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(dòng)系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域的重要應(yīng)用工具，具有傳動(dòng)效率高的優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)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(dòng)系統(tǒng)，確保機(jī)械設(shè)計(jì)、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(duì)性地滿(mǎn)足機(jī)械生產(chǎn)的根本需求。

1 液壓機(jī)械傳動(dòng)控制原理分析

液壓機(jī)械傳動(dòng)控制是將液體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能以控制對(duì)應(yīng)設(shè)備的傳動(dòng)控制方式。近年來(lái)，我國(guó)機(jī)械領(lǐng)域中液壓機(jī)械傳動(dòng)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(dòng)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(guò)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(dòng)系統(tǒng)中的液體動(dòng)能產(chǎn)生自液壓油，液壓油在液壓泵的作用下會(huì)產(chǎn)生原始動(dòng)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(dòng)過(guò)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(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)能。

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

液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造過(guò)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(dòng)靈活調(diào)整系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)制造實(shí)際需求。具體來(lái)說(shuō)，機(jī)械領(lǐng)域中液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)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(dòng)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(shí)有助于縮短機(jī)械設(shè)計(jì)制造周期[2]。

2.液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)更為靈活，可以快速響應(yīng)，并根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造情況，簡(jiǎn)化控制流程、動(dòng)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(zhǎng)的使用壽命。

3.液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用有利于提升機(jī)械生產(chǎn)的自動(dòng)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(jì)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(dòng)控制系統(tǒng)的注意事項(xiàng)

3.1 重視系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，為確保系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)控制效果，還應(yīng)在引進(jìn)該系統(tǒng)時(shí)，重視該系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。比如，做好系統(tǒng)控制中運(yùn)動(dòng)零件的設(shè)計(jì)，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(shí)可采用滾刮、研磨工藝，生產(chǎn)高精度的運(yùn)動(dòng)零件。但是對(duì)于液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的密封件，其接觸面應(yīng)避免過(guò)于光滑，接觸區(qū)域的凹坑能夠儲(chǔ)存少部分液壓油，具有降低系統(tǒng)溫度、潤(rùn)滑的作用，預(yù)防系統(tǒng)傳動(dòng)控制過(guò)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(jì)制造中，相關(guān)人員應(yīng)通過(guò)有效的維護(hù)管理，使液壓機(jī)械傳動(dòng)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(jiàn)故障、風(fēng)險(xiǎn)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(wèn)題，控制好系統(tǒng)溫度變化、密封件使用效果，以免因漏油問(wèn)題使得系統(tǒng)動(dòng)能受損，影響系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的傳動(dòng)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(wú)誤后方可開(kāi)啟系統(tǒng)，將其投入機(jī)械生產(chǎn)活動(dòng)中。

4 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)用場(chǎng)景

4.1 機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，機(jī)械驅(qū)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)可應(yīng)用在該裝置中，使其在機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造中滿(mǎn)足產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)的根本要求。

4.1.1 應(yīng)用內(nèi)容

機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置中，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)能夠使該裝置具有“無(wú)級(jí)調(diào)速”的作用，并且能夠在變速、起步的過(guò)程中自由切換形式方向，建立閉環(huán)式的傳動(dòng)控制模式。相較于傳統(tǒng)開(kāi)放式控制回路，適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)時(shí)對(duì)“大輸出力”的需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)功率、輸出率較高的操作目標(biāo)。

不僅如此，機(jī)械行動(dòng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備中，電磁閥、液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)可滿(mǎn)足該裝置直線運(yùn)動(dòng)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)的控制要求。在液壓機(jī)械傳動(dòng)控制期間，液壓缸受控后，該裝置可自動(dòng)控制液壓油流量，在機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備抵達(dá)重點(diǎn)時(shí)順利減速、停止[4]。基于液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)提供所需的動(dòng)能，同時(shí)可以在往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間通過(guò)自主的減速控制，避免傳動(dòng)控制期間存在傳動(dòng)間隙。

4.1.2 驅(qū)動(dòng)方法

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

1.液壓泵直接驅(qū)動(dòng)。此種驅(qū)動(dòng)方式是借助傳動(dòng)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(dòng)裝置的壓強(qiáng)指數(shù)，使其安全溢流。驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中，機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置可以用簡(jiǎn)單的機(jī)械液壓傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，獲取所需的工作力，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況靈活地增減機(jī)械驅(qū)動(dòng)時(shí)的壓強(qiáng)，控制電力資源損耗。對(duì)于中小型機(jī)械設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)器，液壓泵直接驅(qū)動(dòng)模式的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更為明顯，但需要提前按照機(jī)械設(shè)計(jì)和制造活動(dòng)，調(diào)整液壓機(jī)最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度、最大工作動(dòng)能等參數(shù)。

2.蓄能器驅(qū)動(dòng)。蓄能器是此種驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置時(shí)，蓄能器可存儲(chǔ)液壓油，在滿(mǎn)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(shí)刻將內(nèi)部存儲(chǔ)的能量補(bǔ)充到機(jī)械驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)容量，適用于大型液壓機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備。

