（黑龙江科技大学黑龙江哈尔滨150028）
摘要：液压系统因为其本身的各种优良特性,自从应用以来,逐渐成为工业生产和人民日常生活中的重要基础组成部分,在各个行业都有着广泛的应用。以液压系统为核心的液压机也因为其负载能力大的特性,成为工业生产制造中重要的基础设施之一,而液压机能耗高和能量利用效率低的缺点逐渐成为人们关注的焦点之一,另外随着“绿色制造”和“低碳制造”的兴起,液压机的能耗也有了更高的要求。
关键词：液压机；液压系统；节能；多机驱动控制方法
本文从多机控制的角度,探讨液压机的新的节能控制方法。首先分析液压机能耗在时间域上的变化情况和在空间域上的分布状况,建立液压机成形过程量化方程和液压机零部件效能分析模型,明确液压机的能量损失来源。其次,在能量损失的分析基础上,提出多机节能控制方法,解决导致液压机能耗较大的问题,提高液压机的能效。同时,建立多机节能控制方法下液压机的能耗模型和工作效率模型,从而衡量液压机在能耗和效率方面的表现。为了实施多机节能控制,提出驱动控制约束条件,并在约束下,给出“不重叠”控制策略和“压制区连续”控制策略,并分别建立相应的控制模型。另外,针对多个不同的策略选择问题,给出统一的评价体系,并以提出的两个控制策略为例进行研究。以某公司HY-Y30-16型液压机作为实验对象,分别获取其时间域上的能耗分布和其他工艺参数,以各个控制策略模型为计算基础,分别给出不同策略下的控制逻辑,并比较相对应策略的能耗和工作效率表现,证明了多机节能控制方法的节能效果和不同策略的适用场景,为方法的实际应用给出指导。
一、折叠故障诊断法
故障诊断过程中要求维修人员具有液压系统基础知识和较强的分析能力，方可保证诊断的效率和准确性。但诊断过程较繁琐，须经过大量的检查，验证工作，而且只能是定性地分析，诊断的故障原因不够准确。为减少系统故障检测的盲目性和经验性以及拆装工作量，传统的故障诊断方法已远不能满足现代液压系统的要求。随着液压系统向大型化、连续生产、自动控制方向发展，又出现了多种现代故障诊断方法。如铁谱技断，可从油液中分离出来的各种磨粒的数量、形状、尺寸、成分以及分布规律等情况，及时、准确地判断出系统中元件的磨损部位、形式、程度等。而且可对液压油进行定量的污染分析和评价，做到在线检测和故障预防。一个液压系统工作是否正常，关键取决于两个主要工作参数即压力和流量是否处于正常的工作状态，以及系统温度和执行器速度等参数的正常与否。液压系统的故障现象是各种各样的，故障原因也是多种因素的综合。同一因素可能造成不同的故障现象，而同一故障又可能对应着多种不同原因。例如：油液的污染可能造成液压系统压力、流量或方向等各方面的故障，这给液压系统故障诊断带来极大困难。参数测量法诊断故障的思路是这样的，任何液压系统工作正常时，系统参数都工作在设计和设定值附近，工作中如果这些参数偏离了预定值，则系统就会出现故障或有可能出现故障。即液压系统产生故障的实质就是系统工作参数的异常变化。因此当液压系统发生故障时，必然是系统中某个元件或某些元件有故障，进一步可断定回路中某一点或某几点的参数已偏离了预定值。这说明如果液压回路中某点的工作参数不正常，则系统已发生了故障或可能发生了故障，需维修人员马上进行处理。这样在参数测量的基础上，再结合逻辑分析法，即可快速、准确地找出故障所在。参数测量法不仅可以诊断系统故障，而且还能预报可能发生的故障，并且这种预报和诊断都是定量的，大大提高了诊断的速度和准确性。这种检测为直接测量，检测速度快，误差小，检测设备简单，便于在生产现场推广使用。适合于任何液压系统的检测。测量时，既不需停机，又不损坏液压系统，几乎可以对系统中任何部位进行检测，不但可诊断已有故障，而且可进行在线监测、预报潜在故障。
二、控制液压系统泄漏的控制方案
2.1减少冲击和振动：为了减少承受冲击和振动的管接头松动引起的液压系统的泄漏，可以采取以下措施：
①使用减震支架固定所有管子以便吸收冲击和振动；
②使用低冲击阀或蓄能器来减少冲击；
③适当布置压力控制阀来保护系统的所有元件；
④尽量减少管接头的使用数量，管接头尽量用焊接连接；
⑤使用直螺纹接头，三通接头和弯头代替锥管螺纹接头；
⑥尽量用回油块代替各个配管；
⑦针对使用的最高压力，规定安装时使用螺栓的扭矩和堵头扭矩，防止结合面和密封件被蚕食；
⑧正确安装管接头。
2.2减少动密封件的磨损：大多数动密封件都经过精确设计，如果动密封件加工合格，安装正确，使用合理，均可保证长时间相对无泄漏工作。从设计角度来讲，设计者可以采用以下措施来延长动密封件的寿命：
1、消除活塞杆和驱动轴密封件上的侧载荷；
2、用防尘圈、防护罩和橡胶套保护活塞杆，防止磨料、粉尘等杂质进入；
3、设计选取合适的过滤装置和便于清洗的油箱以防止粉尘在油液中累积；
4、使活塞杆和轴的速度尽可能低。
2.3对静密封件的要求：
静密封件在刚性固定表面之间防止油液外泄。合理设计密封槽尺寸及公差，使安装后的密封件到一定挤压产生变形以便填塞配合表面的微观凹陷，并把密封件内应力提高到高于被密封的压力。当零件刚度或螺栓预紧力不够大时，配合表面将在油液压力作用下分离，造成间隙或加大由于密封表面不够平而可能从开始就存在的间隙。随着配合表面的运动，静密封就成了动密封。粗糙的配合表面将磨损密封件，变动的间隙将蚕食密封件边缘。
2.4控制油温防止密封件变质：
密封件过早变质可能是由多种因素引起的，一个重要因素是油温过高。温度每升高10℃则密封件寿命就会减半，所以应合理设计高效液压系统或设置强制冷却装置，使最佳油液温度保持在65℃以下；工程机械不许超过80℃；另一个因素可能是使用的油液与密封材料的相容性问题，应按使用说明书或有关手册选用液压油和密封件的型式和材质，以解决相容性问题，延长密封件的使用寿命。
三、系统维护
一个系统在正式投入之前一般都要经过冲洗，冲洗的目的就是要清除残留在系统内的污染物、金属屑、纤维化合物、铁心等，在最初两小时工作中，即使没有完全损坏系统，也会引起一系列故障。所以应该按下列步骤来清洗系统油路：
（1）用一种易干的清洁溶剂清洗油箱，再用经过过滤的空气清除溶剂残渣。
（2）清洗系统全部管路，某些情况下需要把管路和接头进行浸渍。
（3）在管路中装油滤，以保护阀的供油管路和压力管路。
（4）在集流器上装一块冲洗板以代替精密阀，如电液伺服阀等。
（5）检查所有管路尺寸是否合适，连接是否正确。
结束语
液压系统因为其本身的各种优良特性，自从应用以来，逐渐成为工业生产和人民日常生活中的重要基础组成部分，在各个行业都有着广泛的应用。以液压系统为核心的液压机也因为其负载能力大的特性，成为工业生产制造中重要的基础设施之一，而液压机能耗高和能量利用效率低的缺点逐渐成为人们关注的焦点之一，另外随着“绿色制造”和“低碳制造”的兴起，液压机的能耗也有了更高的要求。
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