電液控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)11

電液控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)11主要內(nèi)容一、電液比例的概念和構(gòu)成二、負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償?shù)膮^(qū)別三、抗流量飽和液壓系統(tǒng)的分析四、比例放大器簡(jiǎn)介五、實(shí)際電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用（900斗輪式挖泥船，塔帶機(jī)，水面清漂船、轉(zhuǎn)向器試驗(yàn)臺(tái)）2電液比例技術(shù)的概念和構(gòu)成電液比例控制系統(tǒng)是聯(lián)系微電子技術(shù)與工程功率系統(tǒng)的接口，其核心部分是利用流體作為工作介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量傳遞和控制的流體傳動(dòng)及控制技術(shù)凡是系統(tǒng)的輸出量，如壓力、流量、位移、轉(zhuǎn)速、速度、力、力矩等，能隨輸入控制信號(hào)連續(xù)成比例得到控制的，都可以稱為比例控制系統(tǒng)。電液比例控制系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成如下指令及放大部件電--機(jī)械轉(zhuǎn)換器液壓轉(zhuǎn)換及放大器件液壓動(dòng)力源液壓執(zhí)行器件控制對(duì)象檢測(cè)及反饋器件檢測(cè)及反饋器件電反饋機(jī)械液壓反饋3放大器的構(gòu)成及調(diào)整調(diào)整1、初始檢查2、零位調(diào)整3、靈敏度調(diào)整4、斜坡調(diào)整通常，對(duì)比例放大器而言，除零位（初始設(shè)定值）、靈明度（Pmax，Qmax）和斜坡時(shí)間可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行必要的調(diào)整外，其他諸如顫振信號(hào)幅值、頻率、調(diào)節(jié)器參數(shù)等在出廠時(shí)均已調(diào)整好，不應(yīng)再現(xiàn)場(chǎng)再次調(diào)整，以免引起故障根據(jù)電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的類別和受控對(duì)象的不同技術(shù)，比例放大器的原理、構(gòu)成和參數(shù)各不相同而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，它的元件、線路和結(jié)構(gòu)也是在不斷改善的。它一般由電源、輸入接口、信號(hào)處理、調(diào)節(jié)器、牽制放大級(jí)、功率放大級(jí)、測(cè)量放大電路等部分組成。4負(fù)載敏感--負(fù)荷敏感--負(fù)荷傳感負(fù)載敏感,是一種有關(guān)節(jié)能型液壓系統(tǒng)的新概念.負(fù)載敏感,指系統(tǒng)能自動(dòng)地將負(fù)載所需壓力或流量變化的信號(hào),傳到敏感控制閥或泵變量控制機(jī)構(gòu)的敏感腔,使其壓力參量發(fā)生變化(這功能就是所謂負(fù)載敏感,或稱負(fù)荷感知,負(fù)荷傳感),從而調(diào)整供油單元的運(yùn)行狀態(tài),使其幾乎僅向系統(tǒng)提供負(fù)載所需要的液壓功率(壓力與流量的乘積),最大限度地減少壓力與流量?jī)身?xiàng)相關(guān)損失.負(fù)載敏感是從基本原理角度,對(duì)這種系統(tǒng)的稱呼.而從其達(dá)到的實(shí)際工程效果角度,常稱為負(fù)載適應(yīng),負(fù)載匹配或功率匹配,有時(shí)直稱節(jié)能系統(tǒng).

