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如何在液壓多路換向閥利用雙閥芯控製

更新时间:2019-11-18 03:02人气:5495
傳統換向閥的進出油口控製通過一根閥芯來進行,兩油口聽開口對應關係早在閥芯設計加工時已確定,在使用過程中不可能修改,從而使得通過兩油口的流量或壓力不能進行獨立控製,互不影響。 隨著微處理控製器、傳感器元件本錢的下降,控製技術的不斷完善,使得雙閥芯控製技術在工程機械領域得以利用。英國Utronics公司利用本身的技術及專利上風研製出雙閥芯多路換向閥,已廣泛利用於JCB、Deere 、DAWOO、CASE等公司的挖掘機、*車、裝載機及挖掘裝載機等產品上。為適應中國工程機械產品對液壓係統功能要求。穩定性和主動化控製程度的不斷進步 ,Utronics公司產品適時進進中國市場 ,現已初步完成廈工(5t)裝載機、詹陽(8t)挖掘機樣機調試並進進試驗階段。

1、傳統單閥芯換向閥的缺陷

傳統的單閥芯換向閥所構成的液壓係統難以公道解決好以下功能和控製之間存在的矛盾:

(1)液壓係統設計時為進步係統穩定性,減少負載變化對速度的影響,要麽犧牲部分我們想實現的功能,要麽增加額外的液壓元件,如調速閥、壓力控製閥等 ,通過增加阻尼,進步係統速度剛度來進步係統的穩定性。但是如許元件的增加又會降低效率,浪費能源;還會使得全部係統的可*性降低、增加本錢。

(2)由於換向結構的特殊性,使得用戶在實現某一功能時必須購買相應的液壓元件,再加上工程機械廠家會根據不同終究用戶要求設計出相應的功能,如許會造成生產廠家采購同類、多規格的液壓控製元件來滿足不同功能要求的需要,不利於產品通用化及產品治理,同時會大大進步產品本錢.

(3)由於履行機構進出液壓油通過一根閥芯進行控製,單獨控製履行機構兩側壓力是不可能的。是以,出油側背壓感化於履行機構活動的反方向,隨著出油側背壓升高,為保質履行機構的活動,必須進步進油側壓力。如許會使得液壓係統消耗的功能增加,效率低,發熱增加。

采用雙閥芯技術的液壓係統,由於履行機構進出油側閥口閥芯位置及控製方式各自獨立,互不影響,如許通過對兩閥芯控製方式的不同組合,利用軟件編程能很好解決傳統單閥係統不能解決的題目,同時還可以輕易實現傳統液壓係統中難以實現的功能。

2、雙閥芯換向閥的兩種基本控製策略

由於雙閥芯換向兩油口控製的靈活性,兩油口可分別采取流量控製、壓力控製或流量壓力控製。正麵先容兩種簡單的控製策略。

(1)負載方向在全部工作過程中保持不變

我們知道,對於汽車起重機、挖掘機、裝載機等而言,其液壓缸在全部工作過程中負載方向始終維持不變。下麵以起重機變幅液壓缸為例來探討雙閥芯的控製策略。

起重機變幅缸在工作過程中其受力,負載方向始終保持不變,是以我們可以采取液壓缸有杆控用壓力控製、無杆腔用流量控製的控製策略。

無杆腔流量控製是通過檢測連接到無杆腔側閥前後兩側的壓差,再根據所需流進或流出流量的多少,計算出閥芯開口大小;有杆腔側采用壓力控製,使該側維持一個低值的壓力,使得更加節能、高效。

由於我們在無杆腔采用了流量控製,是以原控製係統中所用的平衡閥可用一個液控單向閥來代替。如許可消除因平衡閥所帶來的係統不穩定,從而進步係統穩定性。

(2)負載方向在工作過程中發生改變

在這類情況下,采取“進油側壓力控製,出油側流量控製”,在液壓缸有杆腔側用壓力控製,無杆腔側有流量控製 。

如負載方向不變,由於出油側采取了流量控製,我們可將雙向平衡閥用液控單向閥來替換 ,從而進步係統的穩定性 。進油側用壓力控製器來維持一個較低的參考壓力,一方麵進步係統效率,另一方麵使係統不發生氣*** 。

