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液压部件的探究及使用
摘要：现代制造技术的发展，促使机电一体化和软件技术的出现，使得传统机械有了很大改变。人类社会中蒸汽机的出现，从而有了动力机械；随着电动机的出现，产生了电气机械；当电子技术的发展，产生了电子机械；当电子计算机和软件技术的出现，产生了现代的计算机化机械或称智能机械。
现代制造技术的发展，促使机电一体化和软件技术的出现，使得传统机械有了很大改变。人类社会中蒸汽机的出现，从而有了动力机械；随着电动机的出现，产生了电气机械；当电子技术的发展，产生了电子机械；当电子计算机和软件技术的出现，产生了现代的计算机化机械或称智能机械。提出了建立在软件技术基础之上的软件机械的概念。同时也出现了一些软件产品，如虚拟仪表的运用。把真实的仪表用软件的形式处理，可以检测出相应的物理量。因此考虑能否使机械零件的软件化、模块化使机械具有更大的柔性、思维性、智能性等具有重要的意义。
一、软件液压元件概念
1、软件液压元件的设计理念
液压传动系统主要组成部分有：动力源装置（液压泵）；执行装置（液压缸、液压马达）；控制调节装置（压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀）；辅助装置（密封圈、滤油器、储能器、油箱及其附件管件及热交换器等）。由于液压元件系列化、标准化、通用化，所以，液压传动系统可以认为是由实现了系列化、标准化、通用化的液压元件组成。
而设计和研究液压系统的更重要部分是控制调节系统的实现。机械是用来传递运动或动能完成有用的机械功的装置，它用来变换或传递能量、物料和信息。因此，可以说能量、物料和信息的内在联系则够成了机械。液压系统依靠运动的压力液体的能量传递动力，通过对油液压力、流量、方向的调节和控制，使得能量传递到执行机构上。因此，液压传动和液压控制常常是难以截然分割的，同时油液表现出来的是具有能量、物料和信息的综合。由于软件是以信息量为输入输出的基本形式，对于能量和物料的处理是没有办法的，但是对于信息的处理却比较方便。因此，从液压系统的油液中将信息量分离出来，由软件控制，使得对油液的控制，摆脱依赖于各种装置所构成的控制调节系统。其实质就是将液压控制调节系统的构成由油液构成的逻辑关系软件来实现，从而取代真实的物理元件。
2、软件液压元件的内容
由于机械的功用是变换或传递能量、物料和信息，软件只能用来处理信息，而能量和物料量无法完成。所以，对于液压系统仍必须要有动力源装置、执行装置和辅助装置。软件的输入和输出为信息量，因此，必须还要有相应的信息量的采集和执行机构。分析现有的控制调节系统的液压回路可以知道，各种阀门的逻辑都需要相应的信息量才能正确地运作，必须按照各自的逻辑关系处理，并输出相应的关系结果。
因此，运用软件的方法来处理传递给各种阀门的信息量，并由信息量输出相应的逻辑关系结果，将这种信息量转化为实际的输出，便可以得到与原来控制调节系统同样的逻辑结果。由于软件可以编写任意逻辑关系，对于不同的控制调节系统，只需改变软件就可以输出相应的逻辑结果。
二、软件液压元件的实现由于软件液压元件控制的是系统信息总量。
如何实现对信息的提取及转换是软件液压元件的关键所在。完整的液压系统是由液压传动系统和液压控制系统两部分构成，整个液压控制系统就是一个信息源，因此，液压控制系统可以用软件代替。
可以看出，一个液压系统由3个模块组成：能量模块、执行模块、软件控制模块。液压系统的工作，主要在输出的控制上。所以，软件控制模块的输出应该是对液压执行元件的控制上，一般为液压缸。对于液压缸，主要控制输入和输出的压力和流量即可。控制中4个阀门，即可实现对液压缸运动的任意控制。这样，运用软件的逻辑就可得到预想的输出结果来。
三、软件液压元件举例下面以一个液压回路为例，说明软件液压元件的运用。一个由液压系统驱动的动力头的液压回路，由分析可知工作过程如下：
1、动力头原位。动力头由液压缸YG带动，可做前后进给运动。当电磁铁YA1、YA2、YA3都断电时，动力头停止不动。前运动。
2、动力头快进。把转换开关S放在1位置。按动按扭SB1，动力头将做快速向
3、动力头工进。当挡铁压动开关ST3时，动力头将做工进。
