電液比例控制系統(tǒng)

電液比例控制通常有開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。開(kāi)環(huán)電液比例控制系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，其簡(jiǎn)化框圖如圖1所示?？刂破?(計(jì)算機(jī)、PLC等)給出的信號(hào)通常是電壓信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器處理放大為輸出電流信號(hào)I，將I輸入電液比例閥的比例電磁鐵，電磁鐵再將I按比例轉(zhuǎn)換成電磁力F_P，F(xiàn)_P通過(guò)彈性元件作用在液壓閥的閥芯上，使之移動(dòng)，從而控制液流的流量、壓力和方向，通過(guò)執(zhí)行元件 (液壓缸、液壓馬達(dá))使負(fù)載獲得與輸入信號(hào)成比例的力F(扭矩T)、速度v(角速度ω)或位移。開(kāi)環(huán)控制的精度較低且沒(méi)有跟蹤功能。

如果系統(tǒng)要求較高的精度且具有跟蹤功能，那么就要對(duì)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的輸出量進(jìn)行檢測(cè)并反饋到控制器，使之與指令信號(hào)進(jìn)行比較 (相減)得到差值△e=e_i-e_R 去控制電液比例閥，圖2所示為閉環(huán)電液比例控制系統(tǒng)框圖。

圖1和圖2中都用電液比例閥作為控制元件，故稱為閥控電液比例控制系統(tǒng)，若將兩圖中的電液比例閥和油源換成電液比例變量泵，則構(gòu)成泵控電液比例控制系統(tǒng)。

電液比例控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如下：

① 進(jìn)行工況分析，明確設(shè)計(jì)依據(jù)。準(zhǔn)確地對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行分析和描述，對(duì)比例控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是十分重要的。若能預(yù)先準(zhǔn)確地提出任務(wù)，才能在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)就能確定最佳方案。

② 確定傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的方案。

③ 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定系統(tǒng)的性能參數(shù)及元件性能參數(shù)。

④ 根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇比例元件，并對(duì)重要的技術(shù)性能和參數(shù)驗(yàn)算。

⑤ 繪制工作圖。

要設(shè)計(jì)好一個(gè)比例控制回路，除了要掌握元器件性能方面的知識(shí)外，還應(yīng)注意到系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的一些原則性的問(wèn)題：

① 快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)要盡量提高系統(tǒng)的固有頻率。

② 系統(tǒng)的速度控制范圍，以及與時(shí)間相關(guān)的制動(dòng)極限，質(zhì)量、速度、壓力、黏度變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)性能參數(shù)的影響。

③ 是否采用壓力補(bǔ)償，是采用進(jìn)口還是出口壓力補(bǔ)償方式。采用壓力補(bǔ)償后對(duì)總壓力的影響問(wèn)題，及對(duì)單出桿液壓缸的增壓作用問(wèn)題。

④ 根據(jù)負(fù)載的形式考慮是否需要采用制動(dòng)閥或支承閥。

⑤ 根據(jù)控制精度要求考慮是采用開(kāi)環(huán)控制方式，還是必須采用閉環(huán)控制方式。

⑥ 選擇有相應(yīng)動(dòng)態(tài)性能的閥，特別是對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)，以滿足系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)特性的要求。

電液比例控制是介于電液開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)和電液伺服控制系統(tǒng)之間的一種控制系統(tǒng)，兼有二者之所長(zhǎng)。它與電液開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)比較具有以下特點(diǎn)：

① 能夠按比例控制壓力和流量，從而對(duì)執(zhí)行元件能夠?qū)崿F(xiàn)力、速度和位移的連續(xù)控制，還能按輸入電信號(hào)的極性改變液流方向。

② 能夠避免力、速度和方向變換時(shí)的沖擊現(xiàn)象。

③ 可以降低能耗，有顯著的節(jié)能效果。

④ 易于與微電子結(jié)合，特別是數(shù)字式比例元件與計(jì)算機(jī) (PLC)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)遙控、自控和自適應(yīng)控制。

電液比例控制系統(tǒng)可按不同的分類原則進(jìn)行分類：

① 按所用的電液比例控制元件的種類可分為：電液比例壓力控制系統(tǒng)、電液比例流量控制系統(tǒng)、電液比例方向控制系統(tǒng)和電液比例變量泵控制系統(tǒng)。

② 按被控物理量種類可分為：電液比例位置控制系統(tǒng)、電液比例速度控制系統(tǒng)和電液比例力控制系統(tǒng)。

③ 按系統(tǒng)輸出信號(hào)是否反饋可分為：閉環(huán)系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。

④ 按對(duì)液壓執(zhí)行元件的控制方式可分為：閥控系統(tǒng)和泵控系統(tǒng)。

1、塑料注射成型機(jī)電液比例控制系統(tǒng)

塑料注射成型機(jī)系統(tǒng)是典型的多級(jí)壓力、多級(jí)速度控制系統(tǒng)。該機(jī)在工作循環(huán)中按工藝過(guò)程規(guī)定不斷轉(zhuǎn)換壓力和速度。前例注射機(jī)液壓系統(tǒng)采用傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)閥，元件多，電氣控制系統(tǒng)也復(fù)雜。如果采用電液比例控制系統(tǒng)，就可使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，控制性能更好，被控參數(shù)平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。

2、液壓電梯電液比例控制系統(tǒng)

液壓電梯的轎廂用液壓缸頂升，轎廂及負(fù)載重力、慣性力由液壓缸傳給地基。這種電梯無(wú)牽引機(jī)房，對(duì)建筑設(shè)計(jì)有利，近年來(lái)得到迅速發(fā)展。電梯運(yùn)行具有特定的啟動(dòng)加速和制動(dòng)減速，為乘客提供快捷、舒適、安全的服務(wù)。

3、電液比例加載系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)中力和轉(zhuǎn)矩的控制通過(guò)壓力控制實(shí)現(xiàn)。壓力控制是基礎(chǔ)。在工業(yè)生產(chǎn)中，各種加載裝置都可以采用比例壓力控制系統(tǒng)，如材料試驗(yàn)機(jī)、壓力容器疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)、壓力傳感器老化穩(wěn)定系統(tǒng)等。 2100433B

電液比例球閥是一項(xiàng)新型專利技術(shù)，專利號(hào)：200920065189.7 。電液比例球閥是一種綜合了電磁比例閥、電液比例閥能連續(xù)地控制液壓系統(tǒng)參數(shù)，并與輸入信號(hào)成比例的優(yōu)點(diǎn)以及開(kāi)關(guān)式電磁球閥密封性好、抗污染能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，綜合設(shè)計(jì)的一種新型液壓標(biāo)準(zhǔn)件。該項(xiàng)專利技術(shù)填補(bǔ)了當(dāng)今比例閥沒(méi)有球閥的技術(shù)空白。

電液比例球閥它不僅能用電氣信號(hào)連續(xù)地控制液壓系統(tǒng)參數(shù)，使之按輸入電氣信號(hào)成比例地變化，還具有開(kāi)關(guān)式電磁球閥抗污染能力強(qiáng)，密封性好的優(yōu)點(diǎn)。因而在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中獲得應(yīng)用后，可大大減少因污染引起的運(yùn)行故障。電液比例球閥適用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)中，特別是運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，運(yùn)行要求高可靠性、高穩(wěn)定性的應(yīng)用場(chǎng)合，其應(yīng)用和市場(chǎng)前景廣闊。