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机械制造业液压技术研究

摘要:随着机械制造技术的发展,液压技术在机械制造中体现出更多的优势,应用范围日益广泛,成为机械的主要动力源、控制源和机械制造的核心部位。但在实际生产中,液压系统也存在一定不足,包括能耗大等。本文讨论了目前机械制造领域液压技术的应用现状与存在的问题,分析了未来技术使用展望。

关键词:液压技术;机械制造;工程机械

液压技术即是利用液体实现机械传动和控制的技术,目前机械制造领域逐步向精细化、高端化发展,液压技术的应用也逐渐得到推广。相对于国外高水准的液压技术水平,国内发展还存在一定的差距。因此在分析国内液压技术现状的基础上,提出未来发展趋势,对机械制造行业发展具有一定促进作用。

1机械制造中液压技术应用现状

作为一项关键技术,液压在国外机械制造中有着悠久的历史和丰富的经验。例如在欧美等机械制造比较先进的国家,其液压技术在全世界遥遥领先,德国作为先进设备制造强国,通过不断的创新开发出许多先进的液压技术,极大地推动了机械制造行业的发展。又如在日本,液压技术的应用虽然晚于欧美等西方国家,但是得到国内机械制造企业的大力支持,对西方先进液压技术进行了有效的创新和优化,在满足国内机械制造企业需求的同时,有效拓展了国际市场。国内机械制造行业虽然起步较晚,但是在液压技术的应用中也取得一定的成绩,形成了丰富的研究理论。目前液压技术在机械制造中主要应用于传动控制系统中。首先在传动系统应用中,有研究表明液压传动系统能够给改善机械的动力性能,提升传动效率,减少能量消耗,将机械设备使用的经济性能提升25%。同时液压传动机械响应速度更宽、功率质量高,而且能够提升机械设备的自动化水平。例如在实际设计与生产中,可以借助微电子技术、信息技术、自动化技术等实现机械设备自动化。但是由于液压技术在机械行业应用较晚,还有许多技术难题尚未解决。例如比较高端的高压柱塞泵就需要从国外进口,国内液压产品没有生产能力。另外由于生产设计经验的不足,在机械制造行业应用的液压技术,普遍存在传动效率不高、精密度不佳、传动介质密封性不强以及发生故障无法及时诊断与排除问题,严重影响了液压机械行业的发展。最后在液压机械领域缺少核心的自主及时与产品,在参与国际竞争中依然存在不少的问题。

2液压技术在机械制造中的优劣

前文主要对液压技术在机械制造领域的开发与应用现状进行了浅要的分析。相对于西方机械制造的发达国家,我国液压技术使用中还存在较多的问题。但是液压技术在机械制造领域,具有较广泛的应用依然存在很大的优势和先进之处,主要体现在以下几个方面:(1)液压技术能够有效提升机械的功率密度。机械设备运行过程中,为了进一步提升液压传动的质量,研究人员对液压技术的技术特点进行强化,对变矩器的局限性进行有效的改进,有效弥补了机械动力性的不足。例如在机械发动机设计中,借助液压传统技术能够增强牵引力,当发动机出现转速降低时液压系统也能够高效平稳的运行。(2)相对于传动的传动控制系统,液压系统在机械制造中布局更为灵活,集成化程度更高。这种优势进一步实现了机械的小型化和轻量化目标,促进机械精密操作的实现,能够在较小的空间内容实现操作。例如通过电子信息技术与液压系统的结合,通过计算机控制各种电子传感元器件,更好地掌控机械设备运行参数,有效地提升机械的生产效率,同时也实现了机械设备的自动化、智能化发展。(3)相对于传统的传动控制技术,液压机械设备的主要工作介质为矿物油,在工作运行中不仅实现了自身的润滑提升机械设备的使用寿命。同时也更好地实现设备的直线运行,促进设备的自动化进程,满足无人化生产需要。(4)在机械设计与制造过程中,也要正视液压传动技术存在的问题。例如在液压机械运行中,由于设计不严密等问题,进行出现液压部位介质泄露问题,严重地影响机械系统的健康、正常运行。工作介质的泄露降低了机械传动的效率,进而影响传动控制系统的有效运行。(5)液压机械工作中液压油作为主要媒介,如果其温度得不到保障,在机械运行过程中也会导致出现特性的变化。例如在高温环境中或者液压油高温作用下,机械的工作效率会有所提升,在低温环境下反而会受到影响。所以液压机械运行中需要对温度进行一定控制,减少温度的变化,避免因温度变化导致设备运行受到不利影响。(6)在液压机械保养与故障排查中,相对于传统机械传动系统具有一定的劣势。究其原因,液压机械运行过程中会由于各种液压元件而产生金属粉末,这些粉末如果在保养中不能及时清除经常会引发机械故障。同时,在液压机械在恶劣环境工作中,环境中的粉尘也会吸附在设备表面,对设备的稳定运行产生影响。因此,液压机械设备的使用对维修和保养也提出较高的要求,增加设备运行成本。

