基于電液比例控制的折彎?rùn)C(jī)液壓同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在數(shù)值折扣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，選擇了傾斜雙功能的高效自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。垂直雙功能高效駕駛系統(tǒng)對(duì)控制系統(tǒng)的要求更高。這類(lèi)雙發(fā)動(dòng)機(jī)式能源自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)。1.兩液壓缸負(fù)載效應(yīng)明顯。即任一液壓缸負(fù)載發(fā)生變化時(shí),均會(huì)引起缸的動(dòng)態(tài)調(diào)整,可能引起振蕩。2.重力負(fù)載存在“干擾”現(xiàn)象。液壓缸豎直安裝會(huì)產(chǎn)生重力負(fù)載的作用,會(huì)引起在上升和下降兩個(gè)方向上動(dòng)態(tài)性能不一致,給兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的高精度同步控制帶來(lái)困難,這種“干擾”現(xiàn)象對(duì)大負(fù)荷的同步提升和下降尤為嚴(yán)重。3.雙作用缸兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向性能存在差異,給分析和控制帶來(lái)麻煩。因此,本設(shè)計(jì)選擇電液比例控制系統(tǒng),根據(jù)市場(chǎng)需求,本文設(shè)計(jì)折彎?rùn)C(jī)為中檔產(chǎn)品,液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用PBA集成式同步控制方案,比例控制型式選擇TFI類(lèi)型,放大器功能包含在折彎?rùn)C(jī)控制系統(tǒng)上,且?guī)П壤y閥芯位置監(jiān)控。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1。一、液壓缸的選擇常見(jiàn)液壓執(zhí)行元件形式有馬達(dá)和液壓缸,馬達(dá)主要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓缸又稱為油缸,它是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件,其功能就是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。液壓缸的種類(lèi)很多,本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)根據(jù)主機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)種類(lèi)為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),擬選擇雙作用單桿活塞式液壓缸。單桿式活塞缸,如圖2所示,活塞只有一端帶活塞桿,單桿液壓缸有缸體固定和活塞桿固定兩種形式,但它們的工作臺(tái)移動(dòng)范圍都是活塞有效行程的兩倍。液壓缸兩腔有效作用面積不相等,當(dāng)向液壓缸兩腔分別供油,且壓力和流量都不變時(shí),活塞在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度和推力都不相等。二、系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的油路循環(huán)方式有開(kāi)式和閉式兩種,對(duì)于油路的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)整方式和散熱條件,本文在設(shè)計(jì)中將油箱設(shè)計(jì)在橫梁上方,有足夠的散熱空間,為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)使用節(jié)流方式調(diào)速,基于此,選擇開(kāi)式系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)液壓缸作為執(zhí)行元件,通常連接方式有串聯(lián)、獨(dú)聯(lián)、并聯(lián)以及復(fù)聯(lián),本設(shè)計(jì)采用并聯(lián)復(fù)合方式,具體連接方式如管道分布圖3。三、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則根據(jù)數(shù)控折彎?rùn)C(jī)工況分析,由系統(tǒng)工作壓力、流量變化選擇單泵供油,根據(jù)系統(tǒng)對(duì)油源的綜合性能要求,在設(shè)計(jì)中選擇恒壓式定量泵。本設(shè)計(jì)中主要遵循以下三項(xiàng)原則。1.最大功率原則,從節(jié)能的要求出發(fā),依照?qǐng)?zhí)行元件的最大功率要求確定動(dòng)力源的功率,使二者功率相適應(yīng)。2.參數(shù)匹配原則,結(jié)合控制元件的輸入?yún)?shù),合理選擇動(dòng)力源的輸出參數(shù)。3.穩(wěn)定性和快速性要求,液壓動(dòng)力源的輸出參數(shù)的響應(yīng)速度和跟隨控制信號(hào)的變化,滿足系統(tǒng)所要求的快速性和穩(wěn)定性要求。根據(jù)以上三原則,本設(shè)計(jì)動(dòng)力源總體布置型式如圖4。四、電液比例閉環(huán)控制在控制方式上采用開(kāi)環(huán)控制,采用開(kāi)環(huán)控制主要原因如下。采用閉環(huán)控制一是為了提高系統(tǒng)自動(dòng)化水平,保持設(shè)定值不受外因干擾,即在不同負(fù)載的壓力下,保持元件的速度穩(wěn)定;在執(zhí)行元件輸出不同的力時(shí),保持機(jī)構(gòu)有確定的位置;在執(zhí)行元件承受偏載時(shí),保持兩個(gè)以上的液壓缸同步動(dòng)作。本文設(shè)計(jì)中輸出力已經(jīng)設(shè)定,在工作中通過(guò)擋料板的設(shè)置基本避免偏載情況的出現(xiàn),因此,不需要選擇閉環(huán)控制。采用閉環(huán)控制二是為了提高電液比例系統(tǒng)的控制精度,大量工程實(shí)踐表明現(xiàn)有的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的位置控制精度最高達(dá)到0.3mm,速度控制精度最高達(dá)到3%,壓力控制精度最高達(dá)到比例壓力閥最大定力的3%,當(dāng)控制精度超出以上范圍時(shí)需要考慮閉環(huán)控制。本文設(shè)計(jì)中的相關(guān)控制精度均在開(kāi)環(huán)控制精度的可達(dá)范圍內(nèi),因而,不需要采用閉環(huán)控制。本設(shè)計(jì)信號(hào)類(lèi)型選擇開(kāi)環(huán)電液比例位置控制系統(tǒng),為了盡可能提高系統(tǒng)的位置精度,在設(shè)計(jì)中采用了以下三種方法來(lái)提高系統(tǒng)的位置精度,獲得正確的定位。一是采用預(yù)制動(dòng)方式來(lái)提高位置精度;二是采用模擬式接近開(kāi)關(guān)提高定位精度;三是搞高閥口壓差。本設(shè)計(jì)元件類(lèi)型為數(shù)字式電液比例系統(tǒng),數(shù)字式檢測(cè)元件分辨率高,用以構(gòu)成電液比例控制,可直接與計(jì)算機(jī)連接,以此簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),使用控制信息在總線上傳輸,便于計(jì)算機(jī)讀取和存儲(chǔ)?？刂崎y塊方案如圖5。五、該系統(tǒng)的特點(diǎn)1.快動(dòng)回路特點(diǎn)系統(tǒng)利用滑塊自重,輔助液壓缸快速下行,用充液閥補(bǔ)沒(méi),使快動(dòng)回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用元件少。采用密封性能好、通流能力大、壓力損失小的比例閥塊組成液壓系統(tǒng),具有油路結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏的特點(diǎn)。2.使用電流源限制或控制距