由上也可看出,①負(fù)載敏感是個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題,而不單是個(gè)控制閥的問(wèn)題;其技術(shù)含量,主要在油源及相應(yīng)的控制部分,只在大閉環(huán)系統(tǒng)中,才牽涉到液動(dòng)機(jī)部分.②實(shí)施負(fù)載適應(yīng)節(jié)能,具體說(shuō)來(lái),是提高原動(dòng)機(jī)利用效益,減小系統(tǒng)發(fā)熱,達(dá)到機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊和節(jié)能的目的.5負(fù)載補(bǔ)償1、負(fù)載補(bǔ)償,是流量控制閥范圍的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題.它要解決的問(wèn)題是,在負(fù)載壓力大幅度變化(主要干擾)和/或油源壓力波動(dòng)(次要干擾)時(shí),通過(guò)流量閥的流量能保持其調(diào)定值不變.傳統(tǒng)的辦法就是在節(jié)流口的兩端加上壓力補(bǔ)償器2、負(fù)載壓力補(bǔ)償控制,是通過(guò)消耗一部分能量,來(lái)?yè)Q取工作節(jié)流閥口的壓差基本不變(如前所述,負(fù)載敏感是為了節(jié)能).其工程實(shí)際,就是在節(jié)流閥(單個(gè)節(jié)流閥,方向節(jié)流閥--方向閥,多個(gè)并聯(lián)的方向節(jié)流閥--多路閥)的基礎(chǔ)上,加上壓力補(bǔ)償器,使其成為調(diào)速閥.3、傳統(tǒng)的所謂機(jī)液壓力補(bǔ)償機(jī)理,則有兩種基本的壓力補(bǔ)償器---串聯(lián)于主油路的二通壓力補(bǔ)償器（減壓型，補(bǔ)償器為一定差減壓閥）,并聯(lián)于主油路的三通壓力補(bǔ)償器（溢流型，補(bǔ)償器為一定差溢流閥）.這兩種補(bǔ)償器,其工程實(shí)際應(yīng)用上有重要的差別.、三通壓力補(bǔ)償器多置于(節(jié)流器--節(jié)流閥口,方向節(jié)流閥口,多路(方向節(jié)流)閥閥口)進(jìn)口(油源與節(jié)流器之間),而二通壓力補(bǔ)償器,既可置于進(jìn)口,也可在出口(節(jié)流器與負(fù)載之間).、通常情況下,配置二通壓力補(bǔ)償器的系統(tǒng),為定壓系統(tǒng).負(fù)載變化時(shí),補(bǔ)償器保持節(jié)流器前后壓差不變,克服負(fù)載而多余的或大或小的壓差,都消耗在補(bǔ)償器的補(bǔ)償閥口上.----二通補(bǔ)償器只能起到負(fù)載壓力補(bǔ)償作用.、三通壓力補(bǔ)償器的特點(diǎn)在于,在保持節(jié)流器閥口壓差不變的情況下,總是使泵出口壓力實(shí)時(shí)地比負(fù)載壓力高出一個(gè)定壓差--補(bǔ)償器閥口壓差.從而達(dá)到了負(fù)載適應(yīng)!6LSC系統(tǒng)抗飽和特性的簡(jiǎn)要分析1、負(fù)載適應(yīng)功能負(fù)載敏感泵所能適應(yīng)的是當(dāng)時(shí)負(fù)載壓力最高聯(lián)的壓力，即P1-Pmax=ΔP1此壓差是一個(gè)定值，數(shù)值上等于變量泵敏感閥彈簧力F1所對(duì)應(yīng)的壓力值，即P1－Pmax=F1

式中F1實(shí)際上應(yīng)為F1/A,A為閥心的截面積；考慮到A為常數(shù)，不影響原理性分析，在式中略去。2、負(fù)載補(bǔ)償功能希望穩(wěn)定的多路閥各聯(lián)壓差為ΔP＝P1－P2而在正常情況下P2－Pmax=F2

此值就是當(dāng)時(shí)時(shí)刻負(fù)載壓力最高聯(lián)補(bǔ)償器的補(bǔ)償壓差，由此在正常情況下ΔP＝P1－P2＝F1－F2

3、非負(fù)載壓力最高聯(lián)的負(fù)載補(bǔ)償功能，由于各聯(lián)進(jìn)口均為P1，而ΔP＝P1－P2＝F1－F2又相等（多路閥各聯(lián)的F2應(yīng)該是相同的所以各聯(lián)補(bǔ)償器兩端的總壓降不相等，負(fù)載低的總壓降大，負(fù)載高的就小。相比之下，多余的壓降就依靠進(jìn)一步關(guān)小補(bǔ)償器工作閥口，增加壓力損失使液體發(fā)熱而消耗掉。對(duì)于負(fù)載壓力最高聯(lián)，從補(bǔ)償閥心受力平衡方程，可得補(bǔ)償閥口的壓降就是F2P2A—PmaxA=F2P2—Pmax=F2對(duì)于非最高聯(lián)，ΔP補(bǔ)=P2—P=F2+（PMAX—P）4、負(fù)載壓力P變化對(duì)流量的影響當(dāng)P＜Pmax時(shí)，P2=P+ΔP補(bǔ)負(fù)載壓力P增大的瞬間，P2增大補(bǔ)償閥心原有的平衡被打破，閥心向補(bǔ)償閥口開(kāi)大方向移動(dòng)，ΔP補(bǔ)下降，使P2回落，閥心運(yùn)動(dòng)到新的平衡位置，此時(shí)的P2值與P變化前的P2值相等，回到ΔP＝P1－P2＝F1－F2當(dāng)Pmax變化時(shí)，就回到前述的負(fù)載適應(yīng)功能。5、當(dāng)Q系統(tǒng)＞Q泵時(shí)的抗飽和特性出現(xiàn)這種情況時(shí)的重要特點(diǎn)是，泵出口壓力P1的降低，P1－Pmax=F1=ΔP1的等式不復(fù)存在，節(jié)流閥口壓差ΔP＝P1－P2≠F1－F2由圖可見(jiàn)，泵的出口壓力從P1下降到P11后，節(jié)流閥口壓差ΔP1＝P11－P2=P11—Pmax—F2=P11—（Pmax+F2）式中（Pmax+F2）是個(gè)常數(shù)可見(jiàn)，ΔP1雖然隨著P11的變化而變化，但由于各聯(lián)的ΔP1都相等（對(duì)各聯(lián)而言，式中P11、Pmax、F2三項(xiàng)都相等），所以各聯(lián)通過(guò)流量，由于僅與節(jié)流口開(kāi)度有關(guān)而保持原來(lái)（相對(duì)于未出現(xiàn)流量飽和）的比例不變。