3液压技术在机械制造中的发展趋势

结合液压技术设计与使用中的劣势和优势,本节主要根据目前国内液压机械设备发展情况,分析未来液压技术的发展与应用趋势。(1)液压技术与计算机系统的融合发展。在信息技术快速发展背景下,许多产品设备都基于计算机系统实现了自动化目标。同时借助计算机来实现对设备运行参数的控制,能够促进机械设备系统的更加稳定、安全运行。例如在液压泵电子控制系统中,即是通过计算机对液压设备运行中的液压值和电流值进行监督和控制;并且利用图像分析技术,将液压机械生产与运行过程中进行验算和分析。不仅方便了设备操作人员的操作,而且也保障了系统的安全稳定运行,在后续使用中如果出现故障问题也能够根据运行参数进行故障排查与维修。所以计算机技术与液压技术的融合,是未来液压机械设备的重要发展趋势,能够帮助液压机械进一步实现液压机械系统的智能化和精确化操控,降低液压机械系统的误差值,辅助系统实现更加长久、稳定的控制。例如在液压CBR技术中,即是通过计算机来预测液压元件与系统工作性能的程序,将工程机械液压设计流程,从传统经验中解脱出来,上升到计算机辅助阶段。有效地提升了液压机械设备的智能化,应用实践案例检索、重用、存储等环节实现液压机械认知科学与智能化发展。未来发展中CBR还将会不断集成,结合学习机制、技术推理、神经网络技术等,促进液压传动技术的进一步智能化。(2)液压机械与各种电子元器件的结合。目前液压机械大多采用并联运动技术搭配敏感元件进行测算和分析,但是工作介质在管道内的流动是多变且复杂的,流动中也会因为管道摩擦产生压力损失,导致参数测量的误差,影响机械设备系统运行。在这种情况下借助工作介质中的电子传感器,对电液进行进行测算分析,就可以大大提高整个系统的稳定性和精确度,保证了液压机械系统的控制水平。例如一般液压系统主要包括能源装置、执行元件、控制元件、辅助元件4个部分组成。各个部分中都会应用到大量的电子元器件,例如在控制单元中对系统内液体压力、流量、流动方向的控制和调节中,就需要采用电子元件来实现调控目标,最终借助执行元件,将液压系统中的压力转换为机械能输出。(3)在液压设备运行中往往需要企业辅助系统的协调运行,只有在各个辅助系统的配合下液压设备才能顺利平稳工作。这些辅助系统包括电力传动设备、液力传动设备等。但是目前技术条件下可以实现液压控制装置与电气控制装置的结合,通过技术融合选择各类传动方式的优势之处,规避其使用过程中的不足,达到全面提升液压设备综合效益的目的。例如对串联的方式进行使用时,变速器、液压马达依靠串联的方式进行连接,借助变速装置增加信号,达到无级变速的要求。(4)在液压系统的智能化发展中,主要是将能源、动态监测、控制调节以及辅助等系统集成为一体,实现液压动力系统的智能化发展。例如随着技术的不断提升,采用伺服电机代替传统成本高的伺服阀,能够有效地降低液压系统的成本,同时提升系统可靠性、高效性。在直接驱动式容积控制系统中还能进行高度集成,实现液压系统的智能独立控制。目前智能液压动力单元多采用常规的PID控制器,其控制原理简单、工作可靠、实用性强,在一定程度上有效地满足智能液压动力单元动态特性的使用要求。但是在智能液压动力单元启动和换向时,却存在一定的滞后以及正反向运动特性不对称、油液黏度和弹性模量随温度非线性变化等问题。这些情况下使用常规PID控制器已经无法实现满意的效果。因此现有研究中采用模糊PID控制策略,在一定程度上抑制了系统非线性死区,同时有效提升了设备跟踪精度。

4结语

本文主要对液压技术在机械制造领域的应用现状,以及液压机械设计使用过程中优势和劣势进行了浅要的分析。可见液压技术作为目前主流机械传动控制技术,具有高效率、高精度以及自动化的特点。尤其是在未来发展中,在机械中整合计算机技术更是能够实现液压机械的精细化与智能化,提升机械设备制造的先进性。相对于西方国家,我国液压技术引入虽然较晚,但是液压技术是实现机械设备轻量化、小型化的重要契机,需要企业不断创新,不断强化质量管理,全面提升我国机械设备制造业水平。

参考文献:

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[4]王建榕.机械设计制造中液压机械传动控制系统与应用[J].时代农机,2018,45(09):209.

作者:陈俊英 单位:湛江机电学校

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