王培文，陸 紅，強(qiáng) 偉

（1.徐州壓力機(jī)械有限公司，江蘇徐州221004；2.徐州煤礦工程機(jī)械裝備有限公司，江蘇徐州221004）

0 引言

現(xiàn)代重型機(jī)械設(shè)備，其液壓動(dòng)力調(diào)控輸出多已采用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)。作為以PLC和比例閥為核心的電液一體數(shù)控系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)液壓動(dòng)力的電液調(diào)控系統(tǒng)，占用空間較小，性價(jià)比較高。但是由于重型機(jī)械設(shè)備相對(duì)惡劣的工作環(huán)境，必然對(duì)精密數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾并帶來(lái)不良影響。本文期望借助于電氣串聯(lián)電路的分壓原理，設(shè)計(jì)多閥串聯(lián)密集壓力梯度的先導(dǎo)液壓回路，充分發(fā)揮PLC多路程控邏輯電路的數(shù)控輸出，實(shí)現(xiàn)密集液壓梯度的等效“準(zhǔn)數(shù)控”電液調(diào)控。

1 液壓系統(tǒng)壓力的梯度調(diào)控

先進(jìn)重型機(jī)械設(shè)備液壓動(dòng)力系統(tǒng)的輸出設(shè)計(jì)要求為數(shù)控?zé)o級(jí)調(diào)壓。但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作使用的工況下，也并非苛求絕對(duì)無(wú)壓力級(jí)差的平滑調(diào)壓曲線。作為惡劣環(huán)境中使用的重型機(jī)械設(shè)備的電液操控系統(tǒng)，調(diào)控穩(wěn)定性更加重要，而調(diào)壓精確度和性價(jià)比的要求則處于次要地位。

1.1 串聯(lián)密集梯度調(diào)壓回路

依據(jù)電氣串聯(lián)電路原理設(shè)計(jì)的液壓回路，采取密集液壓梯度升降壓的方式，是基于PLC程控各先導(dǎo)電磁閥的、可單獨(dú)和組合式控制通電動(dòng)作、實(shí)現(xiàn)梯度壓差變換的等效“準(zhǔn)數(shù)控”調(diào)控，如圖1所示。

1.2 微小壓差調(diào)壓回路

圖1簡(jiǎn)約表達(dá)了在重型設(shè)備的液壓動(dòng)力源中，以旁路聯(lián)接形式設(shè)置的液壓梯度微差調(diào)壓回路。其在PLC程控下的調(diào)壓能效如下：①僅有先導(dǎo)電磁閥YV1通電時(shí)、0.63MPa調(diào)壓閥的液壓旁通斷路；控制插裝閥的壓力閥插件使得液壓動(dòng)力源的液壓系統(tǒng)維持在0.63MPa壓力值。②僅有先導(dǎo)電磁閥YV2通電時(shí)、1.6MPa調(diào)壓閥的液壓旁通斷路；控制插裝閥的壓力閥插件使得液壓動(dòng)力源的液壓系統(tǒng)維持在1.6MPa壓力值。③僅當(dāng)先導(dǎo)電磁閥YV1和YV2同時(shí)通電時(shí)，則有0.63MPa和1.6MPa調(diào)壓閥的同時(shí)被旁通斷路；此時(shí)控制插裝閥的壓力閥插件，使得液壓動(dòng)力源的液壓系統(tǒng)達(dá)到兩閥相加壓力值2.23MPa。④按上述方式單獨(dú)通電或分別組合通電的先導(dǎo)電磁閥旁通與斷路控制，圖示調(diào)壓回路可實(shí)現(xiàn)的梯度調(diào)壓分級(jí)數(shù)為（2n-1），其中n為調(diào)控先導(dǎo)電磁閥的個(gè)數(shù)。僅當(dāng)n取值5時(shí)，調(diào)壓回路調(diào)壓分級(jí)數(shù)為（25-1）=31。

圖1 微差調(diào)壓回路

1.3 密集調(diào)壓梯度

設(shè)定圖示調(diào)壓回路要求的壓力最大為25MPa，則平均相鄰調(diào)壓級(jí)差梯度僅為（25MPa/級(jí)數(shù)31）≈0.806MPa。對(duì)于重型液壓設(shè)備，液壓動(dòng)力系統(tǒng)的壓力波動(dòng)、壓力級(jí)差調(diào)節(jié)及示值誤差等往往等于或超過(guò)1.0MPa這個(gè)界限值。另外，由于重型設(shè)備輸入電源的電壓、電流也不是絕對(duì)穩(wěn)定不變的，因此調(diào)控輸出小于1.0MPa的調(diào)壓梯度，也應(yīng)當(dāng)在重型液壓設(shè)備許用范疇之列。

若期望進(jìn)一步減小回路的平均調(diào)壓級(jí)差，只要在此基礎(chǔ)上取值遞增指數(shù)n+1=（5+1），則每增加一個(gè)先導(dǎo)調(diào)壓電磁閥，即可使調(diào)壓回路的調(diào)壓梯度數(shù)相比n=5條件增加一倍。

1.4 調(diào)壓回路的實(shí)施可行性

①為降低本液壓回路中各閥的壓力損失及流量阻力，應(yīng)按照從各高壓級(jí)到低壓級(jí)的排列順序，依次增大先導(dǎo)調(diào)壓電磁閥的公稱通徑。②與使用環(huán)境條件較高的比例先導(dǎo)閥調(diào)控相比，微差密集梯度調(diào)壓回路的操控可靠性提高。雖有占用較大立體空間的不足，但對(duì)于基礎(chǔ)固定的非移動(dòng)使用重型液壓設(shè)備來(lái)說(shuō)，則便于故障維修和配件的快捷更換。③密集梯度調(diào)壓回路對(duì)液壓油的理化品質(zhì)、過(guò)濾精度等相關(guān)指標(biāo)要求，遠(yuǎn)不如精密型比例先導(dǎo)閥的要求苛刻。另外在頻繁高低壓、大范圍跨度快速調(diào)壓的場(chǎng)合，有望克服比例先導(dǎo)閥“滯環(huán)”對(duì)壓力閥瞬間快速啟閉靈敏度的影響。

2 結(jié)語(yǔ)

本文充分利用PLC程控邏輯電路多路輸出的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了多閥串聯(lián)先導(dǎo)和相鄰壓差梯度的調(diào)控液壓回路，探討了等效電液“準(zhǔn)數(shù)控”密集梯度調(diào)壓的可行性。并結(jié)合現(xiàn)有數(shù)控電液比例閥的調(diào)控液壓回路，進(jìn)行了實(shí)用性技術(shù)分析?？蔀樵O(shè)計(jì)完善的標(biāo)準(zhǔn)回路功能閥島，應(yīng)用于先進(jìn)的重型液壓設(shè)備的數(shù)控設(shè)計(jì)及升級(jí)改造提供參考。

[1]俞新陸.液壓機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

[2]帥長(zhǎng)紅.液壓機(jī)設(shè)計(jì)、制造新工藝新技術(shù)及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[M].北京：北方工業(yè)出版社，2006.

[3]陸望龍.實(shí)用液壓機(jī)械故障排除與修理大全.長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[4]陸 紅.鍛壓液壓機(jī)的準(zhǔn)柔性化設(shè)計(jì)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2002，37（6）.