探究機械液壓系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：機械液壓系統(tǒng)在社會生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，包括動力、控制、執(zhí)行、輔助等子系統(tǒng)。本文對機械液壓系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行分析，明確機械液壓設(shè)計過程中容易出現(xiàn)的問題，給出具體的優(yōu)化設(shè)計方案，供相關(guān)行業(yè)借鑒參考。

關(guān)鍵詞：機械;液壓控制系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.026

0 引言

隨著大型工業(yè)設(shè)備的使用不斷增多，機械液壓系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于建筑、石油、汽車、工程等領(lǐng)域，為相關(guān)機械設(shè)備的性能優(yōu)化做出重要貢獻(xiàn)。但在機械液壓系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用工作中，還存在一定的提升空間，需要對液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計做出具體分析。

1 機械液壓系統(tǒng)的重要作用

近年來，我國工業(yè)發(fā)展水平不斷提高，機械設(shè)備已經(jīng)成為社會生產(chǎn)的核心生產(chǎn)力之一，在生產(chǎn)效率提高、促進(jìn)經(jīng)濟增長方面做出重要貢獻(xiàn)。液壓系統(tǒng)是機械設(shè)備的重要組成之一，相當(dāng)于機械內(nèi)部的一個平衡裝置，保證機械正常運轉(zhuǎn)。例如，在四柱式液壓機中，液壓系統(tǒng)起著把電機的旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)換成易于傳遞的液體壓力能，推動執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)對原材料的鍛壓、沖壓、冷擠、校直等壓制工藝。通常而言，液壓系統(tǒng)設(shè)計就是通過一定的技術(shù)手段和協(xié)調(diào)方案，將需要的執(zhí)行機構(gòu)動作，通過設(shè)計合理的液壓原理方案來實現(xiàn)，同時還要保證機械結(jié)構(gòu)運行的穩(wěn)定。這一穩(wěn)定作用的發(fā)揮成效會受到液壓系統(tǒng)中選取元件性能的影響，目前最常使用的保壓元件有單向閥、蓄能器、液控單向閥三種。

2 機械液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

2.1 機械液壓系統(tǒng)設(shè)計問題

在實際應(yīng)用中，機械液壓系統(tǒng)設(shè)計的常見問題主要包括以下四個方面：一是出油量方面的問題。在機械設(shè)備運行中，常發(fā)生液壓系統(tǒng)已經(jīng)開始運行但卻沒有或只有少量油液輸出的情況。導(dǎo)致該問題的原因一般為油箱存油量不足、吸管中夾雜空氣、濾油器堵塞等。另外，選取的液壓油不符合設(shè)備運行要求、粘度太大也會導(dǎo)致該問題的發(fā)生。二是漏氣問題。漏氣會影響液壓系統(tǒng)的正常運行，如吸油管路清理不到位、動力系統(tǒng)運行異常等，都可能導(dǎo)致漏氣問題[1]。三是流量或壓力不穩(wěn)。引發(fā)該問題的原因一般為液壓油中混入大量空氣、液壓閥累積的污染物過多、內(nèi)部零件受損等。四是液壓閥卡緊故障問題。出現(xiàn)該問題的原因是液壓閥上污染物過多，這些細(xì)微雜質(zhì)會損害系統(tǒng)中細(xì)小結(jié)構(gòu)件，導(dǎo)致液壓閥工作異常。

當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，首先應(yīng)檢查油箱內(nèi)液壓油的量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并將濾油器、油管、液壓閥等部件中的油污清理干凈。檢驗使用的液壓油性能、型號是否合理，酌情選擇更換適合工況的液壓油。若出現(xiàn)出油量過少的問題，應(yīng)檢查機械液壓系統(tǒng)中是否有零部件出現(xiàn)磨損，及時進(jìn)行更換。

2.2 機械液壓系統(tǒng)設(shè)計方案

2.2.1 四柱式壓力機液壓系統(tǒng)設(shè)計

四柱式壓力機機械液壓系統(tǒng)中的壓制執(zhí)行機構(gòu)為電磁換向閥控制的單活塞桿液壓缸，該油缸由簡單的換向控制液壓回路控制，但該種壓制執(zhí)行機構(gòu)在壓制原材料時，產(chǎn)生的沖擊回彈會對控制閥芯造成損傷，日積月累情況下，會造成控制閥門出現(xiàn)過大的間隙，進(jìn)而對壓制精度造成影響，因此液壓系統(tǒng)的運行效果并不穩(wěn)定可靠，為此，可采用在連接液壓缸的進(jìn)油路和回油路分別連接液控單向閥液壓鎖，進(jìn)行液壓系統(tǒng)回路優(yōu)化設(shè)計。該優(yōu)化設(shè)計的主要優(yōu)點就在于，液控單向閥芯為錐形，對油液密封性好，鎖閉性能優(yōu)秀，有效解決沖擊對換向控制閥芯的損傷的問題，提升液壓系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。該液壓系統(tǒng)優(yōu)化方案在對可靠性和穩(wěn)定性有要求的工程機械和起重運輸設(shè)備中運用較多。

