浅析液压机械无级传动液压控制系统设计及特性

摘要：相较传统的液压机械控制系统，新型液压机械无级传动液压控制系统的设计与应用具备显著特点。本文则分析了液压机械无级传动控制系统的基本运行原理，介绍了其设计特性，并进行了全面分析。以期为此后控制系统在工业生产作业中的应用提供更多的借鉴依据，帮助技术人员积极提升液压控制系统的实际应用水平。

关键词：液压机械无级传动控制系统；设计；特性

液压传动是用液体作为介质来实现能量的传输和控制系统，通过对各种机械压力流体介质的控制，通过控制电路实现能量转换元件，控制系统灵活方便的控制性能，因此在工业控制中应用广泛。

1.液压机械无级传动液压控制系统的基本特性

1.1可控的无级别调速

相较传统的控制系统，液压机械无级传动控制系统可以根据机械设备不同的作业周期针对性的调节实际的运转速度。比如在柴油机的运行过程中使用无级传动液压控制系统，技术人员可以长时间的将机械操作手柄控制于某一固定功率调节位置，此时系统可以自动辨别柴油机的实际运行功率。而随着机械设备实际运行时间的不断延长，控制系统可以利用调速器设备转换柴油机传输开放度。若在机械设备生产运行期间，其采用了曲线功率输送口的开放度，则柴油机传送带也会在液压无级别传动控制系统的操作用下，其运转速度呈现出曲线调节模式。

1.2小功率大输出

新型液压无级传动控制系统属于传统控制系统的进一步完善与发展，其更多采用了小功率运行参数的机械零件，以代替大功率零件，确保整个机械运行设备的大功率输出，这也是新型液压控制系统在实际应用中的最大特点。且在基本特性的设计实践过程中，技术人员广泛采用了功率放大倍数原理，此原理主要指的是在新型液压无级传动系统输送能量时，控制系统内部传递实际能量运行功率与液压元件可承担传输功率之比。在液压系统传送研究过程中，新型液压无级传动控制系统根据不同形式以及不同强度的功率输出可以分为一至四段不等的运行级别。且实际元件功率及运行功率之间呈现出倍数增长关系。同时，受系统运行时间以及电能传动能量等因素的影响，机械无级传动设备最大运行功率为液压设备元件整体运动功率的三倍以上。但运行期间，工作人员必须进行有效调节，以确保液压系统运行的稳定性，这样才可以最大程度的发挥新型控制系统的优势。

1.3高效率运行

依据液压无级控制系统在运行模式下的输入与输出能源功率，加之机械设备内部液压元件能源排放实际数额，可以得到各机械元件运转部门的实际功率。比如在二段式新型液压控制系统运行期间，随着系统实际应用时间的不断延长，无级调控装置与机械元件的实际工作效率也在不断增加，且会发生对应数值增加与功率上涨的情况。此时技术人员应灵活掌握液压机械传动效率的具体涨幅，使其发生规律性变化。而部分新型液压控制系统的研究人员将无级传动控制系统的折翼特点归结为高效率特性。

2.液压机械无级传动控制系统的设计方案

为了有效改善传统液压机械传动变速器在换段过程中存在的扭矩波动问题，改善运行状况，在系统设计期间应满足以下几方面要求。一是液压控制系统可以实现缓冲升压与降压；二是离合器控制压力最小值为零。同时，为了达到无级传动的具体要求，液压控制系统本身还应具备过载保护、各液控支路之间相互独立等特点。基于上述要求，应按照下图1所示的方案原理图进行设计。

安全阀；2-液压泵；3-二位二通换向阀；4-二位三通换向阀；5-数字比例溢流阀；6-离合器油缸

其中具备过载保护作用的时主油路的安全阀，具备较大的控制压力，可以保证数字比例溢流阀在工作期间不受控制过程的影响。同时，在工作过程中，离合器保持分离状态，以确保其可靠分离，CH液控支路压力应降为零，各换向阀处于初始位置，并截断主油路供油，连通CH液控支路与油箱，确保液控支路的压力为零。缓冲升压二位三通换向阀上位应接入油路，确保液控支路内进入油源输出流量。此时在数字比例溢流阀中输入调制脉宽PWM信号，完成升压缓冲调节。由于运行期间，二位二通换向阀对升压缓冲过程不存在任何影响，为了有效节耗，二位二通换向阀应始终处于初始位置，且上位接入油路。在离合器处于滑磨与结合状态下，换向阀与缓冲升压状态下的位置保持一致。且当数字比例溢流阀输入比例为零时，CH液控支路压力应保持在最大值。在缓冲升压开始之前，二位二通换向阀下位应接入油路，液控之路与油箱之间的联系也被切断。而在缓冲降压阶段，二位三通换向阀下位接入油路，液控支路与油源切断联系，且根据比例溢流阀的PWM信号调整压力。当压力降低至溢流阀最低控制力时，二位二通换向阀的上位接入油路，确保压力降低至零。

在液压控制系统中使用换向阀进行保压会存在油路泄露问题，而本文设计的液压控制系统可以确保液压泵持续运转，因此泄露不会影响系统的正常运行。

相较传统的机械生产控制系统而言，新型液压无级传动系统的应用具备很大优势。由于受到新型机械生产控制系统的协助，企业可以最大程度的加快工业生产流程的运行速度。且新型系统增加了集成线路控制模式，有效结合了传统工业规模化生产管理系统与现代的电子信息技术，切实提升了机械的运行效率，且凸显了新型控制系统的实际应用价值。需要注意的是，实际应用期间，整体控制系统应具备较高的平衡度。

结束语

本文通过全面介绍新型液压机械无级传动控制系统的基本运行原理，总结出了新型控制系统在工业化生产中的应用优势。由此，企业工作人员应在结合新型控制系统控制优势的基础上，建立更为科学有效的系统匹配制度，确定合理的设计方案，这样才可以更好的应用新型的控制系统，从而获得更多的经济效益。

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作者简介：彭履安，男，23岁，黑龙江工業学院，机械工程系，14级机械设计制造及其自动化专业，在校学生。