以挖掘机工作臂液压系统的数控化改造为例,介绍了液压系统数字执行元件的结构原理和计算机控制技术,简述应用计算机控制技术把原来的液压伺服系统进行数控化改造的基本工作原理,为分析现代化液压系统或进行老液压系统的数控化改造提供了有价值的参考。
### 液压挖掘机工作臂的数控化改造
#### 一、引言
随着工业自动化水平的不断提高，传统的液压控制系统已经不能满足现代工业生产的需求。为了提高效率、精确度以及可靠性，越来越多的传统机械设备开始采用数控化改造的方式进行升级。本文以液压挖掘机工作臂的液压系统数控化改造为例，详细介绍了其基本原理、关键技术以及改造后的优势。
#### 二、液压系统数控化改造的意义
液压系统是许多工程机械的核心组成部分之一，尤其在挖掘作业中扮演着极其重要的角色。通过引入数控技术对原有的液压系统进行改造，可以实现以下几点显著改善：
1. **提高精度**：数控系统能够更精确地控制液压缸的动作，从而提高挖掘作业的准确性。
2. **增强稳定性**：采用闭环控制技术可以显著提高系统的稳定性和响应速度。
3. **降低能耗**：智能化的控制系统能够根据实际需求调整输出功率，减少不必要的能源浪费。
4. **简化操作**：通过自动化控制系统，可以大幅降低操作人员的工作强度，同时减少人为错误的可能性。
#### 三、数控化改造的关键技术
##### 1. 数字液压缸的工作原理
- **结构组成**：数字液压缸主要由液压缸、液压阀和数字电机组成。其中，液压阀集成在缸盖内，阀芯与位移转换装置的螺杆固定连接，而位移转换装置的螺母则与液压缸的活塞固定连接。
- **工作流程**：
- 正向转动阀芯螺杆时，阀芯前移，液压缸的大腔回油，小腔进油，活塞及螺母向后移动。
- 当阀芯螺杆停止转动时，液压缸也停止移动。
- 反向转动时，原理相同，但方向相反。
##### 2. 伺服系统电机的选择
在液压伺服系统的数控化改造中，通常会选择步进电机作为驱动源。步进电机的特点在于可以直接响应脉冲信号，实现精准的位置控制。这种电机能够将电信号转化为相应的角位移或线位移，非常适合于需要高精度位置控制的应用场景。
#### 四、计算机控制技术
在数控化改造过程中，计算机控制技术起到了至关重要的作用。通过计算机软件程序对整个系统进行控制，可以实现以下功能：
- **实时监测**：监控液压系统的压力、温度等关键参数。
- **动态调整**：根据实际工况自动调整输出参数，确保系统运行在最佳状态。
- **故障诊断**：当系统出现异常时，能够快速识别问题所在，并采取相应措施。
#### 五、改造案例分析
以某型号的挖掘机为例，通过对工作臂的液压系统进行数控化改造，实现了以下几方面的改进：
1. **提高了挖掘精度**：通过对液压缸动作的精确控制，显著提升了挖掘作业的精度。
2. **增强了系统的稳定性**：采用闭环控制技术，使得系统能够在复杂工况下保持稳定运行。
3. **降低了能耗**：智能控制系统能够根据实际负载情况调整输出功率，有效减少了能源消耗。
4. **简化了操作流程**：操作界面友好，大大减轻了操作人员的工作负担。
#### 六、结论
液压系统的数控化改造不仅能够提高工作效率和质量，还能够显著提升设备的稳定性和节能性。随着技术的不断进步，未来的数控化改造将会更加智能化、高效化，为工程机械领域带来更大的变革和发展机遇。
