液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術(shù)探究

吳英華

摘 要：液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術(shù)，結(jié)合了閥控制方案、泵控制方案的優(yōu)點(diǎn)，有效地提高液壓作動(dòng)系統(tǒng)的控制效率、穩(wěn)定性，降低流量和能源損耗，越來越受到社會各界的青睞。因此，文章針對液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術(shù)進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：液壓作動(dòng)系統(tǒng)；閥泵聯(lián)合控制技術(shù)；方案

目前，國產(chǎn)的液壓機(jī)控制通常采用單一的閥控制方案或者泵控制方案，對于閥控制方案，該種系統(tǒng)控制方案在實(shí)際應(yīng)用的過程中，會以溢流或者節(jié)流的形式損失許多分液壓能，并且能源利用效率較低，造成能源資源的浪費(fèi)；對于泵控制方案，需要液壓作動(dòng)系統(tǒng)具有較高的動(dòng)靜態(tài)性能，所以單一的閥控制方案、泵控制方案在實(shí)踐應(yīng)用的過程中，并不能夠滿足實(shí)際需求，液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，泵控制方案和閥控制方案的結(jié)合，能夠取長補(bǔ)短，有效的提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低流量和油量損失，降低能源浪費(fèi)，由此可見液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術(shù)的重要性。因此，文章針對液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵并聯(lián)控制技術(shù)的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，本單位GW系列鉆機(jī)中的全液壓型號在做這方面的技術(shù)升級工作。

1 液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵并聯(lián)控制技術(shù)

液壓作動(dòng)系統(tǒng)的閥泵并聯(lián)控制指的是在采用節(jié)流閥進(jìn)行執(zhí)行器與液壓泵的并聯(lián)，泵控制支路和閥控制支路并行運(yùn)行，向液壓作動(dòng)系統(tǒng)供油，系統(tǒng)的流量等于兩個(gè)支路流量的總和。液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵并聯(lián)控制方案包括雙向泵閥并聯(lián)EHA、變頻容量-旁路節(jié)流并聯(lián)調(diào)速方案以及并聯(lián)閥控液壓馬達(dá)調(diào)速方案，具體表現(xiàn)為：

1.1 雙向泵閥并聯(lián)EHA

EHA，即電動(dòng)靜液壓作動(dòng)器，和傳統(tǒng)的液壓作動(dòng)器相比，具有生存率高、重量輕以及體積小等眾多優(yōu)點(diǎn)，閥泵并聯(lián)EHA并聯(lián)控制方案表現(xiàn)為：該種方案把泵的輸出流量和閥的輸出流量聯(lián)合起來進(jìn)行控制和執(zhí)行，泵系統(tǒng)可以采用雙向電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)雙向定量泵、雙向變量泵。當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)處于高響應(yīng)狀態(tài)時(shí)，由閥控制系統(tǒng)控制主要輸出流量，實(shí)現(xiàn)對液壓作動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，由閥控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際狀況補(bǔ)充流量，以此保證傳動(dòng)效率和結(jié)構(gòu)的快速性；當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)處于低響應(yīng)狀態(tài)時(shí)，由泵控制系統(tǒng)起主要控制作用，閥控制系統(tǒng)起輔助控制作用，提高控制精度和控制效率。該種閥泵聯(lián)合控制方案的缺點(diǎn)在于，當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)或者低響應(yīng)狀態(tài)時(shí)，會存在一定的油量損耗和能量損耗，尤其是在采用變量泵時(shí)，不僅會增加油量和能源損耗，還會增加系統(tǒng)重量與體積。

1.2 變頻容積-旁路節(jié)流并聯(lián)調(diào)速控制方案

為了降低液壓作動(dòng)系統(tǒng)低速穩(wěn)定性差的問題，提出了變頻容積-旁路節(jié)流并聯(lián)調(diào)速控制方案，該種并聯(lián)控制方案利用泵加載，定量泵由變頻電機(jī)控制，將在泵出口并聯(lián)比例調(diào)速閥，泵流量和調(diào)速閥泄露量的差值為進(jìn)入馬達(dá)的流量。當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)處于高速狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉調(diào)速閥，由變頻容積進(jìn)行調(diào)速控制，控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對泵的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)處于低速狀態(tài)時(shí)，變頻電機(jī)處于低頻工作狀態(tài)，泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度相對較低，馬達(dá)轉(zhuǎn)速逐漸增高，調(diào)速閥口逐漸變小。