7抗飽和多路閥的工作原理不論主閥芯是向左還是向右移位，P口的壓力油總是先經(jīng)過(guò)節(jié)流閥口進(jìn)入W流道。如向左移，則進(jìn)入W流道的油液經(jīng)過(guò)減壓閥后，頂開(kāi)右邊的單向閥3(此時(shí)PB油道容腔被閥芯封閉)而進(jìn)入右側(cè)P流道，進(jìn)而經(jīng)過(guò)右側(cè)PA流道與A流道之間業(yè)已開(kāi)啟的通道（此地不是控制流量的閥口），流往A負(fù)載；當(dāng)主閥芯右移時(shí)，進(jìn)入W流道的壓力油經(jīng)過(guò)減壓閥之后，頂開(kāi)左面的單向閥3而進(jìn)入左側(cè)PB流道；此時(shí)，右側(cè)P流道通向A流道的PA容腔被主閥芯封閉，經(jīng)右單向閥進(jìn)入的油液無(wú)出路；這里的兩個(gè)主要結(jié)構(gòu)原理特點(diǎn)是：第一，P-A與P-B兩個(gè)方向的可控節(jié)流口在一個(gè)凸臺(tái)上；第二，從補(bǔ)償原理上看，屬于先節(jié)流后減壓，并隨時(shí)將各聯(lián)中的最高壓力自動(dòng)選擇為負(fù)載敏感壓力，同時(shí)作用于各聯(lián)的減壓閥端面上；油路原理圖在換向閥的a、b控制油口沒(méi)有控制油時(shí)，換向閥處于中位，P、A、B、T4個(gè)油口互不相通。此時(shí)，補(bǔ)償閥在LS油壓作用下（當(dāng)其他換向閥聯(lián)工作時(shí)）處于左位?？刂瓶赼或b來(lái)控制油壓時(shí)（例如a來(lái)控制油），閥芯位移量即P至W間的軸向開(kāi)口與控制油壓成比例；進(jìn)入W的油液推動(dòng)補(bǔ)償閥芯移動(dòng)（注：由于補(bǔ)償閥芯上下油壓作用面積相等，加上LS是當(dāng)時(shí)各聯(lián)的最高壓力，人們擔(dān)心補(bǔ)償閥芯不會(huì)移動(dòng)。但由于補(bǔ)償閥芯無(wú)機(jī)械限位，進(jìn)入W的油液基本就是P口壓力，且是有源的，如不移動(dòng)，將使W壓力升高，直至打開(kāi)），補(bǔ)償閥成中間位，油液經(jīng)過(guò)補(bǔ)償閥進(jìn)入PA腔后，進(jìn)一步經(jīng)過(guò)PA與A之間的閥口，進(jìn)入負(fù)載A（注：符號(hào)圖中最右邊的P-W是控制閥口，其余一對(duì)是換向通口）。如果在運(yùn)行期間，負(fù)載A的壓力為同時(shí)動(dòng)作的多路閥各聯(lián)（換向閥）中最高，則補(bǔ)償閥轉(zhuǎn)換成右位（圖中閥芯進(jìn)一步上移），A口的壓力油成為同時(shí)進(jìn)入各補(bǔ)償器敏感腔的LS信號(hào)。8900斗輪式挖泥船簡(jiǎn)介1、為適應(yīng)大江大河的疏浚要求，自行設(shè)計(jì)制造了900斗輪式挖泥船，并對(duì)液壓系統(tǒng)采用了插裝式結(jié)構(gòu)，電液比例控制，滿足了挖泥船在各種環(huán)境下的作業(yè)要求。2、工作原理：、900斗輪式挖泥船有水下挖掘機(jī)具斗輪，船內(nèi)離心式泥漿泵，臺(tái)車定位樁和固定定位樁，三臺(tái)甲板絞車及船體組成。、挖泥船工作時(shí)，安裝在吸泥管入口處的旋轉(zhuǎn)式斗輪在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，不斷的切割和挖掘水下土層，形成泥沙和水的混合體后，再經(jīng)過(guò)吸泥管的吸入口抽吸入安置在機(jī)艙內(nèi)的離心式泥泵，最后將其較高濃度的泥漿通過(guò)管道輸送到排泥場(chǎng)。、斗輪式挖泥船載工作時(shí)，在每個(gè)挖泥位置，挖泥船依靠拋在挖泥區(qū)兩側(cè)的邊錨，通過(guò)設(shè)置在甲板上的絞車收放纜，實(shí)現(xiàn)挖泥船的左右擺動(dòng)，從而完成一個(gè)扇形開(kāi)挖面，其擺動(dòng)中心既臺(tái)車定位樁。當(dāng)每挖完一個(gè)扇面后，設(shè)置在船艙內(nèi)的液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)臺(tái)車液壓缸頂推臺(tái)車定位樁，從而使船體向前移動(dòng)一段距離，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)挖工作面的前移。當(dāng)臺(tái)車液壓缸行程走完后，放下船尾右舷副定位樁，提升臺(tái)車定位樁使之脫離土層，隨后驅(qū)動(dòng)臺(tái)車液壓缸收回復(fù)位，在落下臺(tái)車上的定位樁，提升副樁脫離土層，這樣又可從復(fù)上述挖泥動(dòng)作。3、液壓系統(tǒng)本液壓系統(tǒng)有兩個(gè)雙聯(lián)葉片泵，合流集成閥塊，主副定位樁集成閥塊，臺(tái)車移動(dòng)集成閥塊，斗輪升降集成閥塊，船首左右橫溢集成閥塊，以及兩個(gè)定位樁提升柱塞液壓缸，臺(tái)車移動(dòng)液壓缸，三臺(tái)絞車驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)斗輪的低速大扭矩液壓馬達(dá)和冷卻器濾油器等組成。9900斗輪式挖泥船外形圖和參數(shù)1）船體主要參數(shù)總長(zhǎng)船長(zhǎng)型寬型深吃水最大挖深吸排泥管直徑410mm適航區(qū)內(nèi)河A級(jí)

