電液比例閥對液壓自動壓磚機性能的影響

劉強 仇家強

摘 要：簡述了液壓自動壓磚機的工作原理，討論了電液比例閥對液壓自動壓磚機的控制。以恒力泰公司壓磚機為例，具體分析其使用的電液比例控制系統(tǒng)的工作原理，并通過實驗分析電液比例閥對壓機性能的影響。

關(guān)健詞：電液比例閥；液壓自動壓磚機

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的技術(shù)進步。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，雖然液壓自動壓磚機已發(fā)展的非常成熟，高效和低能耗是液壓自動壓磚機永遠的追求方向。本研究意通過實驗來分析電液比例閥對液壓自動壓磚機系統(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 液壓自動壓磚機動梁液壓系統(tǒng)工作原理

液壓自動壓磚機運動部分主要為動梁部分和頂出部分。比例閥主要用于控制動梁部分。如圖1所示。

三通比例電液閥控制動梁上升和下降。動梁上升：此時三通比例閥處于左位開啟狀態(tài)，活塞下腔進油，上腔油液經(jīng)過充液閥回到上油箱，動梁上升；動梁下降：比例方向閥處于右位開啟狀態(tài)，活塞下腔出油，上油箱油液經(jīng)過充液閥補充到活塞上腔。位移傳感器作為比例閥的反饋輸入保證了動梁運動軌跡合理，進而確保動梁到位精準(zhǔn)。

通過上述可以看出，三通電液比例閥的控制性能的好壞對壓機動梁速度有直接的影響。三通電液比例閥對液壓自動壓磚機影響主要體現(xiàn)在液壓自動壓磚機的排氣高度、動梁運動速度穩(wěn)定性等方面。

3 動梁機構(gòu)的靜態(tài)特性的數(shù)學(xué)建模

液壓自動壓磚機的油缸部分是一個非對稱液壓缸即單桿活塞雙作用式液壓缸，如圖2 所示。

3.1 動梁上升（Y>0）時

同上升過程一樣，只需要通過調(diào)節(jié)控制活塞有桿腔的壓力值，就可以很好的控制動梁的運動軌跡。

3.3 比例閥開關(guān)閥時間對壓機的性能影響

比例閥的開關(guān)閥時間由閥芯響應(yīng)時間和閥芯運動時間組成。動梁上升、下降都是加速和減速的過程。閥芯開啟時間越短，動梁到位誤差越小。因為開啟時間越短，閥后壓力達到P2或P21時間就越短，排氣高度值一般在0.9 mm左右，該段控制時間本身較短，閥后壓力越穩(wěn)定，動梁運動距離就越好控，所以當(dāng)壓機的液壓系統(tǒng)及機械結(jié)構(gòu)一定時，動梁的運動性能主要由比例閥壓降特性決定。

4 實驗測試

在壓磚機動梁液壓系統(tǒng)中對A和B兩種不同型號的三通電液比例閥進行測試。在比例閥前后加裝壓力傳感器，經(jīng)過測試得到數(shù)據(jù)如下。

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

對A型比例閥進行閥芯響應(yīng)時間和閥從指令給出到開啟100%的時間測試，具體數(shù)據(jù)見表1、表2。

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

設(shè)定動梁的排氣高度為0.9 mm，允許波動范圍±0.1 mm。

注：表中閥開度為排氣時段，動梁運動最穩(wěn)定且運動速度最快時的取值。

由表3可知，當(dāng)閥芯響應(yīng)時間以及閥完全開啟總時間比較短時，其閥開度一定時，動梁抬起的高度基本一致，即動梁運動的穩(wěn)定性非常好。

由圖4可知，該型號閥開度0 ～ 30%時，壓力差值與開度曲線沒有A型比例閥的平緩，即比例閥每調(diào)1%時，其對應(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型閥開閥時間比A型閥時間要長。

注：表中閥開度為排氣時段，動梁運動最穩(wěn)定且運動速度最快時的取值。

由表6可以看出，在低壓時段，動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。

通過實驗，可以看出在閥小開度階段，對于壓差-閥開度曲線，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， P2就可取的越準(zhǔn)確，同時開關(guān)閥時間越短，閥后壓力達到P2的時間也越短，動梁抬起高度就會越精準(zhǔn)。

5 結(jié)語

本文討論了電液比例閥對液壓自動壓磚機性能影響，通過理論推導(dǎo)和實驗給出了比例閥主要是通過哪些固有特性來影響液壓自動壓磚機性能的。

（1）電液比例閥主要是通過閥開啟和關(guān)閉時間、閥芯位移以及閥前后壓差來影響壓機性能的。閥開關(guān)時間越短，閥芯位置控制精度越高，其壓機動梁的可控性能越好。

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

參考文獻

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[2] 路甬祥.電液比例控制技術(shù)[ M].北京：機械工業(yè)出版社，1988.