)

（中航天水飛機(jī)工業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 天水 741025）

液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計和制造領(lǐng)域的重要應(yīng)用工具，具有傳動效率高的優(yōu)勢，可以通過高精度的控制功能，為機(jī)械生產(chǎn)提供基礎(chǔ)保障。但是為有效利用液壓傳動系統(tǒng)，確保機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造質(zhì)量，還應(yīng)按照該系統(tǒng)的功能特征，制定可靠的應(yīng)用方案，針對性地滿足機(jī)械生產(chǎn)的根本需求。

1 液壓機(jī)械傳動控制原理分析

液壓機(jī)械傳動控制是將液體動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動能以控制對應(yīng)設(shè)備的傳動控制方式。近年來，我國機(jī)械領(lǐng)域中液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的應(yīng)用更為廣泛，該系統(tǒng)是由“執(zhí)行模塊”“動力模塊”“控制模塊”“輔助模塊”組成，主要結(jié)構(gòu)有液壓馬達(dá)、液壓閥、液壓泵、油管、油箱、過濾器等，其中液壓閥可細(xì)分為方向控制閥、流量控制閥、壓力控制閥等[1]。

液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)中的液體動能產(chǎn)生自液壓油，液壓油在液壓泵的作用下會產(chǎn)生原始動力，協(xié)助系統(tǒng)控制、操作相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，轉(zhuǎn)化機(jī)械能、液體壓力能。液壓傳動過程中，相關(guān)人員可結(jié)合實(shí)際情況，高效利用液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的動能。

2 液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)在機(jī)械領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢

液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造過程中的應(yīng)用功能較多，所以系統(tǒng)具有集成化特征，甚至能夠配合機(jī)械生產(chǎn)活動靈活調(diào)整系統(tǒng)功能設(shè)計，滿足機(jī)械設(shè)計制造實(shí)際需求。具體來說，機(jī)械領(lǐng)域中液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢非常明顯，具體可體現(xiàn)在以下內(nèi)容中：

1.系統(tǒng)體積小，可以在機(jī)械傳動控制中引進(jìn)微電子技術(shù)，改善系統(tǒng)功率控制條件，提升系統(tǒng)控制水平，同時有助于縮短機(jī)械設(shè)計制造周期[2]。

2.液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的功能設(shè)計更為靈活，可以快速響應(yīng)，并根據(jù)機(jī)械設(shè)計制造情況，簡化控制流程、動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)荷載，使系統(tǒng)處于良好運(yùn)行狀態(tài)，具有較長的使用壽命。

3.液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的應(yīng)用有利于提升機(jī)械生產(chǎn)的自動化水平，緩解人工壓力、節(jié)約人力資源成本，在保障機(jī)械設(shè)計和制造質(zhì)量的基礎(chǔ)上，為相關(guān)企業(yè)創(chuàng)造生產(chǎn)效益。

3 機(jī)械領(lǐng)域運(yùn)用液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的注意事項

3.1 重視系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化

在機(jī)械設(shè)計和制造中應(yīng)用液壓傳動控制系統(tǒng)時，為確保系統(tǒng)的機(jī)械傳動控制效果，還應(yīng)在引進(jìn)該系統(tǒng)時，重視該系統(tǒng)的整體設(shè)計。比如，做好系統(tǒng)控制中運(yùn)動零件的設(shè)計，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜刂葡到y(tǒng)配合面粗糙度。通常情況下，粗糙度應(yīng)控制在0.2～0.8 左右，加工粗糙面時可采用滾刮、研磨工藝，生產(chǎn)高精度的運(yùn)動零件。但是對于液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)的密封件，其接觸面應(yīng)避免過于光滑，接觸區(qū)域的凹坑能夠儲存少部分液壓油，具有降低系統(tǒng)溫度、潤滑的作用，預(yù)防系統(tǒng)傳動控制過程中液壓區(qū)域的零部件存在異響。

