液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)

李國(guó)贛 陳新華

摘要：在不同工況中液壓機(jī)運(yùn)作速度需要得到調(diào)節(jié)，但以往液壓機(jī)并不具備自動(dòng)調(diào)速功能，往往需要人手動(dòng)控制，實(shí)際操作比較繁瑣，因此為了解決這些問(wèn)題有必要對(duì)液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究。對(duì)此本文研究中將闡述液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，利用自動(dòng)調(diào)速控壓裝置及配套調(diào)速控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速，文中將分析具體設(shè)計(jì)方法與控制方法。

關(guān)鍵詞：液壓機(jī);自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu);調(diào)速控制

0.引言

液壓機(jī)的主要功能是利用液體來(lái)形成壓力，這樣人們可以利用這種壓力對(duì)某種事物進(jìn)行擠壓，或單純的施加壓力，此舉可起到加工或臨時(shí)控制作用，因此液壓機(jī)是相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)中非常重要的機(jī)械設(shè)備。但在不同工況中，實(shí)際活動(dòng)需要的壓力存在差異，若液壓機(jī)給予的壓力過(guò)大或者過(guò)小都會(huì)造成負(fù)面影響，因此如何根據(jù)實(shí)際需求對(duì)液壓機(jī)壓力進(jìn)行控制就成為了一項(xiàng)值得思考的問(wèn)題，而在液壓機(jī)壓力大小與運(yùn)作速度大小之間的關(guān)系上可知，運(yùn)作速度越大/小，則壓力越大/小，說(shuō)明設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)就能夠?qū)崿F(xiàn)液壓機(jī)壓力自動(dòng)化控制，對(duì)此進(jìn)行研究具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1.自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1.1總體方案

本文液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)主要由無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擠壓機(jī)測(cè)速限位機(jī)構(gòu)、速度限位機(jī)構(gòu)、同步帶輪減速機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)組成，其中無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于擠壓機(jī)調(diào)壓閥附近空位，且在兩者中間位置安裝了同步帶輪減速機(jī)構(gòu)，借助該機(jī)構(gòu)將無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擠壓機(jī)調(diào)壓閥連接。隨后將速度限位裝置安裝于同步帶減速裝置同步帶左右兩端，并讓擠壓測(cè)速限位機(jī)構(gòu)的可動(dòng)端與液壓機(jī)可動(dòng)端全面連接。最終為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)速，設(shè)計(jì)中還安置了控制系統(tǒng)。

1.2控制執(zhí)行層設(shè)計(jì)

自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)的控制功能主要由控制構(gòu)件，因此這些控制構(gòu)件所組成的單元既為控制執(zhí)行單元，在設(shè)計(jì)架構(gòu)的層次劃分上也被成為控制執(zhí)行層。本文設(shè)計(jì)中控制執(zhí)行層主要與控制指令通信層緊密連接，且兩者之間存在交互關(guān)系，即控制執(zhí)行層可以將控制執(zhí)行情況發(fā)送到控制指令通信層，而控制指令通信層可以向控制執(zhí)行層發(fā)送指令，促使控制執(zhí)行層執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速。在控制執(zhí)行層設(shè)計(jì)方法上，首先以無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擠壓機(jī)測(cè)速限位機(jī)構(gòu)、速度限位機(jī)構(gòu)、同步帶輪減速機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，依照總體方案設(shè)計(jì)形式進(jìn)行安裝、組合，這樣在無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)作下可使液壓機(jī)得到動(dòng)力，隨之開(kāi)始運(yùn)作，同時(shí)也給擠壓機(jī)測(cè)速限位機(jī)構(gòu)、速度限位機(jī)構(gòu)、同步帶輪減速機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，其次通過(guò)擠壓機(jī)測(cè)速限位機(jī)構(gòu)的運(yùn)作，將實(shí)時(shí)獲取液壓機(jī)當(dāng)前運(yùn)作速度，獲取信息將發(fā)送到通信層中，并由通信層將信息傳輸給控制終端，而控制終端會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)際速度信息進(jìn)行判斷，若實(shí)際速度不符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)對(duì)速度限位機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，即根據(jù)實(shí)際速度信息與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)之間的差值確認(rèn)控制參數(shù)，隨后參數(shù)會(huì)通過(guò)通信層發(fā)送給速度限位機(jī)構(gòu)，促使速度限位參數(shù)依指令而變化，由此對(duì)同步帶輪減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，促使同步帶輪減速機(jī)構(gòu)的運(yùn)作速度保持在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化的速度限位數(shù)值上，這樣就成功執(zhí)行自動(dòng)控制指令[1]。

1.3控制指令通信層設(shè)計(jì)

