本帖最后由 只有快樂 于 2018-4-22 16:08 編輯 ; j; o4 y; } E j9 w6 i1 I4 N
2 t9 y3 L) H+ ^. \ S 上一個文章講了液壓系統(tǒng)設(shè)計的第一步，我們首先將主機對液壓系統(tǒng)的要求轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的參數(shù)要求并用自己的經(jīng)驗選出了合適的執(zhí)行機構(gòu)并且確定了系統(tǒng)壓力和系統(tǒng)流量兩個重要參數(shù)，但是執(zhí)行機構(gòu)有了是不夠的，我們還需要控制機構(gòu)來控制他們，讓他們按照操作者的意圖實現(xiàn)動作。下面這篇文章就來談一下控制系統(tǒng)如何設(shè)計。$ R' V# l: `4 L* h ^0 w$ o
液壓設(shè)計的順序5 P7 D* Y$ C( h+ N) V% l2 D3 Q
第一步，明確主機提出的要求，選擇執(zhí)行機構(gòu)。
3 s# k# y2 n# S+ x+ K 想看這個點下面的鏈接：怎樣設(shè)計一個液壓系統(tǒng)" t1 s& z, x2 R! K1 m7 ~- d3 N
第二步，控制系統(tǒng)的設(shè)計
8 t; d! U \% {# s4 o4 ]2 c 液壓系統(tǒng)按照控制方式來分的話可以簡單分為兩類： 1.泵控系統(tǒng)；2. 閥控系統(tǒng)。0 {1 f$ e4 Y, k& u$ o
1、泵控系統(tǒng)
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, X) Y) q+ C) o4 X# r9 ? 圖片是一個比較復雜的泵控電液伺服速度控制系統(tǒng)圖，圖片雖然有點復雜，但是我們先看一下主系統(tǒng)，這是一個閉式系統(tǒng)由變量泵帶動一個液壓馬達。5 [* F) V8 A7 H( X. v% F: Q& B
這個主系統(tǒng)就是一個泵控系統(tǒng)，所謂的容積控制，執(zhí)行機構(gòu)（液壓馬達）的運轉(zhuǎn)方向和速度是通過改變變量泵轉(zhuǎn)向和斜盤擺角來控制的，也就是說執(zhí)行機構(gòu)的控制直接通過油泵來控制不需要經(jīng)過我們常見的控制閥，圖片上這種閉式系統(tǒng)就是一個典型的泵控系統(tǒng)。泵控系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)的結(jié)合增加能夠發(fā)揮功率損失小的優(yōu)點。% N B4 @0 K5 [- ^& U
泵控和閥控是用控制方式來分類的液壓系統(tǒng)，開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)是按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來分類的，并不是說泵控只能用于閉式或者閥控只能用于開式，他們可以互相穿插配合，不過閉式多用泵控開式多用閥控，這與他們的固有特點和價格來決定的。至于開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的內(nèi)容假如壇友想要了解更多可以看我以前寫過的一個帖子。為什么選擇閉式系統(tǒng)而不用開式系統(tǒng) ~, K/ p& b& ^, d, E2 u
上面說泵控是容積控制，通過改變泵輸出的容積也就是流量的大小和方向來改變執(zhí)行機構(gòu)的速度大小和運動方向。這里又衍生出兩個方法來改變泵輸出流量：①使用變量泵改變泵的擺角方向和擺角大小來控制流量。②改變驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速和方向來控制。衍生出伺服電機驅(qū)動，變頻電機控制，發(fā)動機結(jié)合CAN控制，這里不展開來說，等以后單拿出來一個一個說，展開就太多了。控制方式有很多種組合，他們雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)同一個功能但是彼此之間的控制精度，可靠性，成本區(qū)別巨大，需要設(shè)計和根據(jù)主機的行業(yè)特點來合理選擇。- |2 x: L+ D0 i