泥泵驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)型號(hào)CAT3412E功率485kw轉(zhuǎn)速輔助柴油機(jī)（驅(qū)動(dòng)液壓泵）型號(hào)CAT3406功率225kw轉(zhuǎn)速10船首橫移控制集成閥塊原理圖船首的控制實(shí)現(xiàn)的是一種基于雙液壓馬達(dá)的速度、張力復(fù)合控制：一是速度控制，即要控制好收纜液壓馬達(dá)的速度，二是為了使船首橫移運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不受外來(lái)因素影響，要對(duì)放纜液壓馬達(dá)進(jìn)行壓力控制，使挖泥船在一個(gè)合適的放纜張力作用下得以平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)11混凝土澆筑設(shè)備-塔帶機(jī)簡(jiǎn)介

塔帶機(jī)是一種將皮帶運(yùn)輸機(jī)及塔式起重機(jī)有機(jī)結(jié)合在一起的大型設(shè)備，它通過(guò)長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米的輸送帶，將混凝土等物料直接輸送到施工現(xiàn)場(chǎng)，并利用塔機(jī)控制回轉(zhuǎn)半徑壹佰米的皮帶直接進(jìn)行澆筑，每小時(shí)供料強(qiáng)度為280方；作為塔機(jī)工況時(shí)，最大起升力矩為2400噸米。塔帶機(jī)是大型水電等類似工程施工中不可或缺的高效施工設(shè)備

12混凝土澆筑設(shè)備-塔帶機(jī)主提升系統(tǒng)13水面清漂船（1）通過(guò)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，風(fēng)冷，最大轉(zhuǎn)速2600RPM，最大輸出功率61.9千瓦，存油量114公升。

（2）液壓系統(tǒng)：雙聯(lián)齒輪泵

（3）推進(jìn)系統(tǒng)：2個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的變速螺旋槳獨(dú)立前后推動(dòng)，可原地360度旋轉(zhuǎn)。螺旋槳可提升，以便船只行駛于淺水地帶。