4、动力头快退。当挡铁压动开关ST4时，动力头做快退。动力头退回原位后， ST1被压动，动力头停止。
5、动力头点动调整。把转换开关S放在2位置。按动按钮SB1可实现点动。当动力头不在原位（ST1原态），需快退时，可按动电钮SB2，动力头做快退运动，直到退回原位。
由此可见，输入信号为S、SB1、SB2、ST3、ST4和ST1，输出为这些量的逻辑变化关系。由分析可得到，输出状态为：T1：动力头停止；T2：动力头快进；T3：动力头工进； T4：动力头快退。
由于输入信号呈现二维逻辑关系，即可用0和1分别表示断和开两种状态。由于实际的约束条件，不可能出现2n个输入状态，n为输入的个数。对于本例得到输入状态对应的输入信号的状态：T1： { ，0，0，0，0，}， { 1，，1，0，0，1} T2：
{ 0，1，，0，0，}，{ 1，1，，，，} T3：{0，1，0}T4：
{0，，，，1，}，{1，，1，0，0，0}说明：表示0或1.{ }中元素的值分别代表输入信号为S、SB1、SB2、ST3、ST4和ST1的状态。
根据以上的真值表示可以得出四种输出状态的一种。而每一种状态对应着一种阀门控制形式。如T 1时P1、P2阀门关闭， P3、P4阀门打开，或相反。T2、T3时，关闭P2、P3，打开P4，控制P1的开度，就得到快进和工进。T4时关闭P1、P4，打开P2、P3即可实现。因此，只要实现这样的逻辑关系就可实现所要的运动形式。而这里是没有液压控制系统和控制调节回路，而是用软件代替了它们。同时可以将运动的信息反馈到系统中，还可以实现全程跟踪控制调节，例如：要求工进是要平稳，即可采集速度信息，经过软件分析调节各阀门，使其达到要求。因此，使用软件液压元件不仅仅能够实现需要的输入，而且可以根据实际情况，对系统的任意参数进行控制，从而使得整个液压系统更能满足设计的性能和要求。
四、讨论
（1）软件液压元件的实现，使得液压系统仅仅变为3个模块：能量模块、执行模块、软件控制模块。大大简化了液压系统。
（2）软件液压元件代替了液压控制系统和液压控制调节回路的实际物理元件，使得对于信息的处理变得有很大柔性，对于一个标注的结果，仅仅改变软件的内容，即可实现任意运动形式，从而使得液压系统的模块化程度高，柔性更强。
（3）软件液压元件由于是对于信息进行处理，按照人们的意志执行，因此，可以对输入及输出加以控制，使得整个液压系统容易满足人们的设计要求。而这一点对于弥补液压系统的不足，具有重要的作用，能够使得液压系统的精度大大地提高。
（4）软件液压元件的运用使得对于系统的简化开发、成本降低、重量减轻、性能提高、产品开发和研制周期缩短，特别是灵活性、适应性和智能性有很大的改观，并能带来巨大的经济效益。
一、软件液压元件概念
1、软件液压元件的设计理念
液压传动系统主要组成部分有：动力源装置（液压泵）；执行装置（液压缸、液压马达）；控制调节装置（压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀）；辅助装置（密封圈、滤油器、储能器、油箱及其附件管件及热交换器等）。由于液压元件系列化、标准化、通用化，所以，液压传动系统可以认为是由实现了系列化、标准化、通用化的液压元件组成。
而设计和研究液压系统的更重要部分是控制调节系统的实现。机械是用来传递运动或动能完成有用的机械功的装置，它用来变换或传递能量、物料和信息。因此，可以说能量、物料和信息的内在联系则够成了机械。液压系统依靠运动的压力液体的能量传递动力，通过对油液压力、流量、方向的调节和控制，使得能量传递到执行机构上。因此，液压传动和液压控制常常是难以截然分割的，同时油液表现出来的是具有能量、物料和信息的综合。由于软件是以信息量为输入输出的基本形式，对于能量和物料的处理是没有办法的，但是对于信息的处理却比较方便。因此，从液压系统的油液中将信息量分离出来，由软件控制，使得对油液的控制，摆脱依赖于各种装置所构成的控制调节系统。其实质就是将液压控制调节系统的构成由油液构成的逻辑关系软件来实现，从而取代真实的物理元件。
2、软件液压元件的内容
由于机械的功用是变换或传递能量、物料和信息，软件只能用来处理信息，而能量和物料量无法完成。所以，对于液压系统仍必须要有动力源装置、执行装置和辅助装置。软件的输入和输出为信息量，因此，必须还要有相应的信息量的采集和执行机构。分析现有的控制调节系统的液压回路可以知道，各种阀门的逻辑都需要相应的信息量才能正确地运作，必须按照各自的逻辑关系处理，并输出相应的关系结果。
