電液控制系統(tǒng)基礎知識培訓11

電液控制系統(tǒng)基礎知識培訓11主要內(nèi)容一、電液比例的概念和構成二、負載敏感和壓力補償?shù)膮^(qū)別三、抗流量飽和液壓系統(tǒng)的分析四、比例放大器簡介五、實際電液控制系統(tǒng)的應用（900斗輪式挖泥船，塔帶機，水面清漂船、轉向器試驗臺）2電液比例技術的概念和構成電液比例控制系統(tǒng)是聯(lián)系微電子技術與工程功率系統(tǒng)的接口，其核心部分是利用流體作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量傳遞和控制的流體傳動及控制技術凡是系統(tǒng)的輸出量，如壓力、流量、位移、轉速、速度、力、力矩等，能隨輸入控制信號連續(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)的技術構成如下指令及放大部件電--機械轉換器液壓轉換及放大器件液壓動力源液壓執(zhí)行器件控制對象檢測及反饋器件檢測及反饋器件電反饋機械液壓反饋3放大器的構成及調(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，對比例放大器而言，除零位（初始設定值）、靈明度（Pmax，Qmax）和斜坡時間可在現(xiàn)場進行必要的調(diào)整外，其他諸如顫振信號幅值、頻率、調(diào)節(jié)器參數(shù)等在出廠時均已調(diào)整好，不應再現(xiàn)場再次調(diào)整，以免引起故障根據(jù)電—機械轉換器的類別和受控對象的不同技術，比例放大器的原理、構成和參數(shù)各不相同而且隨著電子技術的發(fā)展，它的元件、線路和結構也是在不斷改善的。它一般由電源、輸入接口、信號處理、調(diào)節(jié)器、牽制放大級、功率放大級、測量放大電路等部分組成。4負載敏感--負荷敏感--負荷傳感負載敏感,是一種有關節(jié)能型液壓系統(tǒng)的新概念.負載敏感,指系統(tǒng)能自動地將負載所需壓力或流量變化的信號,傳到敏感控制閥或泵變量控制機構的敏感腔,使其壓力參量發(fā)生變化(這功能就是所謂負載敏感,或稱負荷感知,負荷傳感),從而調(diào)整供油單元的運行狀態(tài),使其幾乎僅向系統(tǒng)提供負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兩項相關損失.負載敏感是從基本原理角度,對這種系統(tǒng)的稱呼.而從其達到的實際工程效果角度,常稱為負載適應,負載匹配或功率匹配,有時直稱節(jié)能系統(tǒng).

由上也可看出,①負載敏感是個系統(tǒng)問題,而不單是個控制閥的問題;其技術含量,主要在油源及相應的控制部分,只在大閉環(huán)系統(tǒng)中,才牽涉到液動機部分.②實施負載適應節(jié)能,具體說來,是提高原動機利用效益,減小系統(tǒng)發(fā)熱,達到機械設備結構緊湊和節(jié)能的目的.5負載補償1、負載補償,是流量控制閥范圍的一個技術問題.它要解決的問題是,在負載壓力大幅度變化(主要干擾)和/或油源壓力波動(次要干擾)時,通過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償器2、負載壓力補償控制,是通過消耗一部分能量,來換取工作節(jié)流閥口的壓差基本不變(如前所述,負載敏感是為了節(jié)能).其工程實際,就是在節(jié)流閥(單個節(jié)流閥,方向節(jié)流閥--方向閥,多個并聯(lián)的方向節(jié)流閥--多路閥)的基礎上,加上壓力補償器,使其成為調(diào)速閥.3、傳統(tǒng)的所謂機液壓力補償機理,則有兩種基本的壓力補償器---串聯(lián)于主油路的二通壓力補償器（減壓型，補償器為一定差減壓閥）,并聯(lián)于主油路的三通壓力補償器（溢流型，補償器為一定差溢流閥）.這兩種補償器,其工程實際應用上有重要的差別.、三通壓力補償器多置于(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)進口(油源與節(jié)流器之間),而二通壓力補償器,既可置于進口,也可在出口(節(jié)流器與負載之間).、通常情況下,配置二通壓力補償器的系統(tǒng),為定壓系統(tǒng).負載變化時,補償器保持節(jié)流器前后壓差不變,克服負載而多余的或大或小的壓差,都消耗在補償器的補償閥口上.----二通補償器只能起到負載壓力補償作用.、三通壓力補償器的特點在于,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時地比負載壓力高出一個定壓差--補償器閥口壓差.從而達到了負載適應!6LSC系統(tǒng)抗飽和特性的簡要分析1、負載適應功能負載敏感泵所能適應的是當時負載壓力最高聯(lián)的壓力，即P1-Pmax=ΔP1此壓差是一個定值，數(shù)值上等于變量泵敏感閥彈簧力F1所對應的壓力值，即P1－Pmax=F1