假如是初學者臨時被抓壯丁來搞一個液壓系統(tǒng)一般不會接觸到這么多的東西，你只需要了解有這樣的東西存在就可以了假如真要做的話就需要專業(yè)的供應(yīng)商來解決了，我一直說最牛的液壓工程師其實都在液壓原件公司里尤其是液壓閥廠家里，例如HAWE,Rexroth等。——不禁感慨制造業(yè)還是要看德國。; T5 {0 [8 E- V
圖片上主系統(tǒng)是一個泵控閉式系統(tǒng)，但是他又比一般的系統(tǒng)多出一個閉環(huán)控制。這里又引出一個概念，按照電氣自動控制方面來分液壓系統(tǒng)可以做成閉環(huán)控制和開環(huán)控制，圖片中馬達的轉(zhuǎn)速經(jīng)過采集信號以后反饋給伺服閥進而通過伺服油缸來改變變量泵的擺角最終改變流量來作用到馬達上，形成一個封閉的反饋控制，這樣的控制精度可以做的比較高并且能夠自動補償誤差。把這一堆自動控制砍掉就變成一個普通的開環(huán)控制。1 w$ u$ x* L- A, P" z4 U
這個閉環(huán)控制里面執(zhí)行部分是一個伺服閥和一個伺服油缸，油缸的動作通過一個閥來控制，這就是接下來要談的閥控系統(tǒng)。
0 m. n( ?) k/ T0 u& { 2、閥控系統(tǒng)4 c# E9 p) @% r: R2 g- m) X
閥控系統(tǒng)核心就是節(jié)流控制，相對于泵控的容積控制在油泵和執(zhí)行機構(gòu)之間多了一個控制閥。他的優(yōu)點就是響應(yīng)快，速度穩(wěn)定，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低。但是也有缺點那就是功率損失大，發(fā)熱大，看到“節(jié)流控制”里面的“節(jié)流”二字你就知道閥控的“節(jié)流”損失是這種系統(tǒng)與生俱來的特點，但閥控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 成本低 這也是為什么現(xiàn)在閥控系統(tǒng)仍然占據(jù)主要市場的原因。" }) Q# o/ E' j+ f* ^" r4 }8 m( I
閥控系統(tǒng)的幾個類型：
0 k+ o/ |) ~0 L5 G9 Ia、伺服閥系統(tǒng)2 S! b7 n8 y2 e# }1 A
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圖中是一個噴嘴擋板式電液伺服閥的典型結(jié)構(gòu)原理圖。伺服閥本質(zhì)上是一個放大器，他把接收到的電信號成比例的轉(zhuǎn)換成液壓能量來輸出，完成功率的放大，它是一種電液轉(zhuǎn)換和功率放大元件。工業(yè)液壓上應(yīng)用比較多。0 f5 m- N- [8 A1 a: Z$ M& x
伺服閥接受電信號后，力矩馬達（電磁鐵）推動擋板移動改變噴嘴兩邊液阻產(chǎn)生液壓力推動主閥芯移動，閥芯的位移量與力矩馬達的輸入電流成正比。這個控制電信號可以來自于閉環(huán)控制這樣就構(gòu)成一個自動控制系統(tǒng)，電液伺服閥廣泛地應(yīng)用于電液位置,速度,加速度,力伺服系統(tǒng),以及伺服振動發(fā)生器中。當你對一個系統(tǒng)的動作速度和精度動作頻率有高要求的時候就要考慮用到伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)的難度其實是在帶起控制上，我們液壓工程師根據(jù)樣本完成選型就可以了，系統(tǒng)最終的特性都要電氣信號來控制，假如你要做一個這樣的系統(tǒng)一定一開始就拉上一個搞電氣靠譜的工程師，我們是液壓工程師是連接電控和機械部分的橋梁，主機對我們提要求，我們對電氣提要求。
0 v. h: m5 t& F+ d& C8 T; kb、負載敏感閥系統(tǒng)& X! z4 r; T5 R% `6 T" T5 ]
行走液壓系統(tǒng)上大量的應(yīng)用，負載敏感系統(tǒng)是一種感受系統(tǒng)壓力-流量需求，且僅提供所需求的流量和壓力的液壓回路。負載敏感控制系統(tǒng)的功率損耗較低，效率遠高于常規(guī)液壓系統(tǒng)。高效率、功率損失小意味著燃料的節(jié)省以及液壓系統(tǒng)較低的發(fā)熱量。負載敏感控制技術(shù)本應(yīng)用于構(gòu)造一種未來的傳動及控制系統(tǒng)，其高效的特點使負載敏感控制成為所有傳動及控制系統(tǒng)的理想設(shè)計方案。負載敏感閥再工程機械、煤礦機械、石油機械、海工等大量，可以用于定量系統(tǒng)和變量系統(tǒng)，控制多路負載彼此動作互不影響，調(diào)速性好結(jié)構(gòu)緊湊。他比普通多路閥更加智能可以感受到負載所需流量和壓力變化自動調(diào)節(jié)，從而達到按需供油以達到節(jié)能的目的。* b* I/ Z- ]! ]3 {6 E0 A" z2 q
