液压机械传动控制系统在机械设计及制造中的应用分析

液压机械传动控制系统在机械设计及制造中的应用分析

沈林瀚

杭州舜海光伏科技有限公司 浙江杭州 311200

摘要：随着我国工业化程度的不断提高，对于机械设计及其制造的发展有了新的认知，液压控制系统作为机械设计及制造中的重要环节，其系统特点具有高效、稳定的优点，所以该系统的应用领域较多且应用价值较高。本文将探究该系统在组成以及工作上的原理，系统的优点以及在不同的领域中的应用。

关键词： 液压机械；传动控制系统；机械设计及制造；应用分析

一、引言

液压传动通过使用油液等液体作为工作中能量传递的介质实现不同形式的能量转换，实现设备部件传动控制。特别是近些年来，随着机械电子一体化技术、信息技术与计算科学的不断发展，液压传动的控制系统进入了一个新的阶段。液压传动利用各种元件行程不同的工作回路，此外，不同回路之间的组合形成整体的控制系统，完成相应的功能任务。

二、液压机械传动控制系统原理与构成

液压机械传动控制系统主要依靠液体介质进行能量转换与传递，具体来说，液压控制系统依据的基本原理为帕斯卡原理，即液体各处的压强是相等的。通过该原理可得不同受力面积处的压力大小。当受力面积较小时，所承受的压力较小，反之承受的压力较大，通过该原理可以实现压力的转换。例如，千斤顶的支撑与升举通过不同部位的压力转换进行进行力的传递，从而将液压的能量转换为机械能。液压系统中包含的元件有动力部分、用于执行的部分、用于控制的部分以及其他辅助部分。液压动力部分是动力源，它是通过液压泵的转动来使得液体出现流动，一般来说，容积型的液压泵通过改变油腔中的容积来实现油液的运动。如果油腔内的容积从大变小，那么油腔内的压强会不断减小，这样使得油液被吸入油腔空间内。如果油腔内的容积从小变大，那么油腔内的压强会不断增大，这样使得油液会被压出油腔来与负载端的压力进行平衡。其他形式的动力泵有、叶片形式的泵以及柱塞泵等。液压执行元件是将系统中的液压能转换为机械能，该执行元件主要包括液压缸和液压马达。其中液压缸所输出的运动模式为直线运动，液压马达所输出的运动模式为旋转运动。液压马达与液压泵的作用正好是相反的，即液压马达实现的能量转换为液压能到机械能。液压马达按照结构上进行划分可以分为，叶片式、柱塞是马达。在选择液压马达类型时应当按照实际的工作应用场景进行选择。当应用于高转速、低扭矩高灵敏度的应用场合时应当选用叶片式液压马达；当应用于大扭矩较低转速的场合时应当选择柱塞式液压马达。液压控制元件的主要功能是控制工作介质中参数(压力、流量、速度等)。控制元件的主要由包括阀体阀芯等元器件组成，用于对执行元件方向速度的控制，同时也可以实现过载保护等功能，液压系统中的液压阀应当具有结构紧凑安装方便、灵敏度高高效可靠同时被控参数如流量速度等应稳定受到外界干扰影响较小的特点。辅助元件即除了动力元件、执行元件以及控制元件之外的器件，它与其他器件共同组成液压控制系统从而保证系统整体的稳定性与可靠性。

三、液压机械传动控制系统的优势

液压机械传动控制系统在机械设计及其制造领域应用广泛，这主要是由于其在系统上存在着诸多优势。首先，从系统特点上来说，液压机械控制系统具有高速高效并且具有传动效率高的特点，此外液压控制系统整体结构紧凑、质量较轻满足了易于安装维护的要求。其次，从集成度与灵活性上来说，液压传动系统具有系统集成度高、体积小与灵活性高的特点，并且随着机电一体化与智能控制技术在液压控制系统的应用，系统整体的智能化程度与灵活性将进一步提高，灵活性的提高有助于根据实际需求进行合理的配置。此外，液压机械传动系统操控性较好，速度可调节范围较大，能够根据负载准确调整压力大小。再次，从工作介质上来说，液压油具有良好的润滑性与耐用性，从而大大提高系统整体的可靠性。最后，从经济效益上来说，液压机械传动控制具有高速高效的特点，能够大大降低工人的工作强度，从而提高企业的生产效率与经济效益。

