摘要：隨著機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展，液壓傳動(dòng)技術(shù)水平也在不斷提高，在目前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)得到了十分廣泛的應(yīng)用。為了更好地保證應(yīng)用效果需要對(duì)液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、運(yùn)行原理以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并深入研究其在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的各種應(yīng)用，旨在提高液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用水平，進(jìn)一步推進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行原理機(jī)械設(shè)計(jì)制造工業(yè)生產(chǎn)

ResearchontheApplicationofHydraulicTransmissionControlSysteminMechanicalDesignandManufacturing

SHENBoSUNJialiang

ShanxiConservancyTechnicalInstitute，Taiyuan，ShanxiProvince，030032China

Abstract：Withtherapiddevelopmentofthemechanicalmanufacturingindustry，thelevelofhydraulictransmissiontechnologyisalsoconstantlyimproving.Inthecurrentfieldofmechanicaldesignandmanufacturing，hydraulictransmissioncontrolsystemshavebeenwidelyused.Inordertobetterensuretheapplicationeffect，itisnecessarytoanalyzethecomposition，operatingprinciple，advantagesanddisadvantagesofhydraulictransmissioncontrolsystems，andconductin-depthresearchonvariousapplicationsofhydraulictransmissioncontrolsystemsinmechanicaldesignandmanufacturing，aimingtoimprovetheapplicationlevelofhydraulictransmissioncontrolsystemsandfurtherpromotethedevelopmentofthemechanicaldesignandmanufacturingindustry.

KeyWords：Hydraulictransmissioncontrolsystem;Operatingprinciple;Mechanicaldesignandmanufacturing;Industrialproduction

在目前的工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域中，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的使用規(guī)模不斷擴(kuò)大，并且技術(shù)內(nèi)容也在不斷升級(jí)，有效推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，在各種生產(chǎn)活動(dòng)中液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在生產(chǎn)效率與質(zhì)量的提高方面。因此，為了更好地發(fā)揮液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的功能作用，分析其在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用很有必要，可以進(jìn)一步擴(kuò)大其功能范圍，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)組成

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要由動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制調(diào)節(jié)元件以及輔助元件組成。其中，動(dòng)力元件包括液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸、液壓閥。液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，它將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能。常見(jiàn)的液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。液壓馬達(dá)是液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的重要部分，主要利用自身驅(qū)動(dòng)力將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，當(dāng)液壓油被泵入液壓缸時(shí)，由于液體不可壓縮，因此壓力會(huì)迫使活塞移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)力的輸出與運(yùn)動(dòng)的傳遞。液壓閥是液壓系統(tǒng)中的控制元件，主要控制的是液壓系統(tǒng)中的各種參數(shù)，如壓力、流量、方向等。液壓輔助元件包括油箱、濾油器、冷卻器、管路及接頭等，主要為液壓系統(tǒng)提供必要的條件，確保液壓系統(tǒng)的正常工作[1]。

2液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行原理

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要依靠的是液體流動(dòng)性與壓力特性，以此來(lái)保證精確控制的系統(tǒng)功能。液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及效率控制十分關(guān)鍵，主要依靠動(dòng)力元件運(yùn)作來(lái)提供能量來(lái)源。液壓傳動(dòng)的基本原理主要是利用液體不可被壓縮的特性，逼迫液體產(chǎn)生壓力能，進(jìn)而帶動(dòng)部件移動(dòng)。利用電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，將液體送入液壓缸中，并帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，利用液體在液壓缸左右腔中的來(lái)回移動(dòng)來(lái)使活塞不斷運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生動(dòng)力。

3液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.1優(yōu)點(diǎn)

作為一種高效的傳動(dòng)方式，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有多種優(yōu)點(diǎn)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)能夠在較小的體積和重量?jī)?nèi)輸出較大的功率，在一些需要高功率輸出的工作場(chǎng)所中具有顯著優(yōu)勢(shì)，例如：工程機(jī)械、船舶和航空等領(lǐng)域。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的布局更方便、更靈活，可以通過(guò)油管連接各種元件，不受限制，易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和快速響應(yīng)。同時(shí)，無(wú)級(jí)調(diào)速功能也可以不受范圍限制進(jìn)行使用，調(diào)速范圍可達(dá)1：2000，該調(diào)速功能也能在特定工作情況下正常使用。

3.2缺點(diǎn)

雖然液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些不足。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由于機(jī)械結(jié)構(gòu)特性，在實(shí)際運(yùn)作時(shí)會(huì)存在壓力損失、容積損失和機(jī)械摩擦損失，根據(jù)動(dòng)能守恒定律，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率往往只有75%左右，例如：受溫度的影響，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作性能和效率一般會(huì)降低，同時(shí)依靠液體特性進(jìn)行工作，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比也會(huì)出現(xiàn)變化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)[2]。

