工程机械液压系统设计及改进综述

工程机械液压系统设计及改进综述

作者：王林生

来源：《科学与信息化》2019年第15期

摘 要 当前在工程制造行业中，工程机械液压系统作为工程机械运行系统中的一个重要组成部分，受到广泛重视。关于工程机械液压系统的设计和改进，经过设计和施工人员的共同努力下，取得了很多的优秀成果。例如在建筑、铁路等工程建设项目中，利用液压组件带动各种构件动作，具有布置灵活，快速正反转，不受总体结构限制等优势，为工程建设提供了便利。本文围绕工程机械液压系统的设计和改进进行分析，期望能够为提高工程机械液压系统的设计水平提供参考。

关键词 工程机械;液压系统;设计改进

如今，液压机械装置在工程机械制造行业，体现出减轻工人劳动力，提高施工机械化水平的优势，在提高企业经济效益方面发挥了重大的作用。 1 工程机械液压系统发展现状

工程机械液压系统在运行过程中，经过设计工作者的不断努力，经过不断的改进和优化之后，实现了良性运行的过程中，在施工中，施工人员也对于液压系统的控制和维护予以了改进，带来了如今工程机械液压系统的良好运行，技术发挥巨大作用。

液压系统在工程制造机械运行等方面做出了很大贡献。但是运行过程中，液压系统过往出现的问题也不容忽视，例如制造技术差、设计不合理、使用方法不对等，都容易造成工程机械液压系统的故障，需要进行改进，针对自然损耗、变质老化等故障进行相应的设计制造改进[1]。

首先在设计上，由于加工技术和工艺方面的原因，工程机械液压系统容易出现不足。例如设计影响阴阳系统特性，这属于先天性的问题，而在源头上寻找方法，就要针对故障出现的原因进行全方面的分析和论证，找到故障发生原因，从而在改进设计上针对不足提出解决方案。 第二，在制造方面，由于机械修复过程中需要采用新的液压配件进行旧的配件的替代，这些配件在装配和调试出厂时需要达到合格的技术性能。但是新配件代替旧配件之后，用于制造质量的问题，也容易引发系统故障。在配件的制造问题上，容易带来不堪设想的事故。液压系统中的配件由于小孔堵塞，容易在重装之后发生故障，仔细检查之后，换上新的配件之后，却导致严重的机械损坏，原有一些按规律分布的小孔和裂缝失去过滤功能，内部掺杂有杂物，明显地出现安装后不能过滤的问题，带来了污染[2]。 2 工程机械液压传动和控制系统分析

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液压系统功率一般包含了流量和压力数值，液压阀对液压泵输出能量进行分配和调节，将发动机输出的机械能转化为液压能，形成液压系统能源，控制主要动力在个功率之流的绝对值输出能量进行调节和分配过程中，液压缸和液压马达将液压能转化为机械能，通过液压泵的排量发动机的转速，控制阀的开拓等，实现工程机械的动力控制，节能控制以及作业效率控制等。液压系统工作的时候，负载决定了压力大小，系统对外负荷的响应，对液压系统流量产生一定的影响。

通过进行各个系统的压力流量和方向的调节，实现多执行机构的协同作业。例如工程机械中要求多执行机构进行协同，运行动臂斗杆铲斗回转协同动作的时候，需要发动机输出功率，根据作业工况进行及时调节。此时作为一种大功率作业，机械工业，工程机械在连续运动过程中，作业负荷逐渐变大，而此时液压机械系统进行大功率输出，保证了微动作和较大动作都能在传传动和控制系统中实现大绯闻的调速，最终完成良好的操控。 3 工程机械液压系统的集成控制改进

为了响应我国节能减排要求，工业液压也向着节能方向转型。而变频油泵系统和电液伺服系统就能满足节能效果，开始越来越多地被铜挤压机械、铝挤压机械、塑胶机械、压铸机械、鞋革机械、纺织机械、液压机等机械行业重视和使用。变频器通常工作于开环控制，而伺服是一个闭环控制系统。其实变频只是伺服的一个部分，伺服是在变频的基础上进行闭环的精确控制从而达到更理想的效果。在我国变频多用于空调，在成本上得到控制，而为了最大的节能效果和响应速度多采用伺服控制。