3.2 加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)管理

機(jī)械設(shè)計制造中，相關(guān)人員應(yīng)通過有效的維護(hù)管理，使液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)處于穩(wěn)定、安全狀態(tài)。因此，可按照該系統(tǒng)的常見故障、風(fēng)險隱患，落實(shí)系統(tǒng)檢修、維護(hù)工作。（1）注意預(yù)防系統(tǒng)漏油問題，控制好系統(tǒng)溫度變化、密封件使用效果，以免因漏油問題使得系統(tǒng)動能受損，影響系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計和制造中的傳動控制效果。（2）系統(tǒng)運(yùn)行、應(yīng)用期間發(fā)生故障后，系統(tǒng)故障的排查、維修難度較大，甚至?xí)共糠忠簤涸軗p、密封件脫落，油箱內(nèi)還可能吸附污染物[3]。因此，在系統(tǒng)運(yùn)行前，還應(yīng)依據(jù)相關(guān)要求，逐一檢查系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，排查系統(tǒng)故障隱患，核查無誤后方可開啟系統(tǒng)，將其投入機(jī)械生產(chǎn)活動中。

4 機(jī)械設(shè)計制造中液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的應(yīng)用場景

4.1 機(jī)械驅(qū)動裝置

機(jī)械設(shè)計制造中，機(jī)械驅(qū)動裝置是實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)目標(biāo)的重要工具，液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)可應(yīng)用在該裝置中，使其在機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造中滿足產(chǎn)品生產(chǎn)時的根本要求。

4.1.1 應(yīng)用內(nèi)容

機(jī)械驅(qū)動裝置中，液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)能夠使該裝置具有“無級調(diào)速”的作用，并且能夠在變速、起步的過程中自由切換形式方向，建立閉環(huán)式的傳動控制模式。相較于傳統(tǒng)開放式控制回路，適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)時對“大輸出力”的需求，同時實(shí)現(xiàn)低壓驅(qū)動時，驅(qū)動功率、輸出率較高的操作目標(biāo)。

不僅如此，機(jī)械行動驅(qū)動設(shè)備中，電磁閥、液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)可滿足該裝置直線運(yùn)動、往復(fù)運(yùn)動的控制要求。在液壓機(jī)械傳動控制期間，液壓缸受控后，該裝置可自動控制液壓油流量，在機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備抵達(dá)重點(diǎn)時順利減速、停止[4]。基于液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)的驅(qū)動裝置中，其核心結(jié)構(gòu)為液壓缸、液壓閥，其中液壓缸屬于該裝置內(nèi)控制系統(tǒng)的中心執(zhí)行元件，能夠?qū)⑾到y(tǒng)中的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，為機(jī)械傳動裝置進(jìn)行直線運(yùn)動、擺動提供所需的動能，同時可以在往復(fù)運(yùn)動期間通過自主的減速控制，避免傳動控制期間存在傳動間隙。

4.1.2 驅(qū)動方法

液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計、制造中的驅(qū)動裝置時，其驅(qū)動形式可分為“蓄能器驅(qū)動”“液壓泵直接驅(qū)動”兩種。

1.液壓泵直接驅(qū)動。此種驅(qū)動方式是借助傳動系統(tǒng)中液壓泵中的液壓缸提供液壓油，并結(jié)合油液既定流向，應(yīng)用配流閥控制驅(qū)動裝置的壓強(qiáng)指數(shù)，使其安全溢流。驅(qū)動特點(diǎn)是機(jī)械設(shè)計和制造中，機(jī)械驅(qū)動裝置可以用簡單的機(jī)械液壓傳動結(jié)構(gòu)，獲取所需的工作力，同時根據(jù)實(shí)際情況靈活地增減機(jī)械驅(qū)動時的壓強(qiáng)，控制電力資源損耗。對于中小型機(jī)械設(shè)備驅(qū)動機(jī)器，液壓泵直接驅(qū)動模式的應(yīng)用優(yōu)勢更為明顯，但需要提前按照機(jī)械設(shè)計和制造活動，調(diào)整液壓機(jī)最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度、最大工作動能等參數(shù)。

2.蓄能器驅(qū)動。蓄能器是此種驅(qū)動方式的主要元件，在液壓泵將液壓油供應(yīng)給機(jī)械驅(qū)動裝置時，蓄能器可存儲液壓油，在滿足機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備實(shí)際需求的前提下，在恰當(dāng)?shù)臅r刻將內(nèi)部存儲的能量補(bǔ)充到機(jī)械驅(qū)動裝置的中心元件中，從而最大程度地控制該機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備的平均油液用量，增加電動機(jī)容量，適用于大型液壓機(jī)械傳動設(shè)備。