4機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)床中的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，現(xiàn)代化機(jī)床對(duì)液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，主要利用系統(tǒng)的精密控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床動(dòng)作的高精準(zhǔn)調(diào)控。其中，液壓泵可以為機(jī)床運(yùn)作提供穩(wěn)定的動(dòng)力來(lái)源，利用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的作用，提供大量的機(jī)械能，以此來(lái)為機(jī)床運(yùn)作提供動(dòng)力。系統(tǒng)中的控制閥通過(guò)調(diào)節(jié)液體的流向與流量來(lái)精確地控制機(jī)床工作的速度與力度。液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)由于具有高效的動(dòng)力傳輸、高負(fù)載適應(yīng)性以及高控制精度，因此在機(jī)床中得到了有效應(yīng)用。此外，應(yīng)用液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)的機(jī)床穩(wěn)定性較高，為機(jī)床加工提供防震功能，提高加工質(zhì)量。

4.1.1自動(dòng)換刀

自動(dòng)換刀是液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)較為典型的應(yīng)用，可以通過(guò)液壓泵、液壓缸、閥門(mén)和其他液壓元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床各部分的精確控制，包括卡盤(pán)的夾緊與松開(kāi)、刀架的轉(zhuǎn)位、刀盤(pán)的正反轉(zhuǎn)等。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)床中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀功能的關(guān)鍵在于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制。在自動(dòng)換刀過(guò)程中，液壓系統(tǒng)通過(guò)液壓缸使刀架體抬起，此時(shí)，活動(dòng)插銷與固定插銷脫離，使刀架定位發(fā)生變化，此時(shí)端齒離合器與空套齒輪相結(jié)合，通過(guò)活塞作用將刀架抬起。在刀架抬起后，液壓系統(tǒng)通過(guò)液壓缸推動(dòng)齒條移動(dòng)，此時(shí)，空套齒輪會(huì)沿著逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得刀架轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，一般為60°。刀架轉(zhuǎn)位后，液壓系統(tǒng)通過(guò)液壓缸使刀架體下降，活動(dòng)插銷也會(huì)回歸原位，消除銷與孔之間的間隙，反方向?qū)崿F(xiàn)定位。通過(guò)端齒離合器活動(dòng)，刀架體逐漸下降，利用相同的活動(dòng)使刀架在新的位置上加緊。刀架壓緊后，液壓系統(tǒng)通過(guò)液壓缸使齒條復(fù)位，端齒離合器脫開(kāi)，齒條帶動(dòng)齒輪在軸上空轉(zhuǎn)。通過(guò)以上流程，機(jī)床有效利用液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行換刀，并且定位和夾緊動(dòng)作正常，可以順利進(jìn)行切削加工[3]。

4.1.2機(jī)床進(jìn)給

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要利用伺服系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的進(jìn)給。作為液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分，液壓伺服系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給的精確控制。液壓伺服系統(tǒng)通常包括液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸、液壓閥和液壓輔助裝置等元件。液壓伺服系統(tǒng)的工作原理是通過(guò)改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)液壓缸的活塞運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給的精確控制。液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)機(jī)床進(jìn)給至關(guān)重要。因此，需要采取適當(dāng)?shù)目刂撇呗员ＷC液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，如比例積分微分控制（Proportional-Integral-DerivativeControl，PID）、模糊控制、定期維護(hù)和保養(yǎng)等。此外，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算是確保機(jī)床進(jìn)給性能的關(guān)鍵。

4.2液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械中的應(yīng)用

4.2.1工程機(jī)械

在工程機(jī)械中，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，它通過(guò)液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，然后通過(guò)液壓閥和液壓缸等元件控制液壓能的流向和大小，從而實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的各種復(fù)雜動(dòng)作。液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在工程機(jī)械中應(yīng)用的主要優(yōu)點(diǎn)包括體積小、功率密度大、易于安裝、可控性好等，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、快速響應(yīng)等功能，使工程機(jī)械的動(dòng)作更加精準(zhǔn)和高效。在工程機(jī)械中，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備，如挖掘機(jī)、起重機(jī)、裝載機(jī)等。以挖掘機(jī)為例，挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)需要精確控制挖斗的升降、翻轉(zhuǎn)和推進(jìn)等動(dòng)作，這都需要液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在挖掘機(jī)中可以控制其中的各個(gè)機(jī)構(gòu)，進(jìn)而控制挖掘機(jī)的工作裝置，并且在挖掘機(jī)的使用中，通常會(huì)在各個(gè)重要結(jié)構(gòu)上安裝液壓元件，將挖掘機(jī)整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，進(jìn)而控制挖掘機(jī)進(jìn)行各種動(dòng)作。

