劉強(qiáng) 仇家強(qiáng)

摘 要：簡(jiǎn)述了液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的工作原理，討論了電液比例閥對(duì)液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的控制。以恒力泰公司壓磚機(jī)為例，具體分析其使用的電液比例控制系統(tǒng)的工作原理，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析電液比例閥對(duì)壓機(jī)性能的影響。

關(guān)健詞：電液比例閥；液壓自動(dòng)壓磚機(jī)

1 前言

快速、平穩(wěn)、高精度的技術(shù)要求， 不斷促使陶瓷液壓機(jī)的技術(shù)進(jìn)步。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，雖然液壓自動(dòng)壓磚機(jī)已發(fā)展的非常成熟，高效和低能耗是液壓自動(dòng)壓磚機(jī)永遠(yuǎn)的追求方向。本研究意通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)分析電液比例閥對(duì)液壓自動(dòng)壓磚機(jī)系統(tǒng)性能的影響，為選擇以及研發(fā)相關(guān)比例閥提供方向。

2 液壓自動(dòng)壓磚機(jī)動(dòng)梁液壓系統(tǒng)工作原理

液壓自動(dòng)壓磚機(jī)運(yùn)動(dòng)部分主要為動(dòng)梁部分和頂出部分。比例閥主要用于控制動(dòng)梁部分。如圖1所示。

三通比例電液閥控制動(dòng)梁上升和下降。動(dòng)梁上升：此時(shí)三通比例閥處于左位開(kāi)啟狀態(tài)，活塞下腔進(jìn)油，上腔油液經(jīng)過(guò)充液閥回到上油箱，動(dòng)梁上升；動(dòng)梁下降：比例方向閥處于右位開(kāi)啟狀態(tài)，活塞下腔出油，上油箱油液經(jīng)過(guò)充液閥補(bǔ)充到活塞上腔。位移傳感器作為比例閥的反饋輸入保證了動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)軌跡合理，進(jìn)而確保動(dòng)梁到位精準(zhǔn)。

通過(guò)上述可以看出，三通電液比例閥的控制性能的好壞對(duì)壓機(jī)動(dòng)梁速度有直接的影響。三通電液比例閥對(duì)液壓自動(dòng)壓磚機(jī)影響主要體現(xiàn)在液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的排氣高度、動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定性等方面。

3 動(dòng)梁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性的數(shù)學(xué)建模

液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的油缸部分是一個(gè)非對(duì)稱液壓缸即單桿活塞雙作用式液壓缸，如圖2 所示。

3.1 動(dòng)梁上升（Y>0）時(shí)

同上升過(guò)程一樣，只需要通過(guò)調(diào)節(jié)控制活塞有桿腔的壓力值，就可以很好的控制動(dòng)梁的運(yùn)動(dòng)軌跡。

3.3 比例閥開(kāi)關(guān)閥時(shí)間對(duì)壓機(jī)的性能影響

比例閥的開(kāi)關(guān)閥時(shí)間由閥芯響應(yīng)時(shí)間和閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)間組成。動(dòng)梁上升、下降都是加速和減速的過(guò)程。閥芯開(kāi)啟時(shí)間越短，動(dòng)梁到位誤差越小。因?yàn)殚_(kāi)啟時(shí)間越短，閥后壓力達(dá)到P2或P21時(shí)間就越短，排氣高度值一般在0.9 mm左右，該段控制時(shí)間本身較短，閥后壓力越穩(wěn)定，動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)距離就越好控，所以當(dāng)壓機(jī)的液壓系統(tǒng)及機(jī)械結(jié)構(gòu)一定時(shí)，動(dòng)梁的運(yùn)動(dòng)性能主要由比例閥壓降特性決定。

4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

在壓磚機(jī)動(dòng)梁液壓系統(tǒng)中對(duì)A和B兩種不同型號(hào)的三通電液比例閥進(jìn)行測(cè)試。在比例閥前后加裝壓力傳感器，經(jīng)過(guò)測(cè)試得到數(shù)據(jù)如下。

由圖3可知，當(dāng)液壓系統(tǒng)以及外在的負(fù)載條件不變時(shí)，閥開(kāi)度與其對(duì)應(yīng)的閥前后壓降呈非線性關(guān)系，在壓機(jī)排氣上升階段，比例閥的開(kāi)度一般在0 ～ 30%之間，所以在0 ～ 30%的范圍內(nèi)，曲線越平緩，則動(dòng)梁位移越好控。

對(duì)A型比例閥進(jìn)行閥芯響應(yīng)時(shí)間和閥從指令給出到開(kāi)啟100%的時(shí)間測(cè)試，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。

由表1和表2可以看出A型閥的響應(yīng)以及全開(kāi)時(shí)間與系統(tǒng)壓力的大?。ㄒ欢ǚ秶鷥?nèi)）沒(méi)有明顯的關(guān)系。

設(shè)定動(dòng)梁的排氣高度為0.9 mm，允許波動(dòng)范圍±0.1 mm。

注：表中閥開(kāi)度為排氣時(shí)段，動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)最穩(wěn)定且運(yùn)動(dòng)速度最快時(shí)的取值。

由表3可知，當(dāng)閥芯響應(yīng)時(shí)間以及閥完全開(kāi)啟總時(shí)間比較短時(shí)，其閥開(kāi)度一定時(shí)，動(dòng)梁抬起的高度基本一致，即動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性非常好。

由圖4可知，該型號(hào)閥開(kāi)度0 ～ 30%時(shí)，壓力差值與開(kāi)度曲線沒(méi)有A型比例閥的平緩，即比例閥每調(diào)1%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的壓力差值的間隔值大，不利于精準(zhǔn)控制。

由表4、5可知，該B型閥開(kāi)閥時(shí)間比A型閥時(shí)間要長(zhǎng)。

注：表中閥開(kāi)度為排氣時(shí)段，動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)最穩(wěn)定且運(yùn)動(dòng)速度最快時(shí)的取值。

由表6可以看出，在低壓時(shí)段，動(dòng)梁排氣高度超出允許范圍，即B型閥在排氣控制方面穩(wěn)定性不如A型閥。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以看出在閥小開(kāi)度階段，對(duì)于壓差-閥開(kāi)度曲線，壓力差值可控性精度越高，即縱坐標(biāo)范圍一定，橫坐標(biāo)盡量寬一點(diǎn)， P2就可取的越準(zhǔn)確，同時(shí)開(kāi)關(guān)閥時(shí)間越短，閥后壓力達(dá)到P2的時(shí)間也越短，動(dòng)梁抬起高度就會(huì)越精準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文討論了電液比例閥對(duì)液壓自動(dòng)壓磚機(jī)性能影響，通過(guò)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)給出了比例閥主要是通過(guò)哪些固有特性來(lái)影響液壓自動(dòng)壓磚機(jī)性能的。

（1）電液比例閥主要是通過(guò)閥開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間、閥芯位移以及閥前后壓差來(lái)影響壓機(jī)性能的。閥開(kāi)關(guān)時(shí)間越短，閥芯位置控制精度越高，其壓機(jī)動(dòng)梁的可控性能越好。

（2）當(dāng)液壓系統(tǒng)以及外在的負(fù)載條件不變時(shí)，閥開(kāi)度與其對(duì)應(yīng)的閥前后壓降呈非線性關(guān)系。在壓機(jī)排氣上升階段，比例閥小開(kāi)度階段，閥前后壓力差值-開(kāi)度曲線越平緩，則動(dòng)梁位移越好控。

參考文獻(xiàn)

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