' ^( u9 N* o/ D1 a, L 圖示是HAWE負載敏感多路閥配負載敏感變量泵的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在這種開式閥控系統(tǒng)里面基本上做到頭了，負載敏感閥是德國HAWE公司壓箱底的東西，做的確實好。見過一個海工上返修的閥，已經(jīng)用了十年時間經(jīng)過10年海水的侵蝕表面已經(jīng)銹蝕不堪，但是清理過后上試驗臺檢測一切正常，閥片間連滲油現(xiàn)象都沒有，最終只是換了兩個新手柄，再次上艦繼續(xù)為打海盜事業(yè)做貢獻。力士樂也有負載敏感閥但是多采用鑄造閥體結(jié)構(gòu)太大笨重不好布置，HAWE的閥都是加工件并且模塊化設(shè)計改造容易。市場上對閥后補償?shù)呢撦d敏感閥也有一定需求，但是這種閥結(jié)構(gòu)更復雜維修性差，價格也高，除非有特需求例如轉(zhuǎn)向、制動功能面臨流量欠飽和的情況下都可以用閥前補償?shù)摹?/font> & F' n. Q; d. ^' q6 J5 O# N
現(xiàn)在CAN總線閥在工程機械上應(yīng)用也越來越多，引領(lǐng)液壓系統(tǒng)向更加智能化的道路上發(fā)展，CAN總線技術(shù)終極形態(tài)的液壓系統(tǒng)我相信可以做到汽車電氣系統(tǒng)那種可靠性以及自動故障檢測的功能。附一張圖片大家大概看一下，這里不展開了。 # \ G9 b3 M5 i2 F. j5 V6 U. R
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c、普通多路閥、板式閥、插裝閥
6 O k5 d0 r8 W8 q4 q 這兩種閥用在農(nóng)業(yè)機械、市政機械上比較多，一般的液壓教材上講液壓系統(tǒng)一般都是用這種閥舉例子，大家應(yīng)該接觸比較多。這里要注意幾點1.買正規(guī)渠道產(chǎn)品，市面上假貨太多，防不勝防。2.這種系統(tǒng)也沒有大家想的那么簡單，因為產(chǎn)品本身問題故障比較多，這就是考驗工程師的地方，設(shè)計時一定要充分了解產(chǎn)品和廠家。3.板式閥一般閥塊不是標準件，找一個專業(yè)的供應(yīng)商能讓你輕松不少。
0 }* v t% r7 p1 I8 H0 `4 W 插裝閥我一般謹慎態(tài)度，插裝閥已經(jīng)發(fā)展很成熟了通過不同的組合能夠?qū)崿F(xiàn)你想要的任何功能，特別適合于特種設(shè)備和高度專用的應(yīng)用場合，空間占用小，設(shè)計插裝閥組能夠體現(xiàn)出工程師的水平差別，有一些廠家傾向于使用插裝閥，雖然我也用過一些閥組，有一些也是按需要設(shè)計的新的閥組，但是又一次某一個急用的產(chǎn)品因一個閥芯損壞癱瘓以后，我滿世界找不到的時候我就發(fā)現(xiàn)是多么被動了，多路閥和板式閥維修是容易的，而插裝閥芯的維修需要更專業(yè)了。我還是建議大家除非特別專用的部分或者流量特別大的地方用插裝閥，其他地方還是要慎重。
0 K. n9 r h" o& Y 總結(jié)一下，這篇文章只能是一個提綱式的概述，有一些地方不能夠展開說的很詳細，希望剛開始的液壓設(shè)計者們能夠了解一下原因控制系統(tǒng)常用的幾種形式，我寫到的東西能夠和您心里構(gòu)思的方案印證一下，這樣就能夠更高效的開展接下來的工作，具體有案例可以大家具體再分析。有一句話魔鬼在細節(jié)里，其實經(jīng)驗也是在細節(jié)里。
) @0 G8 S3 A( N4 B 液壓系統(tǒng)有了執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)以后就差另外一個重要組成部分了，那就是——液壓泵站。下一篇文章就來講一講液壓泵站的設(shè)計。 ( }" W4 g! h5 C* T M! `2 _
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發(fā)表于 2018-4-22 16:05:06
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