（1）经过改进后，使得发动机转速恢复稳定，防止出现外负载的变化，导致发动机转速持稳。此时通过对液压泵流量的控制，实现对排量的控制，在控制法上进行可变业主的输出。能量上经过二次调解之后，实现对液压泵的各个液压回路的并联，经过绝对值的计算，显示的数值表明，由于液压发生压力变化较大。

采用流量控制的方法，通过改变液压泵的排量，实现对泵速的调控。这种控制方式可以分为泵控和阀控两种。前者是通过调节液压泵的斜盘和倾角，推动系统内的元件进行运行。后者是通过改变并联回路，帮助系统实现流量的控制，多余的流量经过控制阀回油箱，将不做功的流量加以减少，改变液压阀的开度，通过电磁铁推动阀芯进行移动，使得液压阀的电磁铁响应频率提高到20赫兹左右。此时经过调速方式的优势互补，实现了较为理想的流量控制方式。而液压系统工作的时候，初始排量一般比休息有的流量要多。根据操作信号，实现执行机构的速度控制，采用液压系统，经济性和响应速度同时维护的方法。在流量负流量负载敏感控制等方面实现最好的控制[3]。

（2）在正流量控制方式上，液壓泵和液压阀的开度受到操作性和控制，提高了液压系统的响应速度。而主阀上的压力不但与操作信号有关，还有外负载有关。针对快速响应特性不高的情况，工程机械采用单纯的泵控系统，以获得更好的经济性。而使用对快速要求不高的工程机械，如小型挖掘机等可以采用单纯的阀控系统，以获得更好的快速性[4]。

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伺服油泵（电液伺服泵）可以在低速下启动，能适应电液伺服系统快慢速、高低压、正反转、快速切换的工况，电液伺服泵的出现改变了我国伺服液压系统长期依靠日本、德国产品的局面，对整个液压行业的节能减排做出了巨大贡献。由电液伺服驱动器、三相交流永磁同步电机、高性能专用伺服泵、压力传感器等几部分可组成HES电液伺服节能系统。采用矢量控制+弱磁控制+专用PID控制算法，能精准控制整个工作过程所需的压力与流量，消除高压节流的能源损耗，达到节能省电的效果，同时降低系统油温，最高节能率达65%，平均节能率30%以上。

（3）机械液压系统的改进，采用流量控制方法，通过液压阀的开度控制和流量控制，实现对液压系统的运行方式的改进，泵控和阀控方式解决了经济性和快速性的问题。在精确性的问题上，通过强化工业用电子泵设备的运行采用闭环电子控制，满足工程机械液压泵的精确流量控制需求，帮助工程机械在高温、高压等恶劣工况下，实现稳定高速运行。经过改进，泵控调速和阀控调速，根据流量需求，初步进行初始排量的确定。根据执行机构的速度控制，使得液压系统有较好的经济性。 4 结束语

工程机械液压系统设计进行了不断的调整和完善，以寻求更加完善和先进的设计方式，从而不断的改进机床的使用技能。当前且随着液压系统技术在机床以及其他工程机械等行业起到的重要作用，为机械发展带来了更加广阔的空间。液压系统设计的原则还要注意节能效果，采用绿色设计的方法，通过对机床液压系统设计的优化，从性能和质量等方面，增强机械的整体使用效果。 参考文献

[1] 相孟昌.小型挖掘机液压系统仿真研究[D].上海：华东理工大学，2016. [2] 仝中华.对机床液压系统设计的探讨[J].中国信息化，2013，（8）：60-60.

[3] 徐丽.起重机液压起升机构二次起升下滑仿真及其改进研究[D].湖南：长沙理工大学，2013.

[4] 高会鲜.汽车起重机液压系统故障诊断专家系统的研究[D].重庆：重庆交通大学，2012.