4.1.3 應(yīng)用方法

機(jī)械設(shè)計制造中的機(jī)械驅(qū)動設(shè)備時，液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)和該類設(shè)備的連接方法包括串聯(lián)、并聯(lián)兩種。其中，系統(tǒng)和驅(qū)動裝置的串聯(lián)是新時期機(jī)械生產(chǎn)活動中較為常見的傳動方法，液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時，可以在機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備的輸出端、輸入端增設(shè)液壓馬達(dá)、變速器，優(yōu)化驅(qū)動裝置的變速裝置，構(gòu)建機(jī)械化的液壓傳動控制模式[5]?；诖?，機(jī)械驅(qū)動裝置在運(yùn)行時，可以在保持原有速度時，靈活地擴(kuò)充機(jī)械驅(qū)動時設(shè)備的速度閾值。對于機(jī)械設(shè)計制造長的裝載機(jī)、收獲機(jī)，液壓傳動控制系統(tǒng)可滿足該裝置的無級變速控制要求，增加驅(qū)動裝置在機(jī)械生產(chǎn)中應(yīng)用范圍。并聯(lián)方式則是直接將驅(qū)動裝置和液壓傳動設(shè)備并聯(lián)，整合二者的功能模塊，使得二者功率匯合后直接控股之驅(qū)動裝置的輸出轉(zhuǎn)速。

4.2 高端工程機(jī)械

信息時代中，液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在機(jī)械生產(chǎn)中具體應(yīng)用時，往往會聯(lián)合信息技術(shù)，將各類高新技術(shù)融入機(jī)械設(shè)計和制造中。比如在高端工程機(jī)械生產(chǎn)中，相關(guān)企業(yè)可開發(fā)智能化的液壓傳動系統(tǒng)、高品質(zhì)的液壓元件，生成高端工程機(jī)械傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)可按照機(jī)械設(shè)計制造中各類設(shè)備、機(jī)器的特征，完善生產(chǎn)活動中的控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)，將更多電子信息技術(shù)滲透在機(jī)械設(shè)計制造中，打造現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)模式，有利于提升機(jī)械設(shè)計制造中設(shè)備運(yùn)行效率，保障機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備的控制精度。

4.3 數(shù)控車床

數(shù)控車床是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計制造中的重要先進(jìn)裝置，液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)可應(yīng)用在數(shù)控車床中，用于輔助數(shù)控車窗加工圓弧型、圓錐型、螺紋、軸類零件，具體的應(yīng)用方法是在數(shù)控車床設(shè)計中，基于液壓機(jī)械傳動控制原理，開發(fā)“主軸箱液壓裝置”“尾臺液壓裝置”。其中，主軸箱液壓裝置可以在數(shù)控車床生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品時，作為變速箱的換擋、潤滑工具；或是在數(shù)控車床不通電時讓尾座液壓缸夾緊，維持車床尾臺工作的安全性、可靠性。機(jī)械設(shè)計制造中，數(shù)控車床一般會分別設(shè)置主軸箱、尾臺等獨(dú)立液壓系統(tǒng)控制機(jī)械生產(chǎn)中的換向閥、液壓泵、其他元件，同時按照數(shù)控車床生產(chǎn)部件的動作控制要求，增加機(jī)械設(shè)計制造時生產(chǎn)設(shè)備控制的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性。

以數(shù)控車床中的“自動換刀設(shè)備”為例?；谝簤簷C(jī)械傳動控制系統(tǒng)，車床中的自動換刀裝置中的刀塔一般為“液壓刀塔”，由殼體、圓柱形墻體、端齒盤組成。殼體前腔體口的軸線、腔體軸線通常需要設(shè)計在同水平線上，形成圓環(huán)形端齒盤，端尺盤固定后會和腔體之間設(shè)有“圓環(huán)形液壓缸”，液壓缸的腔體內(nèi)軸線、腔體軸線的水平線上設(shè)有刀盤軸。因此，在數(shù)控車床自動換刀時，立式液壓刀塔上的液壓缸會作用于刀盤上的環(huán)形活塞，使其沿軸線運(yùn)動，然后驅(qū)動刀盤軸、刀盤，分離刀盤上的活動端齒盤、固定端齒盤。隨后在刀盤軸旋轉(zhuǎn)后，讓新刀準(zhǔn)確地抵達(dá)工作位置，并用環(huán)形液壓缸驅(qū)動刀盤上的環(huán)形活塞，使其沿軸向運(yùn)動后，嚙合活動端齒盤、固定端齒盤，壓迫端齒盤后，精準(zhǔn)換刀。