1.3 并聯(lián)閥控液壓馬達(dá)調(diào)速控制方案

負(fù)載階躍擾動(dòng)會對液壓調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生一定的作用，對液壓調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，并聯(lián)閥控液壓馬達(dá)調(diào)速控制系統(tǒng)，該種控制方案的特點(diǎn)表現(xiàn)為：旁路會出現(xiàn)泄露量增加的現(xiàn)象，會導(dǎo)致系統(tǒng)阻尼增加，有效地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是，系統(tǒng)的剛度較低；路旁功耗效率比泵空系統(tǒng)低、比閥泵串聯(lián)系統(tǒng)高；泵控馬達(dá)的響頻效率相對較高，在旁路上安裝伺服閥，能夠有效地降低旁路的泄露量。

1.4 閥泵并聯(lián)分時(shí)變結(jié)構(gòu)調(diào)速控制方案

閥泵并聯(lián)分時(shí)變結(jié)構(gòu)調(diào)速控制方案的過程表現(xiàn)為：當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)處于勻速狀態(tài)時(shí)，由閥控制系統(tǒng)進(jìn)行馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，變量泵的排量處于恒定狀態(tài)，避免負(fù)載對系統(tǒng)造成的影響，提高轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)精度；當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)處于加減速狀態(tài)時(shí)，閥系統(tǒng)和泵系統(tǒng)同時(shí)作用，通過兩者的相互協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的減速和加速、響應(yīng)速度、馬達(dá)轉(zhuǎn)速；當(dāng)系統(tǒng)處于停車與啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，主要由閥系統(tǒng)進(jìn)行控制，泵系統(tǒng)輔助流量控制，以此提高流量控制效率。

2 液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵串聯(lián)控制技術(shù)

液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵串聯(lián)控制技術(shù)，是通過伺服器將執(zhí)行器和液壓泵串聯(lián)在一起，以此控制執(zhí)行器和液壓泵的流量，這樣既能夠提高液壓作動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，又能夠?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行器和比例方向閥的相互轉(zhuǎn)換。液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵串聯(lián)控制技術(shù)主要包括：單向泵和閥串聯(lián)控制方案、雙向泵和閥串聯(lián)方案以及基于能量調(diào)節(jié)的變速泵和閥串聯(lián)控制方案，具體表現(xiàn)為：

2.1 單向泵和閥串聯(lián)控制方案

該種液壓作動(dòng)系統(tǒng)泵閥串聯(lián)控制方案采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)或者變量泵進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)，調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制方案和變量泵控制方案相比更有優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為：該種控制方案輸出的泵源壓力和負(fù)載壓力相近，能夠有效的降低流量損失；調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制方案和斜盤調(diào)節(jié)控制方案相比，不僅結(jié)構(gòu)簡單，還能夠降低功率損耗和減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量；泵采用單向旋轉(zhuǎn)的方式，由閥控制泵的轉(zhuǎn)向，和雙向旋轉(zhuǎn)泵相比，單向泵的慣量較小，同時(shí)提高了液壓作動(dòng)系統(tǒng)的頻寬。

2.2 雙向泵和閥串聯(lián)控制方案

該種液壓作動(dòng)系統(tǒng)采用雙向變量泵，并在雙向變量泵上串聯(lián)閥。當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)處于高頻工作狀態(tài)時(shí)，由閥系統(tǒng)控制，系統(tǒng)采用泵進(jìn)行單項(xiàng)輸出，油使用量和油壓恒定，并且系統(tǒng)的響應(yīng)速度快；當(dāng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)處于低頻工作狀態(tài)時(shí)，由泵系統(tǒng)進(jìn)行控制，閥全開，這樣既能夠提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，又能夠降低流量損失。

2.3 基于能量調(diào)節(jié)的變轉(zhuǎn)速泵和閥串聯(lián)控制方案

為了提高液壓作動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度和節(jié)省流量損失，提出了基于能量調(diào)節(jié)的變轉(zhuǎn)速泵和閥串聯(lián)控制方案，該種控制方案的原理表現(xiàn)為：當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，由閥系統(tǒng)進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制；當(dāng)系統(tǒng)處于減速狀態(tài)時(shí)，通過降低閥開口大小和電機(jī)轉(zhuǎn)速，能夠提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度；當(dāng)系統(tǒng)處于加速狀態(tài)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，閥開口量增大，泵的輸出量也逐漸的增加，系統(tǒng)處于負(fù)載加速狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)處于低速狀態(tài)時(shí)，主要由比例方向進(jìn)行負(fù)載速度的調(diào)節(jié)，降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持流量的穩(wěn)定性。該種閥泵串聯(lián)控制方案，能夠有效地提高系統(tǒng)減速的快速性、提高低速性能。

3 結(jié)束語

綜上所述，液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術(shù)包括并聯(lián)控制方案和串聯(lián)控制方案，并且兩種控制方案還包括了多種控制方案，各種聯(lián)合控制方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此，在實(shí)踐應(yīng)用的過程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求，選用合適的液壓作動(dòng)系統(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)液壓作動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性、高效率性和高響應(yīng)。

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