2.2.2 卷板機液壓系統(tǒng)回路設(shè)計

當(dāng)原料板送入卷板機進(jìn)行壓制工序，需要啟動液壓系統(tǒng)，通過利用油缸來控制上輥升降、下輥水平移動到合適位置。當(dāng)電磁鐵通電后，通過流量方向控制閥來調(diào)節(jié)油缸動作的偏移量，從而提高卷板機卷圓的精度，保證生產(chǎn)質(zhì)量。為保證壓力油能持續(xù)的作用在油缸的無桿腔，進(jìn)而讓卷板機輥子不發(fā)生誤差偏移，需要保證液壓系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，可在油缸進(jìn)回油路增加單向閥，這樣可使得卷板機輥子在卷壓較厚板材時，較強的壓制抗力產(chǎn)生的背壓沖擊由單向閥來吸收，保證液壓系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。

2.2.3 蓄能器的設(shè)計

機械液壓系統(tǒng)中的常用的蓄能器包括重錘式、氣體加載式和彈簧式。其中，重錘式蓄能器的工作原理是使用柱塞對液壓油加壓，該蓄能器的結(jié)構(gòu)簡單、加壓的穩(wěn)定性較高，但其蓄能容量較低、能夠加壓的范圍也非常有限，且設(shè)備體型笨重、運轉(zhuǎn)靈敏度不高、可活動性不大，因此一般在大型固定機械設(shè)備的液壓系統(tǒng)中選用;氣體加載式蓄能器通過對密閉性氣體的壓縮與膨脹進(jìn)行壓力的控制，一般使用氮氣作為密閉性氣體，分活塞和氣囊兩種形式，在使用該種蓄能器時，需嚴(yán)格控制其規(guī)格大小;彈簧式蓄能器使用彈簧實現(xiàn)能量的儲存和釋放，利用彈簧對活塞加壓，進(jìn)而作用在系統(tǒng)元件中，液壓油接受的壓力大小受彈簧提供的彈力和與活塞間的接觸面積影響。安裝氣囊式蓄能器時，要注意油口的位置，保證油口向下垂直進(jìn)行安裝;蓄能器的安裝位置應(yīng)緊挨振動源，以最大限度的吸收和減輕脈動、沖擊程度，降低振動頻率，減輕振動對液壓系統(tǒng)正常運行造成的影響。另外，安裝位置要盡量選在熱量不高的地方，以免蓄能器內(nèi)部的氣體受到溫度影響而發(fā)生變化。

2.3 機械液壓系統(tǒng)設(shè)計前景

在當(dāng)前的背景下，機械液壓系統(tǒng)的最主要設(shè)計趨勢是進(jìn)行綠色設(shè)計，即提高系統(tǒng)的節(jié)能性，減輕液壓系統(tǒng)運行工程中出現(xiàn)的污染、噪音，提升機械液壓系統(tǒng)的運行效率和環(huán)保特性。目前已有研究人員提出將環(huán)保設(shè)計理念、環(huán)保技術(shù)、智能技術(shù)等融入到液壓系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中，促進(jìn)機械液壓系統(tǒng)設(shè)計逐漸向綠色、長期、可持續(xù)的方向發(fā)展[2]。

3 結(jié)論

機械液壓系統(tǒng)在保證機械設(shè)備運行穩(wěn)定方面發(fā)揮出巨大的作用。在實際應(yīng)用過程中，除了要進(jìn)一步優(yōu)化液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案、提高其本身性能外，相關(guān)人員還應(yīng)做好液壓系統(tǒng)的維修保養(yǎng)工作，保證液壓系統(tǒng)始終處于正常、高效的運行狀態(tài)中，提高機械設(shè)備的生產(chǎn)效率，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋俊華.工程機械液壓系統(tǒng)設(shè)計及改進(jìn)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（10）：115-116.

[2]肖博濤，張墨.實施機械液壓系統(tǒng)綠色設(shè)計的策略[J].黑龍江科學(xué)，2017，8（04）：144-145.

作者簡介：王保（1991-），男，安徽亳州人，本科，助理工程師，研究方向：機械工程。