式中F1實際上應為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、負載補償功能希望穩(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

此值就是當時時刻負載壓力最高聯(lián)補償器的補償壓差，由此在正常情況下ΔP＝P1－P2＝F1－F2

3、非負載壓力最高聯(lián)的負載補償功能，由于各聯(lián)進口均為P1，而ΔP＝P1－P2＝F1－F2又相等（多路閥各聯(lián)的F2應該是相同的所以各聯(lián)補償器兩端的總壓降不相等，負載低的總壓降大，負載高的就小。相比之下，多余的壓降就依靠進一步關小補償器工作閥口，增加壓力損失使液體發(fā)熱而消耗掉。對于負載壓力最高聯(lián)，從補償閥心受力平衡方程，可得補償閥口的壓降就是F2P2A—PmaxA=F2P2—Pmax=F2對于非最高聯(lián)，ΔP補=P2—P=F2+（PMAX—P）4、負載壓力P變化對流量的影響當P＜Pmax時，P2=P+ΔP補負載壓力P增大的瞬間，P2增大補償閥心原有的平衡被打破，閥心向補償閥口開大方向移動，ΔP補下降，使P2回落，閥心運動到新的平衡位置，此時的P2值與P變化前的P2值相等，回到ΔP＝P1－P2＝F1－F2當Pmax變化時，就回到前述的負載適應功能。5、當Q系統(tǒng)＞Q泵時的抗飽和特性出現(xiàn)這種情況時的重要特點是，泵出口壓力P1的降低，P1－Pmax=F1=ΔP1的等式不復存在，節(jié)流閥口壓差ΔP＝P1－P2≠F1－F2由圖可見，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）是個常數(shù)可見，ΔP1雖然隨著P11的變化而變化，但由于各聯(lián)的ΔP1都相等（對各聯(lián)而言，式中P11、Pmax、F2三項都相等），所以各聯(lián)通過流量，由于僅與節(jié)流口開度有關而保持原來（相對于未出現(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)過節(jié)流閥口進入W流道。如向左移，則進入W流道的油液經(jīng)過減壓閥后，頂開右邊的單向閥3(此時PB油道容腔被閥芯封閉)而進入右側P流道，進而經(jīng)過右側PA流道與A流道之間業(yè)已開啟的通道（此地不是控制流量的閥口），流往A負載；當主閥芯右移時，進入W流道的壓力油經(jīng)過減壓閥之后，頂開左面的單向閥3而進入左側PB流道；此時，右側P流道通向A流道的PA容腔被主閥芯封閉，經(jīng)右單向閥進入的油液無出路；這里的兩個主要結構原理特點是：第一，P-A與P-B兩個方向的可控節(jié)流口在一個凸臺上；第二，從補償原理上看，屬于先節(jié)流后減壓，并隨時將各聯(lián)中的最高壓力自動選擇為負載敏感壓力，同時作用于各聯(lián)的減壓閥端面上；油路原理圖在換向閥的a、b控制油口沒有控制油時，換向閥處于中位，P、A、B、T4個油口互不相通。此時，補償閥在LS油壓作用下（當其他換向閥聯(lián)工作時）處于左位?？刂瓶赼或b來控制油壓時（例如a來控制油），閥芯位移量即P至W間的軸向開口與控制油壓成比例；進入W的油液推動補償閥芯移動（注：由于補償閥芯上下油壓作用面積相等，加上LS是當時各聯(lián)的最高壓力，人們擔心補償閥芯不會移動。但由于補償閥芯無機械限位，進入W的油液基本就是P口壓力，且是有源的，如不移動，將使W壓力升高，直至打開），補償閥成中間位，油液經(jīng)過補償閥進入PA腔后，進一步經(jīng)過PA與A之間的閥口，進入負載A（注：符號圖中最右邊的P-W是控制閥口，其余一對是換向通口）。如果在運行期間，負載A的壓力為同時動作的多路閥各聯(lián)（換向閥）中最高，則補償閥轉換成右位（圖中閥芯進一步上移），A口的壓力油成為同時進入各補償器敏感腔的LS信號。8900斗輪式挖泥船簡介1、為適應大江大河的疏浚要求，自行設計制造了900斗輪式挖泥船，并對液壓系統(tǒng)采用了插裝式結構，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具斗輪，船內(nèi)離心式泥漿泵，臺車定位樁和固定定位樁，三臺甲板絞車及船體組成。、挖泥船工作時，安裝在吸泥管入口處的旋轉式斗輪在液壓馬達的驅動下旋轉，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)過吸泥管的吸入口抽吸入安置在機艙內(nèi)的離心式泥泵，最后將其較高濃度的泥漿通過管道輸送到排泥場。、斗輪式挖泥船載工作時，在每個挖泥位置，挖泥船依靠拋在挖泥區(qū)兩側的邊錨，通過設置在甲板上的絞車收放纜，實現(xiàn)挖泥船的左右擺動，從而完成一個扇形開挖面，其擺動中心既臺車定位樁。當每挖完一個扇面后，設置在船艙內(nèi)的液壓系統(tǒng)驅動臺車液壓缸頂推臺車定位樁，從而使船體向前移動一段距離，實現(xiàn)了開挖工作面的前移。當臺車液壓缸行程走完后，放下船尾右舷副定位樁，提升臺車定位樁使之脫離土層，隨后驅動臺車液壓缸收回復位，在落下臺車上的定位樁，提升副樁脫離土層，這樣又可從復上述挖泥動作。3、液壓系統(tǒng)本液壓系統(tǒng)有兩個雙聯(lián)葉片泵，合流集成閥塊，主副定位樁集成閥塊，臺車移動集成閥塊，斗輪升降集成閥塊，船首左右橫溢集成閥塊，以及兩個定位樁提升柱塞液壓缸，臺車移動液壓缸，三臺絞車驅動液壓馬達，驅動斗輪的低速大扭矩液壓馬達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)總長船長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

