賈 愷

（同煤集團王村煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 大同 037032）

引言

20世紀(jì)60年代世界各地開始進行電業(yè)控制技術(shù)的研究，總體上該技術(shù)的發(fā)展可分為三個階段[1-3]。20世紀(jì)60年代中期至70年代中期為第一階段，該階段以瑞士的KL電液比例閥為標(biāo)志，但其在設(shè)計過程中對結(jié)構(gòu)進行了制約，存在一定局限；20世紀(jì)70年代后期到80世紀(jì)末為第二階段，該階段設(shè)計的電液比例閥的工作頻率得到顯著提升，試用范圍較廣；20世紀(jì)90年代初期之后為發(fā)展的第三階段，該階段電液比例閥大量應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的工作中，而且產(chǎn)生了大量的電液一體化形式的液壓元件，從而為大功率液壓系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展提供了重要保障。

1 電液比例控制的特點

該系統(tǒng)的主要特點表現(xiàn)為通過比例控制形式來調(diào)控液壓元件，保證輸入和輸出信號的線性響應(yīng)。如今電液比例控制技術(shù)的快速發(fā)展還得益于其良好的控制性，由于較高的控制精度在液壓系統(tǒng)中的工作穩(wěn)定性較高。但是該技術(shù)也存在較多的缺點，比如容易發(fā)生故障，抗污染能力較弱，同時在防火工作未做好的地方引發(fā)火災(zāi)的概率也較高[4]。隨著研究技術(shù)的發(fā)展電液比例控制技術(shù)的諸多缺陷可以得到有效解決。

2 液壓系統(tǒng)的建模

根據(jù)電液比例閥的工作機理和構(gòu)成元件，對其工作特性和啟停功能進行合理研究，進而進行合理模型的建立，液壓系統(tǒng)模型如圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)所建模型示意圖

3 液壓系統(tǒng)的仿真分析

由于受到電液比例閥入口開啟量和彈簧工作特性的影響，在一段時間里沒有液壓油流入比例閥，比例閥內(nèi)部沒有形成聯(lián)通，則據(jù)此可以分析所建模型的合理性。模擬過程中，設(shè)置10 s的仿真時間，數(shù)據(jù)記錄的間隔為0.1 s，則得到的液壓系統(tǒng)活塞位移變化規(guī)律如圖2所示。

圖2 液壓系統(tǒng)活塞位移-時間示意圖

從圖2中可以看出，時間從0～7.7 s，隨著時間的延長，液壓系統(tǒng)活塞變形呈現(xiàn)為線性變化，從0 m增大到了0.5 m，這是由于系統(tǒng)流量隨著系統(tǒng)的逐漸調(diào)高而減小。液壓系統(tǒng)在調(diào)高過程中受到周圍載荷的影響，故在模擬時輸入負(fù)載信號，模擬過程中，設(shè)置0.5 s的仿真時間，數(shù)據(jù)記錄的間隔為0.01 s，由此得到的活塞響應(yīng)速率的變化規(guī)律，如下頁圖3所示。

從圖3中可以看出，根據(jù)液壓系統(tǒng)活塞響應(yīng)速率隨時間的變化趨勢可分為三個階段：第一階段為0～0.14 s的范圍內(nèi)，在該階段活塞響應(yīng)速率隨著時間的延長逐步加快，增大到了0.054 m/s，該值也是模擬時間內(nèi)響應(yīng)速率的最大值；第二階段為0.14～0.18 s的范圍內(nèi)，在該階段活塞響應(yīng)速率很快從0.054 m/s降到了0.05 m/s；第三階段為0.18～0.5 s的范圍內(nèi)，在該階段活塞響應(yīng)速率保持在0.05 m/s不變?？傮w上，在電液比例閥工作過程中液壓油流量的控制較好，故液壓系統(tǒng)工作較為穩(wěn)定。為了體現(xiàn)電液比例閥控制液壓系統(tǒng)的優(yōu)越性，以普通電液閥為比較對象，進行了兩種閥的仿真分析，得到兩種情況下液壓系統(tǒng)活塞運行速率的變化特征，如圖4所示。

圖3 液壓系統(tǒng)活塞響應(yīng)速率-時間示意圖

圖4 液壓系統(tǒng)活塞運移速率隨時間的變化示意圖

從圖4中可以看出，當(dāng)基于電液閥控制液壓系統(tǒng)時，在開始運行階段電液閥無法較好的控制液壓油流量，故波動較為顯著；而電液比例閥控制液壓系統(tǒng)對閥口的調(diào)控性優(yōu)越，對液壓油流量的控制精確；當(dāng)兩種情況下活塞運移均達到穩(wěn)定時，電液比例閥控制下液壓系統(tǒng)活塞的運移速率要更高，對外界環(huán)境的適應(yīng)性強，可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

對電液比例閥控制的液壓系統(tǒng)進行建模與仿真分析，可知：在電液比例閥工作過程中液壓油流量的控制較好；當(dāng)負(fù)載較大時，電液比例閥工作的穩(wěn)定性降低，受載荷影響較大；與普通電液閥相比，電液比例閥控制液壓系統(tǒng)對閥口的調(diào)控性優(yōu)越，對液壓油流量的控制精確，可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。