為了使負載方向變化的工作機構能得到很好控製 ,另外一個PI控製器將被應用到有杆腔的壓力控製器中,當負載方向改變後,無杆腔的壓力將減小;假如仍將有杆腔維持一個很低的壓力,當負載很大時,液壓缸將向反方向活動。此時我們可用所增加的PI控製器監視無杆腔壓力的變化,當PI控製器檢測到無杆腔壓力低於所設定的參考值時 ,將進步有杆腔壓力控製器所設定的壓力,從而保證係統的正常工作。

3、Ultronics液壓控製係統

Ultronics公司是一家集設計、研究和製造的電子液壓技術公司。其液壓控製係統采用了CAN總線通訊 ,雙閥芯控製技術,通過兩個閥芯的組合控製,可實現對履行機構多種控製,以進步係統的穩定性,降低能源損耗,同時還可使得係統更加簡單,降低本錢,加快產品開發速度,這些都是傳統的電子係統所不能做到的 。

Ultronics控製係統的硬件一般由操縱手柄、電控單元ECU 、調節閥 、雙閥芯液壓閥組和外接傳感器或開關等構成,其間通過CAN總線通訊,液壓閥組為電控係統與液壓係統的交匯點,係統的另一個首要構成部分就是軟件。

手柄為光電非接觸形式,最多可帶4個比例輸出或2個比例輸出和最多5個開關。開關有比例式和自鎖式供選擇。其防護等級達到了IP67 。手柄的延時特性、輸出曲線和死區等可通過專用軟件JoyVal進行修改 。

電控單元ECU其供電壓有12V和24V兩種,25路和50路兩種接口,提供模擬與數字輸進、輸出接口 ,同時該電控單元還提供了CAN信接口,使得係統可以接收傳感器或控製信號或與其它係統進行連接。ECU中存儲了係統控製所需的所有益用程序,該利用程序可將來自於手柄或連接於ECU上的其它器件和信號(如傳感器檢測信號 、發動機控製係統信息等),經處理後轉換成各個閥芯動作的指令。

Ultronics控製係統的關鍵在於其獨特的雙閥芯控製技術,每片閥有兩個閥芯,相當於將一個三位四通閥變成兩個三位三通閥的組合,兩個閥芯既可單獨控製,也可根據控製邏輯進行成對控製,並且兩個工作油口都有壓力傳感器,每一個閥芯都有位置傳感器,通過對傳感信號的閉環控製可以分別對兩路液壓油的壓力或流量進行控製,具有很高的控製精度,通過不同的組合可以得到許很多多的控製方案,以滿足係統的需要。

每片閥都有兩個完整的設置好的混合信號ASIC(模擬型專用集成電路)和一個RISC(精簡指令處理器)。這些控製器給傳感器提供激勵和補償、給控製傳動裝配提供動力、提供閥芯控製軟件和CAN總線通訊 。閥芯動作控製策略和具體的參數可由用戶根據被控履行元件的要求進行設置或修改。控製閥接收到指令後,其內嵌式處理器就運行閥芯動作控製軟件實現設定的性能,多個閥間的功能協調是由ECU完成的,從而實現複雜的係統功能。這類分級控製方式使係統的利用具有非常好的靈活性,同時易於構建複雜的控製係統。

Ultronics控製係統功能的多樣性是通過利用軟件實現的,通過有針對性的編製控製軟件。Ultronics控製係統可實現的功能是極其廣泛的。履帶挖掘機、輪式挖掘機、裝載機等先進機型在操縱舒適性、作業效率、作業本錢消耗、故障診斷、環境保護等方麵所做的努力,比如發動機狀況與液壓係統的適應控製、特定作業功能等,采用Ultronics係統都可實現。

總之,通過CAN總線通訊、獨特的雙閥芯結構和壓力、位移傳感器的利用和壓力或流量的閉環控製技術、Ultronics公司的電子液壓控製係統使工程機械控製係統在功能的多樣性、實現的靈活性、較低的性價比和控製理念、維修模式等諸多方麵都將激發一次革命性的變化。

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