4.1.3 應(yīng)用方法

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的機(jī)械驅(qū)動(dòng)設(shè)備時(shí)，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)和該類(lèi)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(dòng)裝置的串聯(lián)是新時(shí)期機(jī)械生產(chǎn)活動(dòng)中較為常見(jiàn)的傳動(dòng)方法，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，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(dòng)裝置的變速裝置，構(gòu)建機(jī)械化的液壓傳動(dòng)控制模式[5]?；诖耍瑱C(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置在運(yùn)行時(shí)，可以在保持原有速度時(shí)，靈活地?cái)U(kuò)充機(jī)械驅(qū)動(dòng)時(shí)設(shè)備的速度閾值。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造長(zhǎng)的裝載機(jī)、收獲機(jī)，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)可滿(mǎn)足該裝置的無(wú)級(jí)變速控制要求，增加驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置和液壓傳動(dòng)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(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)速。

4.2 高端工程機(jī)械

信息時(shí)代中，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械生產(chǎn)中具體應(yīng)用時(shí)，往往會(huì)聯(lián)合信息技術(shù)，將各類(lèi)高新技術(shù)融入機(jī)械設(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)智能化的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、高品質(zhì)的液壓元件，生成高端工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可按照機(jī)械設(shè)計(jì)制造中各類(lèi)設(shè)備、機(jī)器的特征，完善生產(chǎn)活動(dòng)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(jì)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(jì)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(chē)床

數(shù)控車(chē)床是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的重要先進(jìn)裝置，液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)可應(yīng)用在數(shù)控車(chē)床中，用于輔助數(shù)控車(chē)窗加工圓弧型、圓錐型、螺紋、軸類(lèi)零件，具體的應(yīng)用方法是在數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)中，基于液壓機(jī)械傳動(dòng)控制原理，開(kāi)發(fā)“主軸箱液壓裝置”“尾臺(tái)液壓裝置”。其中，主軸箱液壓裝置可以在數(shù)控車(chē)床生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，作為變速箱的換擋、潤(rùn)滑工具；或是在數(shù)控車(chē)床不通電時(shí)讓尾座液壓缸夾緊，維持車(chē)床尾臺(tái)工作的安全性、可靠性。機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，數(shù)控車(chē)床一般會(huì)分別設(shè)置主軸箱、尾臺(tái)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(shí)按照數(shù)控車(chē)床生產(chǎn)部件的動(dòng)作控制要求，增加機(jī)械設(shè)計(jì)制造時(shí)生產(chǎn)設(shè)備控制的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性。

以數(shù)控車(chē)床中的“自動(dòng)換刀設(shè)備”為例?；谝簤簷C(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)，車(chē)床中的自動(dòng)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(pán)組成。殼體前腔體口的軸線、腔體軸線通常需要設(shè)計(jì)在同水平線上，形成圓環(huán)形端齒盤(pán)，端尺盤(pán)固定后會(huì)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(pán)軸。因此，在數(shù)控車(chē)床自動(dòng)換刀時(shí)，立式液壓刀塔上的液壓缸會(huì)作用于刀盤(pán)上的環(huán)形活塞，使其沿軸線運(yùn)動(dòng)，然后驅(qū)動(dòng)刀盤(pán)軸、刀盤(pán)，分離刀盤(pán)上的活動(dòng)端齒盤(pán)、固定端齒盤(pán)。隨后在刀盤(pán)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(dòng)刀盤(pán)上的環(huán)形活塞，使其沿軸向運(yùn)動(dòng)后，嚙合活動(dòng)端齒盤(pán)、固定端齒盤(pán)，壓迫端齒盤(pán)后，精準(zhǔn)換刀。

4.4 機(jī)床傳動(dòng)裝置

機(jī)床作為機(jī)械設(shè)計(jì)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(dòng)控制系統(tǒng)，包括機(jī)械領(lǐng)域的各類(lèi)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(jì)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(dòng)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(lèi)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(dòng)控制系統(tǒng)中的油箱容量，油箱容量可控制在20 L以?xún)?nèi)。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)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(zhǎng)液壓油的使用壽命。

2.基于Sytronix 軟件，改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的機(jī)床設(shè)備，將一體式、集成化的液壓傳動(dòng)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(dòng)控制時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。相較于傳統(tǒng)恒定動(dòng)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(dòng)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(shí)的能耗。但是機(jī)床設(shè)計(jì)與制造時(shí)，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(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，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(jì)機(jī)床液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)人員還應(yīng)詳細(xì)梳理液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的能量轉(zhuǎn)換原理及其基本的傳動(dòng)方法。原因在于，液壓傳動(dòng)組合機(jī)床通常會(huì)將液壓油作為主要傳動(dòng)介質(zhì)，在進(jìn)行能量傳遞時(shí)需依賴(lài)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(dòng)力，維持機(jī)床生產(chǎn)工作的順利運(yùn)行，并在保留原動(dòng)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(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)中液壓管的閥門(mén)控制功能，相關(guān)人員可基于系統(tǒng)操作臺(tái)，布設(shè)液壓馬達(dá)、液壓缸等核心傳動(dòng)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(mǎn)足系統(tǒng)內(nèi)各大重要元件回轉(zhuǎn)、直線、往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的控制要求。具體設(shè)計(jì)時(shí)，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(jiǎn)化機(jī)床設(shè)備的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為促進(jìn)我國(guó)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(jì)、機(jī)械制造技術(shù)體系。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)可在計(jì)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(dòng)系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)針對(duì)液壓傳動(dòng)過(guò)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(dòng)控制技術(shù)水平，為我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系的完善奠定基礎(chǔ)。