楊朋朋,劉 雷

(無錫市鉆通工程機械有限公司技術部,江蘇無錫214181)

本公司為某電控變量泵選擇了某電控手柄,在使用中發(fā)現(xiàn)鉆機回轉的啟動與停止不平穩(wěn),使用一段時間后回轉便會失靈。在排除其它故障后,發(fā)現(xiàn)問題可能出在電控手柄上面,經過拆開測量發(fā)現(xiàn):手柄各電阻均完好,只是由于螺絲松動,手柄處在中位時電位器并不在中位,測量其觸點處在430Ω處 (總阻值1080Ω),此時鉆機回轉無動作,當手柄搬動到正轉最大一側時,觸點處在970Ω處,此時鉆機回轉比正常情況慢很多。

為了解決以上問題以及今后更好的選擇和設計手柄,決定編制此軟件。由于電控手柄常見的電路原理分單橋電路 (圖1)和雙橋電路 (圖2)兩種(此處所謂的單雙橋是指電位器的個數(shù)),所以在此僅針對采用這兩種電路原理的手柄進行軟件的開發(fā)。

圖1 單橋電路

圖2 雙橋電路

1 軟件的功能

編制的軟件主要是實現(xiàn)以下2種功能:

1)電控手柄性能分析

(1)輸出各支路的電流特性曲線;

(2)計算各支路電流最大值;

(3)計算各支路電阻最大功率。

2)電控手柄參數(shù)設計

(1)輸入初始參數(shù)后,分析和比較電流特性曲線隨各支路電阻值變化的變化情況;

(2)選定輸出電流的特性曲線,確定各支路電阻值;

(3)計算各支路電流的最大值,以便選擇導線;

(4)計算各電阻最大功率,以便選擇合適電阻。

2 分析與計算

軟件界面如下:

圖3 主界面

圖4 單橋電路分析界面

圖5 雙橋電路分析界面

軟件編制好后,首先對上文所提到的問題手柄進行電流特性曲線分析。

(1)輸入各支路電阻值,如圖6所示。

(2)輸出電流特性曲線,如圖7所示。

可以看出,此手柄的輸出電流特性曲線變化很不平穩(wěn),以致鉆機回轉的啟動和停止不平穩(wěn)。

其次分析手柄失靈情況。

變量泵的電流-排量特性如圖8所示。

手柄鎖緊螺絲松動,導致手柄中位時電位器處在R3=430Ω處,此時輸出電流如圖9所示。

可見輸出電流Ix=4.6m A＜14m A,處在死區(qū)范圍內,回轉無動作;

圖6

圖7

圖8

圖9

當手柄處在正轉最大位置時電位器處在R3=970Ω處,此時輸出電流如圖10所示。

圖10

可見輸出電流Ix=37.9m A＜0.6×85mA,所以此時回轉動作很慢。

至此可以知道故障原因一是手柄鎖緊螺絲松動,二是手柄輸出電流變化不平穩(wěn)。

接著進行手柄輸出電流特性曲線的優(yōu)化。

調整各支路電阻值,得到如圖11的輸出電流特性曲線。

圖11

可見,此時輸出電流的變化就很平穩(wěn),對應的各支路電阻值如圖12。

圖12

選定現(xiàn)有標準電阻 R0=50Ω,R1=R2=47Ω,RL=220Ω,此時特性曲線如圖13所示。

圖13

現(xiàn)在,手柄輸出電流變化與原來相比平穩(wěn)了很多。

最后計算鎖緊螺母松動時手柄處在中位和最大位值時的輸出電流。

中位時,R3′=220×430/1080=88Ω,分析如圖14所示。

圖14

可見輸出電流 Ix=14.1m A,處死區(qū)范圍附近,回轉無動作。

最大位置時,R3′=220×970/1080=198Ω,分析如圖15所示。

圖15

輸出電流 Ix=80.4m A＜85m A,回轉比正常情況下要慢一些,但比原來37.9m A好了很多。

3 結論

電控手柄電流輸出特性曲線的好壞直接關系到手柄在實際使用中對誤差 (螺絲松動等機械誤差引起)的敏感性,輸出特性曲線變化越平穩(wěn),手柄機械誤差對輸出的電流影響就會越小,同時執(zhí)行元件的動作也平穩(wěn),反之亦然。

在對手柄參數(shù)進行實際改進后,現(xiàn)場測試,使用情況良好?？梢姳拒浖诂F(xiàn)實手柄選配和設計中具有一定的幫助。

由于雙橋電路的特性曲線分析和參數(shù)的設計方法與單橋電路相同,對其介紹從略,僅對我公司所使用的某手柄的特性曲線進行分析,分析結果如圖16所示。

由上圖可見其電流輸出特性也比較平穩(wěn),同時現(xiàn)實中使用情況也很好。

圖16

[1] 龔沛曾,陸慰民,楊志強.Visual Basic程序設計教程 (6.0版)[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 華容茂,等.電路與模擬電子技術 [M].北京:中國電力出版社,2004.