机械设计制造中液压机械控制系统的应用
姚兴岭
摘 要：在机械设计制造领域中，液压机械控制系统作为一种具有较高传动效率和较强控制精确度的控制系统，始终受到整个机械设计制造行业的关注和重视。对此，本文针对机械设计制造中的液压机械控制系统，在概述其主要作用的基础上详细分析了其应用优点和不足，同时也结合实际指出了液压机械控制系统在机械设计制造中的具体应用和构建策略，旨在给予机械设计制造企业一定的帮助和指导，并以此在提升液压机械控制系统应用效果的基础上促进整个机械设计制造产业的健康发展和持续进步。
关键词：机械设计制造;液压机械控制系统;应用优势
1 机械设计制造中液压机械控制系统的应用原理
所谓液压机械控制系统，其以液体作用控制内部系统平衡，并依赖活塞将液体压力转化为机械能量。其中，整个系统一般可分为动力元件、执行元件、辅助元件等三个组成部分。
1.1 动力元件
针对液压机械控制系统动力元件，其作用在于将压力转化为能量，常见元件为液压泵。其中，动力元件是整个液压机械控制系统的主要动力来源，能够在满足不同液压传动效果的基础上保障系统的稳定运行。此外，液压泵通过变化容量来控制能量传输，因此一般可将液压泵称作容积液压泵。
1.2 执行元件
针对液压机械控制系统执行元件，以液压马达为主的执行元件主要作用在于将液压泵提供的液体转化为机械设备运作所需的机械能量。同时，执行元件能够就液体流动的方向及压力进行控制，这使得整个执行元件能够满足液压机械控制系统的不同传动需求。
1.3 辅助元件
为了保障整个液压机械控制系统的稳定、高效运转，需在动力元件和执行元件基础上设置一定的辅助元件。其中，辅助元件多指液压机械控制系统的液压回路，是系统的能量传输通道，同样是系统的重要组成部分之一。
2 机械设计制造中液压机械控制系统的优点和不足
2.1 优点
2.1.1 应用范围广
相比于传统控制系统，液压机械控制系统的应用范围更广，不仅可适用于常见的塑料加工，同时在技术含量要求较高的钢铁冶金领域也具有不错的应用效果。例如，针对农林机械领域，液压机械控制系统能够有效解决工程机械需要提高牵引能力但又不能采用全轮驱动方法的问题，能够在无级变速的基础上保障驱动轮间的协调同步。
2.1.2 兼容性高
针对液压机械控制系统，由于其具有轻量化、一体化特点，且能够针对微电子技术进行配合使用，因此得力于计算机技术的不断发展，液压机械控制系统也将在海洋开发等诸多领域发挥较为重要的作用，并能够在实现自动化控制的基础上以较高的传动效率保证应有的传动精确性。
2.1.3 速度快、效率高
在液压机械控制系统元件设计过程中，为方便系统使用，系统元件多具有重量轻、反应快、体积小等优点，因此能够在自动化控制的基础上实现较大范围内的调速控制。同时，液压机械控制系统的主要介质为矿物油，这意味着整个系统不仅无需人工润滑，同时也具有较高的使用寿命，适用于多种机械设计制造环境。
2.2 不足
2.2.1 温度变化影响较大
在实际液压机械控制系统使用过程中我们发现，温度变化是造成系统机械传动比例失衡的主要因素，其原因在于温度变化会对液压机械控制系统中的液体黏性造成影响。在此基础上，如何确保恒定环境温度，避免高温环境对液压机械控制系统精准度及运行效率造成影响，是液压机械控制系统实际应用面临的主要问题。
2.2.2 易污染
通过对实际机械设计制造过程进行调查不难发现，液压机械控制系统运转时很容易吸附环境中的污染物，尤其是当污染物吸附到油箱时，不仅会直接对系统介质造成污染，同时也将严重影响系统的运行稳定性。此外，一些环境杂质会与系统介质相混合而加大系统的传动摩擦，进而造成系统运行效率的降低。
2.2.3 对国外技术依赖性高
相比西方发达国家，我国液压技术仍处于探索阶段，因此液压机械控制系统及相关产品对于国外技术的依赖性仍相对较高。在此基础上，一些由我国自主研发的液压机械控制系统元件仍存在较大质量问题，不仅无法与国际标准相符合，同时也具有使用寿命低等诸多问题。
2.2.4 故障排查困难
对于液压机械控制系统来说，由于其本身构成复杂，且会因与计算机系统相配合而较为精密，因此任何因素所致的系统故障都具有一定排查难度。此外，当前我国仍缺乏充足的液压机械控制技术人才，这使得液压机械控制系统在机械制造设计领域的实际应用效果并不突出，并没有充分发挥液压机械控制系统的应用价值。
3 机械设计制造中液压机械控制系统的具体应用
3.1 系统控制层面