四、液压机械控制系统在机械设计制造中的应用分析

液压机械控制系统具有高速、高压、高效可靠耐用的特点，并且在系统集成度方面已经做到了高度的集成化，这有助于其在各行各业中的应用。并且随着机电一体化技术以及智能化技术的不断发展液压控制系统的智能化也有了较大发展，液压控制系统性能的不断提高日益显示出其在不同领域的应用价值。

4.1 液压机械控制系统在机械加工设备中的应用

液压机械控制系统是机械加工设备中广泛应用的系统。通过液压系统的控制，驱动执行元件完成相应的加工动作。机械加工设备中的锻压设备、车床、刨床等均有采用液压控制控制。例如，在锻压设备中，液压控制系统负责将油液压力施加到执行器末端从而通过控制油液的流量与速度实现不同类型不同强度的锻件的锻压。如车床这类机械加工设备中，通过机械液压控制系统来实现工件的夹持、移动以及分度等任务，采用机械液压控制系统，可以高效的实现精准驱动，高效移动，从而提高设备的自动化水平。

4.2 液压机械控制系统在机器人领域中的应用

机器人是集机械、电子信息以及自动化控制技术于一体的复杂机电系统。执行机构作为机器人系统重大的重要机构，其对执行器的速度、工作效率、工作噪声等均提出了较高的要求。采用液压传动控制系统可以有效提高机器人的行走以及驱动能力。这主要得益于液压控制系统在低速低扭矩的情况下能够具备良好的稳定性，在此系统的控制下能够高效的调节正向转动与反向转动，因此，在机器人的控制系统中得到了广泛的应用。

4.3 液压机械控制系统在风里发电领域中的应用

风力发电中的风机中包含多种转动部件，其中机舱在水平方向上进行旋转，负责调整片的风向，风轮沿水平轴进行转动产生推力，在风力发电的风机中，液压系统主要负责调整叶片的桨矩，阻尼、刹车、停机等任务。当遇到恶劣的环境条件时，如台风等强风时，需要机组立即停止运行防止转速过大以及受力过大而引起叶片的损坏。当运到这种工况时，液压机械控制系统对刹车装置施加抱紧力，从而及时将叶片进行刹停。

4.4 液压机械控制系统在其他领域中的应用

新一代信息技术以及控制技术的不断进步，液压控制系统的性能不断提升，加快了其在不同领域中的应用。如在汽车行业中，也广泛应用了液压控制系统，包括汽车刹车装置中的夹持机构采用液压技术来进行驱动，汽车转向机构中的动力辅助装置也采用液压控制系统来进行驱动。液压机械传动控制技术在工程机械领域中也有着广泛应用，液压控制技术的进步使得液压挖掘机具有结构紧凑、操作平稳、高效可靠的优点。液压挖掘机是由动臂、斗杆、铲斗以及液压油缸等构成的复杂机械系统，在挖掘作业中，通过电液控制系统对油缸的伸缩进行控制，通过电磁比例先导阀控制多路换向。随着信息化数字化技术、智能化控制技术在液压控制系统中的应用，其参数以及整体性能相比于传统液压控制系统将得到大幅提高，因此其应用领域将更加广泛。

五、总结

本文详细分析了液压机械传动控制系统的原理、构成、系统优势以及在机械设计及其制造领域中的应用。综上所述，新一代信息与智能化技术的不断发展将有效提高液压控制系统的整体系统，大大提升在机械及其制造领域的自动化控制水平。

参考文献

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