泥泵驅動柴油機型號CAT3412E功率485kw轉速輔助柴油機（驅動液壓泵）型號CAT3406功率225kw轉速10船首橫移控制集成閥塊原理圖船首的控制實現(xiàn)的是一種基于雙液壓馬達的速度、張力復合控制：一是速度控制，即要控制好收纜液壓馬達的速度，二是為了使船首橫移運動平穩(wěn)，不受外來因素影響，要對放纜液壓馬達進行壓力控制，使挖泥船在一個合適的放纜張力作用下得以平穩(wěn)運動11混凝土澆筑設備-塔帶機簡介

塔帶機是一種將皮帶運輸機及塔式起重機有機結合在一起的大型設備，它通過長達數(shù)千米的輸送帶，將混凝土等物料直接輸送到施工現(xiàn)場，并利用塔機控制回轉半徑壹佰米的皮帶直接進行澆筑，每小時供料強度為280方；作為塔機工況時，最大起升力矩為2400噸米。塔帶機是大型水電等類似工程施工中不可或缺的高效施工設備

12混凝土澆筑設備-塔帶機主提升系統(tǒng)13水面清漂船（1）通過柴油發(fā)動機和液壓系統(tǒng)驅動，風冷，最大轉速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）推進系統(tǒng)：2個液壓驅動的變速螺旋槳獨立前后推動，可原地360度旋轉。螺旋槳可提升，以便船只行駛于淺水地帶。

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

（5）推進、傳送和提升等功能為全液壓驅動。

（6）“UMI”可靈活變動的存儲傳送系統(tǒng)，傳送和儲物集于一體

14水面清漂船液壓原理圖15現(xiàn)有工程試驗臺測控系統(tǒng)的組成PCLabview軟件DAQCard操作按鈕PLC壓力傳感器流量傳感器轉速/轉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、報警開關開關控制閥顯示儀表MMI16轉向器工程試驗臺液壓原圖分析鏈接到轉向器試驗臺液壓原理圖17液壓測試系統(tǒng)的理論基礎液壓測試是一門集傳感器、儀器、儀表、數(shù)據(jù)處理、試驗技術及試驗標準等學科內(nèi)容為一體的綜合技術，需要以下學科知識作為基礎；工程流體力學1、流體靜力學方程；2、流量連續(xù)方程；3、柏努利方程液壓元件

1、泵和馬達；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)設計計算自動控制基礎1、機電系統(tǒng)傳遞函數(shù)；2、時域分析；3、頻域分析；4、系統(tǒng)的校正傳感器原理及技術電子電路PLC編程PC上位機數(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時體積為V的液體，壓力加大為P+ΔP時,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變化量來表示

油液的壓縮率(壓縮系數(shù))：

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

在實際運行的液壓系統(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為

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

V——壓力容腔（壓力區(qū)）的總容積；E——有效體積彈性模量(1)(2)19壓力公式（續(xù)）實際上，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)）的總容積；E--有效體積彈性模量;Q—流進與流出壓力容腔（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”計算公式一致式中

ks為有效體積彈性模量，qv為流進流出壓力容腔的流量差可見，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)，還是一般的開關系統(tǒng)。

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

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