4.2.2農(nóng)業(yè)機(jī)械

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有高效的動(dòng)力傳輸和精確的控制能力，是提高農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化水平的關(guān)鍵技術(shù)。液壓系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定的動(dòng)力源，無(wú)論是在啟動(dòng)過(guò)程中，還是在運(yùn)行過(guò)程中，都能保證機(jī)械設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)作。在農(nóng)業(yè)機(jī)械中，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)也具有重要作用，如拖拉機(jī)、收割機(jī)、播種機(jī)等。液壓系統(tǒng)不僅用于控制設(shè)備的高度、寬度等物理參數(shù)，還用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，如翻轉(zhuǎn)、折疊等。以拖拉機(jī)為例，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)液體介質(zhì)傳遞動(dòng)力，相較于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，能夠更高效地輸送能量，液壓系統(tǒng)中的液壓泵通過(guò)壓力油液的輸送，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件進(jìn)行工作。

4.2.3石油化工

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)由于具有高精度控制的優(yōu)點(diǎn)，在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。以石油鉆機(jī)為例，液壓系統(tǒng)通過(guò)控制絞車來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆桿的上升和下降，同時(shí)通過(guò)液壓馬達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)提升速度。在正常鉆探時(shí)，液壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)鉆桿的下鉆動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)鉆桿的自重和液壓馬達(dá)的相互配合。在一般情況下為了提高全液壓鉆機(jī)的工作效率和質(zhì)量，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮動(dòng)力源的選擇、液壓元件的選擇、元件的安裝、系統(tǒng)的管道布置以及液壓油的選擇和保養(yǎng)等方面。此外，在頂驅(qū)裝置中，液壓系統(tǒng)為其提供了遠(yuǎn)距離傳動(dòng)與控制的優(yōu)勢(shì)，使頂驅(qū)的功能得以充分發(fā)揮[4]。

4.3液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在自動(dòng)變速器中的應(yīng)用

4.3.1汽車檔位轉(zhuǎn)換

在自動(dòng)變速器中，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具有重要作用。自動(dòng)變速器一般應(yīng)用于汽車中，因此，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的功能性主要體現(xiàn)在汽車駕駛中，如車輛不同檔位的變化。在汽車自動(dòng)變速器中，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)不同檔位間的切換。這個(gè)過(guò)程涉及多個(gè)關(guān)鍵部件，包括液力變扭器、行星齒輪、液壓變距系統(tǒng)和液壓操縱系統(tǒng)。當(dāng)需要切換檔位時(shí)，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度信號(hào)、車速信號(hào)、換檔控制手柄的位置信號(hào)等會(huì)通過(guò)液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，并在系統(tǒng)中將其轉(zhuǎn)變成液壓信號(hào)。同時(shí)，這些信號(hào)會(huì)被送到液壓控制裝置，執(zhí)行元件在收到控制信號(hào)后會(huì)輸送壓力油，使液控裝置工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的檔位的來(lái)回切換。例如：當(dāng)需要從一檔切換到二檔時(shí)，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的換擋規(guī)律，調(diào)整液壓信號(hào)，使離合器分離和結(jié)合，制動(dòng)器制動(dòng)和釋放，從而改變變速器的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)換擋[5]。

4.3.2汽車懸掛

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在汽車懸掛中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在液壓懸掛系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)液壓缸、液壓泵、液壓閥等組件協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了車輛對(duì)路面的適應(yīng)性調(diào)節(jié)，從而保證車輛在行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性，并提高乘客的舒適度。液壓懸掛系統(tǒng)的工作原理是，當(dāng)車輛行駛在不同路況時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)受到壓力，進(jìn)而助推液壓缸進(jìn)行運(yùn)作，利用液體的來(lái)回傳輸，推動(dòng)車輪進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，適應(yīng)路面的變化。液壓泵和液壓閥則起到控制流量和壓力的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)懸掛系統(tǒng)的精密控制。壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在汽車懸掛中的應(yīng)用，不僅提升了車輛的操控性能，還有助于改善乘坐體驗(yàn)[6]。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工業(yè)大規(guī)模發(fā)展的背景下，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的高精度的控制能力在機(jī)床自動(dòng)換刀以及進(jìn)給中具有良好的應(yīng)用效果。液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的連接與控制作用在工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及石油化工上具有重要作用，同時(shí)液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性與靈活性也在汽車領(lǐng)域大放異彩，有效促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王立永.液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制方法探析[J].時(shí)代汽車，2023（20）：19-21.

[2]陳柏金，劉廷君.快速鍛造液壓機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].鍛壓技術(shù)，2023，48（11）：1-6.

[3]鄔可令.液壓機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備，2023（11）：42-44.

[4]楊文兵.裝載機(jī)液壓機(jī)械功率分流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制及仿真分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2023（17）：44-46.

[5]魏曉朝.采棉機(jī)液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器控制系統(tǒng)研究[D].石河子：石河子大學(xué)，2022.

[6]徐梁.流體裝卸臂自動(dòng)對(duì)中與液壓控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2023.