4.4 機(jī)床傳動裝置

機(jī)床作為機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)的重要設(shè)備，在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域，約有85%的機(jī)床控制系統(tǒng)采用液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)，包括機(jī)械領(lǐng)域的各類機(jī)床，如組合機(jī)床、壓力機(jī)、剪床、拉床、刨床、磨床等。但是為進(jìn)一步改善機(jī)械設(shè)計制造條件，相關(guān)人員還應(yīng)在節(jié)約機(jī)床按照空間的基礎(chǔ)上，將更多液壓機(jī)械傳動控制元件安裝在機(jī)床控制系統(tǒng)內(nèi)。

1.借助“變頻液壓站”中集成應(yīng)用各類液壓和電氣元件，將其布設(shè)在最小空間內(nèi)，以此減少液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)中的油箱容量，油箱容量可控制在20 L以內(nèi)。在此過程中，設(shè)計人員縮小液壓元件、裝置規(guī)格尺寸的前提下，需保障機(jī)床生產(chǎn)中液壓油的正常排氣，借此延長液壓油的使用壽命。

2.基于Sytronix 軟件，改進(jìn)機(jī)械設(shè)計制造中的機(jī)床設(shè)備，將一體式、集成化的液壓傳動控制變頻機(jī)器應(yīng)用在機(jī)床控制系統(tǒng)中，使其可以按照機(jī)械生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)機(jī)床設(shè)備的自動控制時電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。相較于傳統(tǒng)恒定動力的輸出設(shè)備，變頻機(jī)器可依據(jù)機(jī)床生產(chǎn)周期，保持系統(tǒng)輸出功率不變，降低系統(tǒng)能源需求，使系統(tǒng)的實(shí)際能源控制在30%～80%左右。

3.液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)同樣可實(shí)現(xiàn)機(jī)床速度的靈活控制，并合理地減少油液輸入，冷卻處理液壓油，控制機(jī)床生產(chǎn)時的能耗。但是機(jī)床設(shè)計與制造時，為使機(jī)床能夠保障機(jī)械行業(yè)零件的加工精度，應(yīng)用液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)時，應(yīng)切實(shí)提高機(jī)床內(nèi)該系統(tǒng)的工作效率、維護(hù)監(jiān)管水平，定期排查該系統(tǒng)的安全隱患，做好檢修工作。

4.設(shè)計機(jī)床液壓傳動控制系統(tǒng)時，相關(guān)人員還應(yīng)詳細(xì)梳理液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)運(yùn)行時的能量轉(zhuǎn)換原理及其基本的傳動方法。原因在于，液壓傳動組合機(jī)床通常會將液壓油作為主要傳動介質(zhì)，在進(jìn)行能量傳遞時需依賴于液壓泵，相關(guān)人員可聯(lián)合應(yīng)用液力耦合器、液力變矩器、液壓泵的推動力，維持機(jī)床生產(chǎn)工作的順利運(yùn)行，并在保留原動機(jī)功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)機(jī)械能、液體壓力能的自由轉(zhuǎn)變，促進(jìn)機(jī)床液壓傳動控制系統(tǒng)內(nèi)能量的高效傳遞。

5.為完善機(jī)床液壓傳動控制系統(tǒng)中液壓管的閥門控制功能，相關(guān)人員可基于系統(tǒng)操作臺，布設(shè)液壓馬達(dá)、液壓缸等核心傳動元件在該區(qū)域促進(jìn)油液壓力能、機(jī)械能的靈活轉(zhuǎn)變，滿足系統(tǒng)內(nèi)各大重要元件回轉(zhuǎn)、直線、往復(fù)運(yùn)動時的控制要求。具體設(shè)計時，還應(yīng)在保持系統(tǒng)工作效率、安全性能的前提下，最大程度地節(jié)約能耗，簡化機(jī)床設(shè)備的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，為促進(jìn)我國機(jī)械行業(yè)的健康發(fā)展，打造現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造技術(shù)體系。液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)可在計算機(jī)、微電子技術(shù)的支持下，增強(qiáng)機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備控制精度，使其在機(jī)械制造中保持穩(wěn)定。但在具體應(yīng)用液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)時，還應(yīng)針對液壓傳動過程中存在的不足，強(qiáng)化相關(guān)技術(shù)的研究力度，提升機(jī)械生產(chǎn)中液壓傳動控制技術(shù)水平，為我國機(jī)械制造行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系的完善奠定基礎(chǔ)。