基于電液比例控制的折彎機液壓同步系統(tǒng)設計

基于電液比例控制的折彎機液壓同步系統(tǒng)設計

在數(shù)值折扣機的結構設計中，選擇了傾斜雙功能的高效自動駕駛系統(tǒng)。垂直雙功能高效駕駛系統(tǒng)對控制系統(tǒng)的要求更高。這類雙發(fā)動機式能源自動監(jiān)測系統(tǒng)具有幾個明顯的特點。1.兩液壓缸負載效應明顯。即任一液壓缸負載發(fā)生變化時,均會引起缸的動態(tài)調整,可能引起振蕩。2.重力負載存在“干擾”現(xiàn)象。液壓缸豎直安裝會產生重力負載的作用,會引起在上升和下降兩個方向上動態(tài)性能不一致,給兩個運動方向的高精度同步控制帶來困難,這種“干擾”現(xiàn)象對大負荷的同步提升和下降尤為嚴重。3.雙作用缸兩個運動方向性能存在差異,給分析和控制帶來麻煩。因此,本設計選擇電液比例控制系統(tǒng),根據(jù)市場需求,本文設計折彎機為中檔產品,液壓驅動系統(tǒng)設計采用PBA集成式同步控制方案,比例控制型式選擇TFI類型,放大器功能包含在折彎機控制系統(tǒng)上,且?guī)П壤y閥芯位置監(jiān)控。液壓驅動系統(tǒng)整體結構如圖1。一、液壓缸的選擇常見液壓執(zhí)行元件形式有馬達和液壓缸,馬達主要實現(xiàn)旋轉運動。液壓缸又稱為油缸,它是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件,其功能就是將液壓能轉變成直線往復式的機械運動。液壓缸的種類很多,本文所設計系統(tǒng)根據(jù)主機所要實現(xiàn)的運動種類為直線往復運動,擬選擇雙作用單桿活塞式液壓缸。單桿式活塞缸,如圖2所示,活塞只有一端帶活塞桿,單桿液壓缸有缸體固定和活塞桿固定兩種形式,但它們的工作臺移動范圍都是活塞有效行程的兩倍。液壓缸兩腔有效作用面積不相等,當向液壓缸兩腔分別供油,且壓力和流量都不變時,活塞在兩個方向上的運動速度和推力都不相等。二、系統(tǒng)的研究設計液壓系統(tǒng)的油路循環(huán)方式有開式和閉式兩種,對于油路的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調整方式和散熱條件,本文在設計中將油箱設計在橫梁上方,有足夠的散熱空間,為了簡化系統(tǒng)使用節(jié)流方式調速,基于此,選擇開式系統(tǒng)。在設計中采用兩個液壓缸作為執(zhí)行元件,通常連接方式有串聯(lián)、獨聯(lián)、并聯(lián)以及復聯(lián),本設計采用并聯(lián)復合方式,具體連接方式如管道分布圖3。三、設計結構設計原則根據(jù)數(shù)控折彎機工況分析,由系統(tǒng)工作壓力、流量變化選擇單泵供油,根據(jù)系統(tǒng)對油源的綜合性能要求,在設計中選擇恒壓式定量泵。本設計中主要遵循以下三項原則。1.最大功率原則,從節(jié)能的要求出發(fā),依照執(zhí)行元件的最大功率要求確定動力源的功率,使二者功率相適應。2.參數(shù)匹配原則,結合控制元件的輸入參數(shù),合理選擇動力源的輸出參數(shù)。3.穩(wěn)定性和快速性要求,液壓動力源的輸出參數(shù)的響應速度和跟隨控制信號的變化,滿足系統(tǒng)所要求的快速性和穩(wěn)定性要求。根據(jù)以上三原則,本設計動力源總體布置型式如圖4。四、電液比例閉環(huán)控制在控制方式上采用開環(huán)控制,采用開環(huán)控制主要原因如下。采用閉環(huán)控制一是為了提高系統(tǒng)自動化水平,保持設定值不受外因干擾,即在不同負載的壓力下,保持元件的速度穩(wěn)定;在執(zhí)行元件輸出不同的力時,保持機構有確定的位置;在執(zhí)行元件承受偏載時,保持兩個以上的液壓缸同步動作。本文設計中輸出力已經設定,在工作中通過擋料板的設置基本避免偏載情況的出現(xiàn),因此,不需要選擇閉環(huán)控制。采用閉環(huán)控制二是為了提高電液比例系統(tǒng)的控制精度,大量工程實踐表明現(xiàn)有的開環(huán)控制系統(tǒng)的位置控制精度最高達到0.3mm,速度控制精度最高達到3%,壓力控制精度最高達到比例壓力閥最大定力的3%,當控制精度超出以上范圍時需要考慮閉環(huán)控制。本文設計中的相關控制精度均在開環(huán)控制精度的可達范圍內,因而,不需要采用閉環(huán)控制。本設計信號類型選擇開環(huán)電液比例位置控制系統(tǒng),為了盡可能提高系統(tǒng)的位置精度,在設計中采用了以下三種方法來提高系統(tǒng)的位置精度,獲得正確的定位。一是采用預制動方式來提高位置精度;二是采用模擬式接近開關提高定位精度;三是搞高閥口壓差。本設計元件類型為數(shù)字式電液比例系統(tǒng),數(shù)字式檢測元件分辨率高,用以構成電液比例控制,可直接與計算機連接,以此簡化控制系統(tǒng)設計,使用控制信息在總線上傳輸,便于計算機讀取和存儲?？刂崎y塊方案如圖5。五、該系統(tǒng)的特點1.快動回路特點系統(tǒng)利用滑塊自重,輔助液壓缸快速下行,用充液閥補沒,使快動回路結構簡單,使用元件少。采用密封性能好、通流能力大、壓力損失小的比例閥塊組成液壓系統(tǒng),具有油路結構緊湊、動作靈敏的特點。2.使用電流源限制或控制距