从系统控制角度来看，由于不同的机械设计方式往往会导致不同的控制体系，因此结合实际应用需求就液压机械控制系统进行设计，是保障液压机械控制系统应用有效性的关键所在。其中，针对机械设计制造领域，液压机械控制系统的主要应用价值在于对设备功率及使用效率进行控制和精细化分析，因此通过确定机械设计制造的实际工作环境以保障其应用稳定性往往尤为重要。在此基础上，依托于液压机械控制系统的诸多优点，其在农林机械制造、塑性加工、工程设备生产等多个领域均有着较为不错的应用效果。例如，针对农林机械设计制造领域，可借助液压机械控制系统实现农林机械的恒功率输出控制，借此不仅可提升机械设备的应用可靠性，同时也在保證一定生产成本的基础上确保其设计制造的经济性。
3.2 传动技术层面
基于传动技术角度，机械传动效果会因液压机械控制系统控制体系的不同而存在较大差异，且数据传输控制过程中液压传动整体效果会更加受到明显影响。在此基础上，伴随着计算机无线控制技术的不断发展和推广，将液压技术与计算机控制技术结合进行使用是液压机械控制系统的主要发展趋势，尤其是针对动力体系控制层面，可借助液压机械控制系统与计算机技术配合使用实现对于工业产值参数的变化调控，能够在提升机械设计制造体系操作性能的基础上确保机械控制结构的合理性和科学性。例如，可借助UG等计算机软件对液压机械控制系统进行三维模拟和系统分析，同时再加上辅助元件的控制帮助，集灵活、简便、可视化等多种优点为一体的液压机械控制系统得以构成，不仅能够完成多用户的多数据处理作业，同时也能借助数据库的构成形成完成的系统参数体系。
3.3 软件设计层面
首先，在就系统进行调整时，应关联液压系统与相关的组态软件，并在确保组态软件满足厂商需求的基础上尽可能简化软件界面，进而以此保障系统使用的可操作性;其次，液压机械控制系统所采用的组态软件要足够强大，要具有一定的兼容性，即能够与多种硬件设备所关联，同时，要针对组态软件配备专门的数据库，进而以此保障数据的可储存性;最后，在设计液压机械控制系统的操作系统时，要结合实际机械设计制造人员操作习惯进行功能优化，并尽可能添加较多的人性化功能，进而以此满足不同的机械设计制造操作需求。
4 机械设计制造中液压机械控制系统的构建策略
通常来说，液压机械控制系统由硬件和软件系统两部分组合而成。一方面，针对硬件系统，其一般包括微处理器、存储器、I/O线路、输出部件以及编程器，且依托总线方式连接各个部分;另一方面，针对软件系统，一般可分为用户程序和系统程序两部分，同时PLC的控制运行由系统程序控制，而用户程序则主要用于根据用户的实质需求来编制特殊程序。在此基础上，液压机械控制系统的工作原理一般可如下图所示。
其中，需要特别指出的是，PLC的核心为微机处理器，这是一种广泛用于工业领域且具有灵活、通用、运行可靠性强等特点的系统部件，即不仅能够针对实际应用中存在的各种问题进行灵活应对，同时也因其具有较强的抗干扰能力和稳定可靠性而十分适用于恶劣环境下的机械控制作业。
5 机械设计制造中液压机械控制系统的发展趋势
近年来，基于我国计算机技术的不断发展，液压机械控制技术作为一种广泛用于多个行业内的控制手段已经呈现出更加明显的多元化发展趋势。一方面，相比于传统机械传动技术，液压机械控制系统能够实现对机械运动参数及动力参数的精准控制，而从现有液压工业销售额占到机械工业总产值的5%左右这一数据不难看出，液压机械控制系统具有较为不错的发展前景，比较适用于当前的机械设计制造行业发展需求;另一方面，针对常见液压系统，其多采用较大的钢芯来实现系统的正反方向运转，即在几乎所有工程机械设备中都能就液压机械控制系统进行运用，这意味着该系统将呈现出更加规模化的发展趋势。
6 结语
综上，机械设计制造产业在我國市场经济发展过程中占有举足轻重的关键地位。因此，应进一步加强液压机械控制系统设计管理，在优化其控制体系和软件功能的基础上不断提升其自动化水平，进而以此满足不同生产需求，并促进整个机械设计制造产业的健康发展。
参考文献：
[1]武卫.试析机械设计制造中液压机械传动控制系统的运用[J].南方农机，2019，50（19）：113.
[2]李天舒.液压机械无级传动液压控制系统设计及特性分析[J].湖北农机化，2019（14）：82.
[3]李留柱.液压机械无级传动液压控制系统设计及特性分析[J].中国设备工程，2019（13）：130-131.
[4]李武德.液压机械传动控制系统在农业机械设计制造中的应用[J].时代农机，2018，45（12）：251-252.
作者简介：姚兴岭（1984—），男，汉族，河南新乡人，本科，讲师，研究方向：先进制造技术。