可以將控制指令通信層視為本文設(shè)計(jì)方案中的中間層，其坐落于控制執(zhí)行層與控制終端之間，間接將兩者連接，具體功能見(jiàn)上文（1.2控制執(zhí)行層設(shè)計(jì)）。在設(shè)計(jì)中主采用信號(hào)通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)通信，大體可分為兩個(gè)步驟：（1）因?yàn)樵诳刂茍?zhí)行層當(dāng)中擠壓機(jī)測(cè)速限位機(jī)構(gòu)是負(fù)責(zé)獲取信息的部件，所以將其作為通信層的一端，主要負(fù)責(zé)發(fā)送速度載信息信號(hào)，設(shè)計(jì)中主要在擠壓機(jī)測(cè)速限位機(jī)構(gòu)的電路中安置信號(hào)通信裝置即可;（2）考慮到信號(hào)通信裝置是安置在擠壓機(jī)測(cè)速限位機(jī)構(gòu)電路中的，因此其傳輸?shù)某跏夹盘?hào)格式為電信號(hào)，這種信號(hào)格式屬于控制終端不可讀取格式，說(shuō)明必須對(duì)信號(hào)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)此在通信中間安置了換能器，該裝置可以將電信號(hào)展轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，由此控制終端即可進(jìn)行讀取，隨后作出判斷，并生成指令[2]。

1.4控制終端層設(shè)計(jì)

控制終端層是自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)的最高層，主要功能在于依照標(biāo)準(zhǔn)判斷實(shí)際速度，再根據(jù)速度差值生成指令，借助通信層實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)自動(dòng)化控制?？刂平K端層主要由微機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在微機(jī)系統(tǒng)上設(shè)計(jì)控制軟件，同時(shí)做好預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，控制軟件具有數(shù)據(jù)展示功能，能夠?qū)耐ㄐ艑觽鬏敹鴣?lái)的實(shí)時(shí)信息（實(shí)時(shí)信息既為液壓機(jī)當(dāng)前運(yùn)作速度）繪制成數(shù)據(jù)曲線圖，根據(jù)曲線圖可知液壓機(jī)當(dāng)前速度是否符合標(biāo)準(zhǔn)、控制指令是否被執(zhí)行、控制指令執(zhí)行情況，根據(jù)這些信息，控制終端層可以進(jìn)行自主判斷。同時(shí)考慮到某些需要人工介入控制流程的情況，在控制終端層控制軟件設(shè)計(jì)中設(shè)置了人工操作模式，該模式屬于備用運(yùn)作模式（自動(dòng)化控制模式為默認(rèn)運(yùn)作模式），人工可以通過(guò)微機(jī)系統(tǒng)的組合鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)模式切換，在人工操作模式下控制終端層不會(huì)生成控制指令（其他功能繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)作），完全由人工設(shè)定，待人工不需要操作時(shí)，再次使用組合鍵即可切換到自動(dòng)運(yùn)作模式，或者系統(tǒng)在一分鐘內(nèi)未接收到任意人工操作指令，會(huì)自動(dòng)切換運(yùn)作模式。

2.自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)測(cè)試

為了校驗(yàn)本文所設(shè)計(jì)的液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)的有效性，下文將結(jié)合案例進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，具體內(nèi)容如下。

2.1測(cè)試案例

考慮到測(cè)試結(jié)果的實(shí)際性，先進(jìn)行測(cè)試案例選型，對(duì)此為了體現(xiàn)本液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)泛用性，選擇了一種比較常見(jiàn)的液壓機(jī)。

2.2測(cè)試方案與結(jié)果

在所選液壓機(jī)基礎(chǔ)上，依照以上（1.自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法）方案進(jìn)行了改造，并進(jìn)行了初步運(yùn)作測(cè)試，結(jié)果顯示改造后該液壓機(jī)速度可控，說(shuō)明以上方法至少具備調(diào)速控制功能。而為了進(jìn)一步了解自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)的性能，還需要進(jìn)行下一步測(cè)試，即首先設(shè)置測(cè)試指標(biāo)（見(jiàn)表2），其次進(jìn)行為期24h的自動(dòng)化控制運(yùn)作，同時(shí)依照指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)化控制運(yùn)作成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便后續(xù)分析，最后可以將液壓機(jī)運(yùn)作速度上調(diào)，使其超過(guò)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，隨之再次開(kāi)啟自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)，觀察其是否能夠準(zhǔn)確無(wú)誤的對(duì)當(dāng)前速度進(jìn)行合理控制。依照測(cè)試方案進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示本液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速控壓裝置及控制方法表現(xiàn)良好，可實(shí)現(xiàn)速度與壓力的自動(dòng)化控制，過(guò)程順暢無(wú)異常，具有一定應(yīng)用價(jià)值。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上，本文提出了一種液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，依照該方法得到了自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)，文中對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，介紹了機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)作原理。隨后為了校驗(yàn)本液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)的實(shí)效性進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試所采用的液壓機(jī)屬于常見(jiàn)液壓機(jī)，因此若本液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)在該液壓機(jī)上應(yīng)用有效，就說(shuō)明機(jī)構(gòu)泛用性良好，可以應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，對(duì)此依照測(cè)試結(jié)果可知，在各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)上本液壓機(jī)自動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)表現(xiàn)良好，全面達(dá)標(biāo)，實(shí)際應(yīng)用中可起到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，保持產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性，提高產(chǎn)品合格率與生產(chǎn)效率的作用。

參考文獻(xiàn)

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