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机械设计中液压机械传动控制系统的优化措施

摘要：随着科学技术的不断发展，技术设备更新换代的速度越来越快，机械制

造业迎来了发展的高峰期。液压机械传动系统有了更宽广的应用空间，受到更多

的关注。文章首先分析了液压机械传动控制系统的原理，接着指出了液压机械传

动控制系统的实际应用，最后提出了优化措施。

关键词：机械设计；液压机械；传动控制系统；优化措施

随着我国现代化进程的加快，大型工程设备急需开发和应用，液压传动因其

传递功率大、低速稳定性好、可无极调速等优点，在这些工程设备开发和设计中

得到了广泛的关注和应用，同时也满足了这些设备对生产效率和精度较高的要求。

液压机械传动控制系统的发展，促进了相关技术的发展，取得了良好的效果，实

现了一定的控制目标，为大型工程机械装备能在极端环境中工作，并达到精度要

求成为可能。因此不断优化液压机械传动控制系统十分必要。

一、液压机械传动控制系统的原理

用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式称为液压传动。液压传动主

要是利用液体的压力能传递动力和运动的，是通过对工作介质的控制和调节实现

对工作机构的控制。一个完整的液压传动系统由液压动力元件、执行元件、控制

元件、辅助元件、工作介质五大部分组成。动力元件常指液压泵，它是将原动机

的机械能转换成液压能的转换装置，为液压系统提供压力液，是整个液压系统的

动力源；执行元件有两类即液压马达和液压缸，它是将从泵接受来的液压能转换

为机械能的装置，输出转矩或速度，用于驱动工作机构克服外负载工作；液压控

制元件，有方向控制阀、流量控制阀和压力控制阀三大类，用于对液压传动系统

中的工作介质的流动方向、流量、压力进行控制，以确保执行元件及工作机构能

够完成制定工作；辅助元件，用于保证液压系统长期、高效工作不可或缺的元件，

如油箱、过滤器、蓄能器等；液压工作介质即传动液体，既是转换、传递能量的

介质，同时也起着润滑运动零件和冷却传动系统的作用。液压系统，都是由一个

或几个基本回路组成，而基本回路是为了实现某种特定功能把一些液压元件按一

定方式组合起来的通路结构。实现对液压传动系统的控制，从根本上来说就是对

液压回路中的液压控制元件的控制，即通过改变阀体与阀芯的通断面积、通断间

隙及通断接口形式，实现对回路中的工作介质的流量、压力及流向的控制，以达

到对工作机构的控制。改变阀芯相对于阀体位置即可对流量、压力及流向的控制。

实现阀芯动作的方式有手动、机动、电磁动、液动、电液动等，液压系统控制方

式较多。随着计算机技术的发展，把液压控制方式与计算机控制技术结合起来是

液压传动系统控制发展的方向。

二、液压机械传动控制系统在机械设计制造中的应用

（一）液压控制系统在汽车转向中的应用

家用汽车尤其是重型工程汽车的转向操纵，若完全依靠人力转向，不但费力

而且影响汽车的操控，故现代汽车多采用转向助力机构。液压助力就是依靠方向

盘转动带动螺旋传动机构将其转变为丝杆的轴向移动，通过连杆移动液压控制阀

阀芯亦做轴向移动，改变阀芯与阀体相对位置，使阀体外接油路接通或断开，继

而实现给液压缸供给压力油液，液压缸将液压能转变成机械能增力输出再通过杠

杆机构放大，迫使轮胎转向。与此同时，液压缸活塞杆输出移动通过杠杆使不完

全齿轮旋转，啮合齿条使螺母作反向移动，阀芯与阀体恢复到原始位置，完成一

轮转向操作。

（二）液压控制系统在煤矿斜井提升胶带运输机中的应用

矿用胶带运输机基本工作原理是依靠驱动滚筒外表面与环绕其上的胶带内表

面的摩擦力作为运输机驱动动力的。提高胶带运输机运输能力的途径有三个方面

因素：（1）增大摩擦系数；（2）增加胶带与滚筒围包角；（3）增加胶带张紧

力。通常为保证胶带运输机既有一定的运输能力，又不至于因张紧力过大而使胶

带断裂，需给胶带运输机提供恒定的张紧力，如图所示，为恒张力液压伺服系统

图，张紧绞车通过钢丝绳牵引胶带运输机活动导向滚筒，使胶带运输机保持一定

张力。由于胶带运输机工作过程因其负载有一定波动变化，为此安装一个力传感

器，检测钢丝绳实际张紧力，与给定张紧力进行比较，得出差值，放大此差值并

作为控制信号，控制电液伺服阀进出液压缸油液方向和流量，液压缸带动动滑轮

上下动作，保证胶带运输机张紧力恒定。

（三）液压机械传动控制系统在其他场合的应用

液压技术的应用与发展也得益于计算机技术的普遍应用，液压技术与计算机

技术相结合，能够扩大液压机械传动系统的应用范围，更好地完成工作控制目标。

液压机械传动控制系统与传统的机械传动技术相比较