因此，运用软件的方法来处理传递给各种阀门的信息量，并由信息量输出相应的逻辑关系结果，将这种信息量转化为实际的输出，便可以得到与原来控制调节系统同样的逻辑结果。由于软件可以编写任意逻辑关系，对于不同的控制调节系统，只需改变软件就可以输出相应的逻辑结果。
二、软件液压元件的实现由于软件液压元件控制的是系统信息总量。
如何实现对信息的提取及转换是软件液压元件的关键所在。完整的液压系统是由液压传动系统和液压控制系统两部分构成，整个液压控制系统就是一个信息源，因此，液压控制系统可以用软件代替。
可以看出，一个液压系统由3个模块组成：能量模块、执行模块、软件控制模块。液压系统的工作，主要在输出的控制上。所以，软件控制模块的输出应该是对液压执行元件的控制上，一般为液压缸。对于液压缸，主要控制输入和输出的压力和流量即可。控制中4个阀门，即可实现对液压缸运动的任意控制。这样，运用软件的逻辑就可得到预想的输出结果来。
三、软件液压元件举例下面以一个液压回路为例，说明软件液压元件的运用。一个由液压系统驱动的动力头的液压回路，由分析可知工作过程如下：
1、动力头原位。动力头由液压缸YG带动，可做前后进给运动。当电磁铁YA1、YA2、YA3都断电时，动力头停止不动。前运动。
2、动力头快进。把转换开关S放在1位置。按动按扭SB1，动力头将做快速向
3、动力头工进。当挡铁压动开关ST3时，动力头将做工进。
4、动力头快退。当挡铁压动开关ST4时，动力头做快退。动力头退回原位后， ST1被压动，动力头停止。
5、动力头点动调整。把转换开关S放在2位置。按动按钮SB1可实现点动。当动力头不在原位（ST1原态），需快退时，可按动电钮SB2，动力头做快退运动，直到退回原位。
由此可见，输入信号为S、SB1、SB2、ST3、ST4和ST1，输出为这些量的逻辑变化关系。由分析可得到，输出状态为：T1：动力头停止；T2：动力头快进；T3：动力头工进； T4：动力头快退。
由于输入信号呈现二维逻辑关系，即可用0和1分别表示断和开两种状态。由于实际的约束条件，不可能出现2n个输入状态，n为输入的个数。对于本例得到输入状态对应的输入信号的状态：T1： { ，0，0，0，0，}， { 1，，1，0，0，1} T2：
{ 0，1，，0，0，}，{ 1，1，，，，} T3：{0，1，0}T4：
{0，，，，1，}，{1，，1，0，0，0}说明：表示0或1.{ }中元素的值分别代表输入信号为S、SB1、SB2、ST3、ST4和ST1的状态。
根据以上的真值表示可以得出四种输出状态的一种。而每一种状态对应着一种阀门控制形式。如T 1时P1、P2阀门关闭， P3、P4阀门打开，或相反。T2、T3时，关闭P2、P3，打开P4，控制P1的开度，就得到快进和工进。T4时关闭P1、P4，打开P2、P3即可实现。因此，只要实现这样的逻辑关系就可实现所要的运动形式。而这里是没有液压控制系统和控制调节回路，而是用软件代替了它们。同时可以将运动的信息反馈到系统中，还可以实现全程跟踪控制调节，例如：要求工进是要平稳，即可采集速度信息，经过软件分析调节各阀门，使其达到要求。因此，使用软件液压元件不仅仅能够实现需要的输入，而且可以根据实际情况，对系统的任意参数进行控制，从而使得整个液压系统更能满足设计的性能和要求。
四、讨论
（1）软件液压元件的实现，使得液压系统仅仅变为3个模块：能量模块、执行模块、软件控制模块。大大简化了液压系统。
（2）软件液压元件代替了液压控制系统和液压控制调节回路的实际物理元件，使得对于信息的处理变得有很大柔性，对于一个标注的结果，仅仅改变软件的内容，即可实现任意运动形式，从而使得液压系统的模块化程度高，柔性更强。
（3）软件液压元件由于是对于信息进行处理，按照人们的意志执行，因此，可以对输入及输出加以控制，使得整个液压系统容易满足人们的设计要求。而这一点对于弥补液压系统的不足，具有重要的作用，能够使得液压系统的精度大大地提高。
（4）软件液压元件的运用使得对于系统的简化开发、成本降低、重量减轻、性能提高、产品开发和研制周期缩短，特别是灵活性、适应性和智能性有很大的改观，并能带来巨大的经济效益。
