探究机械液压系统设计
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摘 要：机械液压系统在社会生产中应用广泛，包括动力、控制、执行、辅助等子系统。本文对机械液压系统设计进行分析，明确机械液压设计过程中容易出现的问题，给出具体的优化设计方案，供相关行业借鉴参考。
关键词：机械;液压控制系统;优化设计
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.026
0 引言
随着大型工业设备的使用不断增多，机械液压系统被广泛应用于建筑、石油、汽车、工程等领域，为相关机械设备的性能优化做出重要贡献。但在机械液压系统的设计应用工作中，还存在一定的提升空间，需要对液压系统的优化设计做出具体分析。
1 机械液压系统的重要作用
近年来，我国工业发展水平不断提高，机械设备已经成为社会生产的核心生产力之一，在生产效率提高、促进经济增长方面做出重要贡献。液压系统是机械设备的重要组成之一，相当于机械内部的一个平衡装置，保证机械正常运转。例如，在四柱式液压机中，液压系统起着把电机的旋转机械能转换成易于传递的液体压力能，推动执行机构动作，实现对原材料的锻压、冲压、冷挤、校直等压制工艺。通常而言，液压系统设计就是通过一定的技术手段和协调方案，将需要的执行机构动作，通过设计合理的液压原理方案来实现，同时还要保证机械结构运行的稳定。这一稳定作用的发挥成效会受到液压系统中选取元件性能的影响，目前最常使用的保压元件有单向阀、蓄能器、液控单向阀三种。
2 机械液压系统的优化设计
2.1 机械液压系统设计问题
在实际应用中，机械液压系统设计的常见问题主要包括以下四个方面：一是出油量方面的问题。在机械设备运行中，常发生液压系统已经开始运行但却没有或只有少量油液输出的情况。导致该问题的原因一般为油箱存油量不足、吸管中夹杂空气、滤油器堵塞等。另外，选取的液压油不符合设备运行要求、粘度太大也会导致该问题的发生。二是漏气问题。漏气会影响液压系统的正常运行，如吸油管路清理不到位、动力系统运行异常等，都可能导致漏气问题[1]。三是流量或压力不稳。引发该问题的原因一般为液压油中混入大量空气、液压阀累积的污染物过多、内部零件受损等。四是液压阀卡紧故障问题。出现该问题的原因是液压阀上污染物过多，这些细微杂质会损害系统中细小结构件，导致液压阀工作异常。
当液压系统出现故障时，首先应检查油箱内液压油的量是否符合标准，并将滤油器、油管、液压阀等部件中的油污清理干净。检验使用的液压油性能、型号是否合理，酌情选择更换适合工况的液压油。若出现出油量过少的问题，应检查机械液压系统中是否有零部件出现磨损，及时进行更换。
2.2 机械液压系统设计方案
2.2.1 四柱式压力机液压系统设计
四柱式压力机机械液压系统中的压制执行机构为电磁换向阀控制的单活塞杆液压缸，该油缸由简单的换向控制液压回路控制，但该种压制执行机构在压制原材料时，产生的冲击回弹会对控制阀芯造成损伤，日积月累情况下，会造成控制阀门出现过大的间隙，进而对压制精度造成影响，因此液压系统的运行效果并不稳定可靠，为此，可采用在连接液压缸的进油路和回油路分别连接液控单向阀液压锁，进行液压系统回路优化设计。该优化设计的主要优点就在于，液控单向阀芯为锥形，对油液密封性好，锁闭性能优秀，有效解决冲击对换向控制阀芯的损伤的问题，提升液压系统的可靠性和稳定性。该液压系统优化方案在对可靠性和稳定性有要求的工程机械和起重运输设备中运用较多。
2.2.2 卷板机液压系统回路设计
当原料板送入卷板机进行压制工序，需要启动液压系统，通过利用油缸来控制上辊升降、下辊水平移动到合适位置。当电磁铁通电后，通过流量方向控制阀来调节油缸动作的偏移量，从而提高卷板机卷圆的精度，保证生产质量。为保证压力油能持续的作用在油缸的无杆腔，进而让卷板机辊子不发生误差偏移，需要保证液压系统的运行稳定，可在油缸进回油路增加单向阀，这样可使得卷板机辊子在卷压较厚板材时，较强的压制抗力产生的背压冲击由单向阀来吸收，保证液压系统正常稳定运行。
2.2.3 蓄能器的設计
机械液压系统中的常用的蓄能器包括重锤式、气体加载式和弹簧式。其中，重锤式蓄能器的工作原理是使用柱塞对液压油加压，该蓄能器的结构简单、加压的稳定性较高，但其蓄能容量较低、能够加压的范围也非常有限，且设备体型笨重、运转灵敏度不高、可活动性不大，因此一般在大型固定机械设备的液压系统中选用;气体加载式蓄能器通过对密闭性气体的压缩与膨胀进行压力的控制，一般使用氮气作为密闭性气体，分活塞和气囊两种形式，在使用该种蓄能器时，需严格控制其规格大小;弹簧式蓄能器使用弹簧实现能量的储存和释放，利用弹簧对活塞加压，进而作用在系统元件中，液压油接受的压力大小受弹簧提供的弹力和与活塞间的接触面积影响。安装气囊式蓄能器时，要注意油口的位置，保证油口向下垂直进行安装;蓄能器的安装位置应紧挨振动源，以最大限度的吸收和减轻脉动、冲击程度，降低振动频率，减轻振动对液压系统正常运行造成的影响。另外，安装位置要尽量选在热量不高的地方，以免蓄能器内部的气体受到温度影响而发生变化。
2.3 机械液压系统设计前景
在当前的背景下，机械液压系统的最主要设计趋势是进行绿色设计，即提高系统的节能性，减轻液压系统运行工程中出现的污染、噪音，提升机械液压系统的运行效率和环保特性。目前已有研究人员提出将环保设计理念、环保技术、智能技术等融入到液压系统设计当中，促进机械液压系统设计逐渐向绿色、长期、可持续的方向发展[2]。
3 结论
机械液压系统在保证机械设备运行稳定方面发挥出巨大的作用。在实际应用过程中，除了要进一步优化液压系统的设计方案、提高其本身性能外，相关人员还应做好液压系统的维修保养工作，保证液压系统始终处于正常、高效的运行状态中，提高机械设备的生产效率，促进相关行业稳定发展。
参考文献：
[1]宋俊华.工程机械液压系统设计及改进[J].现代制造技术与装备，2017（10）：115-116.
[2]肖博涛，张墨.实施机械液压系统绿色设计的策略[J].黑龙江科学，2017，8（04）：144-145.
作者简介：王保（1991-），男，安徽亳州人，本科，助理工程师，研究方向：机械工程。
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