电液比例技术在工程机械上的应用综述

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随着数字式无线通讯技术的迅速发展,出现了 性能稳定、工作可靠、适用于工程机械的无线遥控系 统,布置在移动机械上的遥控接收装置可以将接收 到的无线电信号转换为控制电液比例阀的比例信号 和控制电液开关阀的开关信号,以及控制其它装置 的相应信号,使得原来手动操作的各个元件都能接 受遥控电信号的指令并进行相应动作,此时的工程
中图分类号:TH137
文献标识码:B
文章编号:1672-545X(2013)01-0092-02
电液比例控制技术是近几年发展起来的机电传 动控制的一门新技术,其使用方便,试用面广,抗干 扰能力强,性价比高。同时,在液压传动及控制技术 的发展过程中,电液比例控制也是继电液伺服控制 之后电液控制的又一大重要进展。电液伺服技术首 先用于航空,继而用于一些重要工业设备的自动控 制,迄今己臻成熟,在国内的各行业得到广泛应用。 自 60 年代末期开始,电液比例技术得到了迅速发 展。本文针对电液比例控制应用中电液比例阀的工 作原理,对比例阀的负载感应和压力补偿原理进行 了分析,特别是在工程机械的先导控制和遥控方面 的应用进行了分析。
收稿日期:2012-10-11 基金项目:聊城大学科研基金资助(x10026) 作者简介:朱 颜(1975—),女,山东聊城人,讲师,主要研究方向:从事车辆工程方面的研究工作。
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节流控制系统是通过能量损失来实现控制目的,所 以必然效率较低。但是,这种系统结构简单,调节控 制阀很容易,系统的快速响应能力很强。
压力补偿是为了提高阀的控制性能而采取的一 种保证措施。将阀口后的负载压力引入压力补偿阀, 压力补偿阀对阀口前的压力进行调整使阀口前后的 压差为常值,这样根据节流口的流量调节特性流经 阀口的流量大小就只与该阀口的开度有关,而不受 负载压力的影响。 3.2 工程机械电液比例阀的先导控制与遥控
电液比例阀和其它专用器件的技术进步使工程 车辆挡位、转向、制动和工作装置等各种系统的电气 控制成为现实。对于一般需要位移输出的机构可采 用比例伺服控制手动多路阀驱动器完成。电气操作 具有响应快,布线灵活,可实现集成控制和与计算机 接口容易等优点,所以现代工程机械液压阀已越来 越多地采用电控先导控制的电液比例阀代替手动直 接操作或液压先导控制的多路阀。采用电液比例阀 的另一个显著优点是在工程车辆上可以大大减少操 作手柄的个数,这不但使驾驶室布置简洁,而且能够 有效降低操作复杂性,对提高作业质量和效率都具 有重要的实际意义。
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机械实际上已成为遥控型的工程机械。 无线遥控发射与接收系统已成功地应用于多种
工程机械的遥控改造。从安全角度考虑,它发射的每 条数字数据指令都具有一组特别的系统地址码,这 种地址码厂家只使用一次。每个接收机只对有相同 地址码的发射信号有反应,其它无线信号即使是同 频率信号也不会对接收装置产生影响,其它安全措 施的采用使系统的可靠性得到了充分的保障。在装 载机、凿岩机、混凝土泵车、高空作业车和桥梁检修 车等多种移动式机械的遥控改造中获得成功。工业 遥控装置与电液比例阀相得益彰,电液比例阀为工 程机械的遥控化提供了可行的接口,遥控装置又使 电液比例阀得以发挥更大的作用。
2 工程机械上常用电液比例阀
电液比例阀包括:比例流量阀、比例压力阀、比 例换向阀。根据工程机械液压操作的特点,以结构形 式划分电液比例阀主要有两类:一类是螺旋插装式 比例阀,另一类是滑阀式比例阀。
螺旋插装式比例阀是通过螺纹将电磁比例插装 件固定在油路集成块上的元件,螺旋插装阀具有应 用灵活、节省管路和成本低廉等特点,近年来在工程 机械上的应用越来越广泛。常用的螺旋插装式比例 阀有二通、三通、四通和多通等形式。二通式比例阀 主要是比例节流阀,它常与其它元件一起构成复合 阀,对流量、压力进行控制;三通式比例阀主要是比 例减压阀,也是移动式机械液压系统中应用较多的 比例阀,其主要是对液动操作多路阀的先导油路进 行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统的手 动减压式先导阀,其比手动的先导阀具有更多的灵 活性和更高的控制精度。可以制成比例伺服控制手 动多路阀,根据不同的输入信号,减压阀使输出活塞 具有不同的压力或流量进而实现对多路阀阀芯的位 移进行比例控制。四通或多通的螺旋插装式比例阀 可以对工作装置实现单独的控制。
1 电液比例控制系统概述
1.1 电液比例控制系统的构成 一般来说,电液比例控制系统是由电子放大及
校正单元、电液比例控制单元(比例阀,电液比例变量 泵及液动机)、动力执行单元及动力源、工程负载及信 号检测处理单元所构成。系统可通过设置液压和机 械参数中间变量检测反馈闭环,或者通过动力执行 单元输出参数检测反馈闭环,改善其静态控制精度 和动态品质。信号处理可以采用模拟电子电路或数 字式集成电路。数字式集成电路在精读、可靠性、稳 定性等项均占有优势,其成本也越来越低廉,故应用 日趋广泛。 1.2 电液比例控制系统的分类
