机械设计制造中液压机械控制系统的优缺点及应用分析

刘军伟

(江苏安全技术职业学院电气工程学院，江苏 徐州 221000)

1 液压机械控制系统的基本原理

液压机械控制系统主要是一种在液体平衡状态下，利用油泵产生具有一定内部压力的液态油，将其通过液压管路输送到各个执行元件中，再通过活塞等系统中压力的不平衡状态，促使系统运行做功。在液压机械控制系统当中，活塞的大小将对所要施加的压力大小提出要求，活塞比较大时，所要施加的压力也要提高[1]。总体来讲，液压机械控制系统的主要元件包括以下几个部分：

(1)执行元件。执行元件是实现液压泵将液压能转为机械能的转换元件，其中液压马达是主要的设备之一，可以确保液压能的转换效率。除此之外，液压执行元件可以对系统内部液体压力大小、方向等进行有效控制，进而实现执行元件和各项生产活动的有机协调。

(2)动力元件。动力元件主要是为液压机械控制系统提供主要动力的系统，其核心设备是液压泵。在整个液压控制系统运行的过程当中，液压泵和齿轮泵等元件联合运行，为液体在系统中的传输提供必要的动力。

(3)辅助元件。辅助元件主要是指各类管道、容器、马达、密封件等元件，辅助元件是建立液压机械控制系统中液压回路的重要组成部分。如今液压机械控制系统的结构、功能越来越复杂，涉及到的设备越来越多，意味着对辅助元件的数量、种类及技术要求也提高了很多。辅助元件的运行效果，将直接决定液压机械控制系统的运行效率和稳定性[2]。

2 机械设计制造中液压机械控制系统的优缺点

2.1 优点

其一，占用空间小。液压机械控制系统主要是使用油液作为运行介质，在系统运行的过程当中，功率损耗会产生一定的热量，而油液的运行可以将热量带向别处[3]。基于此，可以减少降温设备的布置，而在特定功率环境下，液压系统各个部件占用的空间更小。其二，负载能力强。液压机械控制系统得益于机械部件和液压系统的刚性优势，在闭环系统当中所具备的定位刚度更大，不仅可以承担更大的负载，同时还能降低运行误差。其三，可实现无极调速。在液压机械控制系统技术不断进步的情况下，该系统和传统机械结构相比，具有更高的效应速度，同时可以实现快速启动、制动和反向操作。同时，液压机械控制系统中高的力矩惯量也比较大，进而可以实现更强的加速能力。综合来看，这些优势也是液压机械控制系统实现无极调速的关键，进而进一步提升了系统的稳定性和可靠性。

2.2 缺点

首先，由于液压系统是利用油液等液体产生的压力实现动能转化和传输的，因此对系统各个部件的密封性、刚性要求较高。但是由于受到制造工艺、后期运行维护方式的影响，加上很多情况下系统长期运行之后会出现机械劳损、管道容器破裂等情况，因此液压机械控制系统漏油、漏液的情况经常发生，不仅影响系统的运行，还会产生安全隐患。其次，多数液压控制系统中的液体密度、粘度会受到环境温度的影响，进而使系统供液量、能量转化速度受到影响，进而影响系统的运行效率和性能[4]。再次，液压控制系统中的油液如果混入空气，在机械运行过程中不仅可能导致系统异常抖动、发出噪音，甚至会产生爆燃的风险。最后，从自动化运行管理的角度来讲，液压机械控制系统实现自动化控制的难度较大。因此，通常在控制系统的小功率部分都不会使用液压机械控制装置。

3 机械设计制造中液压机械控制系统的应用

3.1 机械设计制造中的系统控制

在机械设计制造中，液压机械控制系统的应用拥有多种形式。在工程设备体系控制中，该系统主要是对设备功率进行控制，而液压机械控制系统的设计应用中，要对生产活动的环境、工艺进行明确，确保系统在恶劣的施工环境及条件下可以稳定有效运行[5]。在当前技术条件下，液压机械控制系统技术在多个领域中都有很好的应用效果，尤其是在塑性加工领域当中，可以提高加工质量。在机械设计制造中，应用液压机械控制系统可以简化部分生产活动的生产控制流程，实现对复杂部件的加工制造，并且还能做到对生产过程的有效监测和控制。

3.2 传动技术

在机械化生产系统当中，传动技术的应用至关重要，而液压控制系统和传动技术的结合，将进一步提高系统的控制能力。简单来讲，在设计和制造自动化机械系统时，要先评估系统中对机械传动模块的具体要求。因为不同的层面传动当中的机械传动效果有所差异，而通过在数据传输控制中应用液压传动系统，可以提高传动效果。在如今计算机无线控制技术不断发展的情况下，可以将计算机控制技术和液压技术、传动技术进行有机结合，进而充分发挥计算机控制技术的自动化优势、液压系统的可靠性优势以及传动技术的高效性优势。值得一提的是，机械传动技术的变量可以对控制结构产生更积极的影响，进而提高系统性能[6]。

3.3 液压机械传动控制系统的构建

在机械设计和制造中，构建液压机械传动控制系统是当代工业生产系统的主要发展方向。液压机械传动控制系统可大致分为硬件系统和软件系统2个部分，前者负责执行，后者负责控制、监测和管理。其中，硬件系统主要包括微处理器、输出部件、储存部件、I/O部件、编程器以及各类机械化器件，硬件系统的各个部件通过总线连接，进而组成有机整体。液压机械传动控制系统的软件部分又分为系统程序和用户程序，系统该程序主要是由PLC进行控制，而用户程序则是开发者及用户根据用户实际应用需求，在一定的权限规则下进行定制开发的。

在液压机械传动控制系统的自动化控制中，以微处理器为核心的PLC是实现控制功能的关键，其在当今工业自动化的历程当中发挥了关键作用[7]。PLC具有较好的灵活性和通用性，其主要是利用自身储存器及编程程序，通过总线对各个硬软件部分进行控制。如果在软件系统运行中出现了一些问题，技术人员可以直接对控制程序进行修改便能有效解决。

4 结语

综上所述，在现代社会经济发展进入新常态的大环境下，工业生产领域急需通过利用现代科技，实现对生产系统的升级与优化。液压机械控制系统作为一种当代工业生产活动中常用的控制系统，在机械设计与制造中发挥着重要的作用。而相关机械设计制造从业单位及使用管理单位不仅要看到液压机械控制系统的优势，也要明确其存在的相关缺陷及缺陷产生的原因和危害。在此基础上，机械设计制造单位要积极革新思维，将现代先进的PLC技术、传动技术与液压技术进行有机结合，在工业生产系统的开发和运行中充分做到扬长避短，进而发挥液压机械控制系统的优势，推动社会生产力的进一步发展。