（4）三體拼裝船體設(shè)計(jì)，不但行駛平穩(wěn)，還能利用水流將漂浮物推至收集傳送帶，既有效又簡(jiǎn)便。另設(shè)有多個(gè)隔水艙，增加船體浮力。甲板設(shè)有去水和防滑功能。

（5）推進(jìn)、傳送和提升等功能為全液壓驅(qū)動(dòng)。

（6）“UMI”可靈活變動(dòng)的存儲(chǔ)傳送系統(tǒng)，傳送和儲(chǔ)物集于一體

14水面清漂船液壓原理圖15現(xiàn)有工程試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)的組成PCLabview軟件DAQCard操作按鈕PLC壓力傳感器流量傳感器轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩傳感器溫度傳感器顯示儀表顯示儀表顯示儀表比例控制閥限位、報(bào)警開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)控制閥顯示儀表MMI16轉(zhuǎn)向器工程試驗(yàn)臺(tái)液壓原圖分析鏈接到轉(zhuǎn)向器試驗(yàn)臺(tái)液壓原理圖17液壓測(cè)試系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)液壓測(cè)試是一門集傳感器、儀器、儀表、數(shù)據(jù)處理、試驗(yàn)技術(shù)及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等學(xué)科內(nèi)容為一體的綜合技術(shù)，需要以下學(xué)科知識(shí)作為基礎(chǔ)；工程流體力學(xué)1、流體靜力學(xué)方程；2、流量連續(xù)方程；3、柏努利方程液壓元件

1、泵和馬達(dá)；2、液壓缸；3、各種控制閥；4、輔助元件液壓系統(tǒng)1、各種液壓回路；2、閥控系統(tǒng)的分析；3、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算自動(dòng)控制基礎(chǔ)1、機(jī)電系統(tǒng)傳遞函數(shù)；2、時(shí)域分析；3、頻域分析；4、系統(tǒng)的校正傳感器原理及技術(shù)電子電路PLC編程PC上位機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)18附錄：壓力公式一封閉容腔中壓力為P時(shí)體積為V的液體，壓力加大為P+ΔP時(shí),體積為V-ΔV。油液的壓縮性用壓縮系數(shù)k，即在單位壓力變化下的體積相對(duì)變化量來(lái)表示

油液的壓縮率(壓縮系數(shù))：

一般考慮到由于壓力增大時(shí)體積減小，因此上式右邊需加一負(fù)號(hào)，以使壓縮系數(shù)為正

在實(shí)際運(yùn)行的液壓系統(tǒng)中，V的含義，從“壓力區(qū)(壓力容腔)油液總變化量”拓展為”流進(jìn)與流出壓力區(qū)（壓力容腔）液流流量之差”。由于流量為V/T，所以液壓系統(tǒng)中壓力容腔壓力的基本公式應(yīng)為

式中，P——在T時(shí)間內(nèi)壓力容腔壓力的變化值VL——在T時(shí)間內(nèi)流進(jìn)與流出壓力容腔（壓力區(qū)）液流流量之差；

V——壓力容腔（壓力區(qū)）的總?cè)莘e；E——有效體積彈性模量(1)(2)19壓力公式（續(xù)）實(shí)際上，式（2）就是壓力容腔流量連續(xù)性方程

的變化形式。式中VX—壓力容腔（壓力區(qū)）的總?cè)莘e；E--有效體積彈性模量;Q—流進(jìn)與流出壓力容腔（壓力區(qū)）液流流量之差式（2）與ISO組織推薦的“油壓縮性造成的壓力梯度”計(jì)算公式一致式中

ks為有效體積彈性模量，qv為流進(jìn)流出壓力容腔的流量差可見(jiàn)，式（2－2）是反映壓力容腔中壓力與流量，以及容腔容積、有效體積彈性模量之間的基本關(guān)系式，它適用于所有的液壓系統(tǒng)，不論是高頻響的伺服系統(tǒng)，還是一般的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)。

20管道壓力損失-長(zhǎng)管阻力計(jì)算細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)液體的流動(dòng)狀態(tài)為層流，其流量公式為式中l(wèi)一管長(zhǎng)，md一管子內(nèi)徑，mμ－液體的動(dòng)力粘度，N·s/m2Δp－壓差，N/m2（Pa）

從流量公式中，在知道通過(guò)的流量后，就可計(jì)算出流過(guò)這段管路的壓差。21管道壓力損失-局部阻力計(jì)算液體在流經(jīng)接頭，彎頭，變徑管路時(shí)產(chǎn)生