Equipment Manufacturing Technology No.1,2013
电液比例技术在工程机械上的应用综述
朱 颜,张翠华
( 聊城大学汽车与交通工程学院,山东 聊城 252059 )
摘 要:对工程机械应用日益增多的电液比例阀的工作原理和应用特点进行分析介绍,重点对电液比例阀的负载感应和 压力补偿技术进行分析研究,并对电液比例技术在工程机械先导控制和遥控方面的应用进行了探讨。 关键词:控制系统;电液比例;应用
dards[M].USA:ASTM International,2004. [2] Roger L. Brockenbrough, 等. 美国钢结构设计手册[M]. 上海:
同济大学出版社,2006. [3] William D. Callister,Jr.Fundamentals of Materials Science and
Beijing 100072,China)
Abstract:During the localization work of large railroad maintenance machinery, the material localization is one of the most important and indispensable process. The author discuss the material classification, comparison between Chinese and American steel standards systems, specification and tolerance differences elimination, and substitution procedure, etc., from the experience during the material localization of “Shoulder Ballast Cleaning Machine”. Differences between Chinese and American steel standards systems are compared, and the working procedure and implement method of the large railroad maintenance machinery are raised. Keywords:large railroad maintenance machinery;material;localization;standards systems
(1)开环系统和闭环系统 如按系统的控制方式分类,可将系统分为开环
控制与闭环控制系统。开环系统和闭环系统是控制 系统的两种最基本的形式。
开环系统就是系统的整个输出对整个系统的输 入没有影响的系统。其控制信号与输出信号仅有前 向通道,而没有反馈通道。其输入是事先设定的,与 输出无关,系统的精度由事先校准精度来控制。
滑阀式比例阀又称分配阀,是移动式机械液压 系统最基本的元件之一,是能实现方向与流量调节 的复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较Байду номын сангаас想的电 液转换控制元件,它不仅保留了手动多路阀的基本
《装备制造技术》2013 年第 1 期
功能,还增加了位置电反馈的比例伺服操作和负载 传感等先进的控制手段。所以它是工程机械分配阀 的更新换代产品。
容积控制系统又可称为泵控系统,它是利用比 例变量泵改变结构参数的办法控制流入执行元件的 流量或压力的系统。这种系统的特点是效率较高,发 热量小,系统刚度较好,一般用于功率较大的场合。 但是,它的结构较复杂,调节惯量较大,快速性不如 节流控制系统。 1.3 电液比例控制系统的特点
与其它的液压控制系统相比,电液比例控制系 统主要具有以下特点:能简单地实现自控、遥控和程 控;工作平稳,灵敏度和控制精度较高,成效快;可简 化液压系统,减少元件使用,因此结构简单,同时抗 污染能力强;系统的节能效果好;可连续地、按比例 地控制液压机构的力、速度,并能防止压力、速度变 化或换向时的冲击;能把电的快速性、灵活性及精确 性等优点同液压动力传动等特点有机地结合起来, 智能化、集成化、自动化程度高。
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建议处理办法; (4)总结归纳了材料国产化替代的工作过程。 希望今后能够进一步加深对技术引进中的材料
国产化替代的方案研究,在保证整机及零部件的功 能性和可靠性的前提下降低采购和生产成本,推进 大型养路机械国产化进程的深入进行。
《装备制造技术》2013 年第 1 期
参考文献: [1] John E. Bringas. Handbook of Comparative World Steel Stan-
闭环控制系统和开环控制系统之间的区别是多 了一条从输出端到输入端的反馈通道。系统的输出 信号通过反馈系统反馈到输入端,和输入信号相比 较后得到偏差信号作为控制系统的输入,反馈系统 的作用便是减少系统的输出偏差,这样就可以得到 比较好的控制效果。