英國(guó)Norgren諾冠比例壓力閥原理特點(diǎn)由圖可知,近期發(fā)展的高性能比例閥,一般都內(nèi)涵主控制參量的反饋閉環(huán)。這種反饋閉環(huán),可以是主控制參量的機(jī)械或液壓的力反饋,也可以是主控制參量的電反饋。目前市場(chǎng)上提供的比例閥,型式眾多。有占主導(dǎo)地位的力反饋和電反饋現(xiàn)代比例閥,也有不內(nèi)涵主控制參量反饋閉環(huán)的早期開(kāi)發(fā)的比例閥(含局部小閉環(huán))。二者在性能上有較大差別。
英國(guó)Norgren諾冠比例壓力閥原理特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)早期比例閥,多數(shù)是用比例電磁鐵替代傳統(tǒng)工業(yè)液壓閥的調(diào)節(jié)手柄而成。近期的比例閥具有如下特點(diǎn):1、與插裝閥結(jié)合,開(kāi)發(fā)出各種不同功能和規(guī)格的二通插裝式比例閥,插孔符合ISO和國(guó)標(biāo)。二通插裝開(kāi)關(guān)和比例控制元件,具有結(jié)構(gòu)上的兼容特性。2、生產(chǎn)批量較大的比例壓力閥、比例方向閥,常與開(kāi)關(guān)閥通用主閥閥體(有的甚至通用先導(dǎo)閥體),有利于生產(chǎn)管理和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),也將給原有液壓系統(tǒng)的技術(shù)改造帶來(lái)方便。3、應(yīng)用新近開(kāi)發(fā)的雙向極化式耐高壓比例電磁鐵,發(fā)展了三通(P、A、O三個(gè)主通油口)插裝式比例閥,其插孔正在形成標(biāo)準(zhǔn)。4、力反饋比例元件可以配用多種控制輸入方式,不同的輸入單元,具有統(tǒng)一的聯(lián)接尺寸。5、比例泵的恒壓、恒流、壓力流量復(fù)合等多種功能控制塊,多采用組合疊加方式,便于在其泵上進(jìn)行控制功能的增減組合。6、已經(jīng)出現(xiàn)控制放大器、電磁鐵和比例閥,以及測(cè)量放大器、電磁鐵和比例閥組合成一體,即電液一體化結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步,比例閥與動(dòng)力油源,與執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合,形成機(jī)電液一體化結(jié)構(gòu)。這是當(dāng)代機(jī)械工業(yè)及工程控制系統(tǒng)發(fā)展的重要特征。機(jī)電液一體化的框圖如圖1-4所示。控制微處理機(jī)電子環(huán)境機(jī)械環(huán)境測(cè)量電子單元元傳感器液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓缸(直線(xiàn))液壓馬達(dá)(回轉(zhuǎn))控制放大電子單元電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器電液伺服電液比例控制單元§1-4比例控制系統(tǒng)的構(gòu)成分類(lèi)及特點(diǎn)-2一、比例控制系統(tǒng)的構(gòu)成與分類(lèi)1.構(gòu)成由電子放大及校正單元,電液比例控制單元(含電機(jī)械轉(zhuǎn)換器在內(nèi)的比例閥、電液比例變量泵和變量馬達(dá)),動(dòng)力執(zhí)行單元及動(dòng)力源,工程負(fù)載及信號(hào)檢測(cè)反饋處理單元所組成,見(jiàn)圖1-5。1)、系統(tǒng)的指令及放大器件:該單元多采用電子設(shè)備。2)、電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器:往往采用比例電磁鐵。其功能是將放大器輸出的控制電流或電壓信號(hào),轉(zhuǎn)換為機(jī)械量的控制信號(hào)(力、力矩、位移、轉(zhuǎn)角)。3)、液壓轉(zhuǎn)換及放大器件:就是比例閥、比例泵及馬達(dá),實(shí)際上是一功率放大單元。4)、液壓執(zhí)行元件:是液壓缸或液壓馬達(dá),其輸出參數(shù)只能是位移、速度、加速度和力,或者轉(zhuǎn)角、角速度、角加速度和轉(zhuǎn)矩。5)、動(dòng)力執(zhí)行單元:系統(tǒng)可通過(guò)設(shè)置液壓(壓力和流量)和機(jī)械參數(shù)中間變量檢測(cè)反饋閉環(huán),或動(dòng)力執(zhí)行單元輸出參數(shù)檢測(cè)反饋閉環(huán),來(lái)改善其穩(wěn)態(tài)控制精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì)。6)、信號(hào)處理單元:可采用模擬電子電路、數(shù)字式微處理芯片或微型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。(數(shù)字式集成電路在精度、可靠性、穩(wěn)定性等項(xiàng)均占優(yōu)勢(shì),其成本也越來(lái)越低廉,故應(yīng)用日益廣泛)。2.分類(lèi)1)、根據(jù)檢測(cè)反饋閉環(huán)的不同,可將比例控制系統(tǒng)分為閉環(huán)控制系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng):系統(tǒng)設(shè)置動(dòng)力執(zhí)行單元輸出參數(shù)(壓力、力、力矩、位移、速度和加速度)檢測(cè)反饋閉環(huán)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng):是控制元件內(nèi)部,對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)而言只是中間參量的小閉環(huán)。2)、按功率調(diào)節(jié)元件的不同,可將比例控制系統(tǒng)分為節(jié)流控制系統(tǒng)和容積控制系統(tǒng)。而容積控制系統(tǒng)又可分為液壓泵調(diào)節(jié)和液壓馬達(dá)調(diào)節(jié)。節(jié)流控制系統(tǒng)的特點(diǎn):動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,利用公共恒壓油源可控制不同執(zhí)行元件(三通調(diào)速閥構(gòu)成的負(fù)載適應(yīng)系統(tǒng)除外),功率損失較大。容積控制系統(tǒng)的特點(diǎn):節(jié)能。(事實(shí)上,現(xiàn)代容積控制多是通過(guò)電液節(jié)流控制元件,對(duì)液壓泵或馬達(dá)的排量參數(shù)(傾角或偏心量)進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)的。)3)、按被控參數(shù)的不同分類(lèi):位置(或轉(zhuǎn)角)控制系統(tǒng);速度(或轉(zhuǎn)速)控制系統(tǒng);3加速度(或角加速度)控制系統(tǒng);壓力(或壓差)控制系統(tǒng);力(或力矩)控制系統(tǒng);其他參數(shù)控制系統(tǒng)。
英國(guó)Norgren諾冠比例壓力閥原理特點(diǎn)比例控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)1、可明顯地簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程序控制通過(guò)輸入信號(hào)按預(yù)定規(guī)律的變化,連續(xù)成比例地調(diào)節(jié)受控工作機(jī)械作用力或力矩,往返速度或轉(zhuǎn)速,位移或轉(zhuǎn)角等,是比例控制技術(shù)的基本功能,這一基本功能,不僅改善了系統(tǒng)控制性能,而且大大簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng),降低了費(fèi)用,提高了可靠性。4圖1-9所示為機(jī)床進(jìn)給控制的對(duì)比。系統(tǒng)在工作臺(tái)啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中,可實(shí)現(xiàn)加速和減速工況。為實(shí)現(xiàn)6擋速度控制,圖a采用了三組三位四通電磁閥和6個(gè)節(jié)流閥;為達(dá)到三級(jí)壓力控制,需要一個(gè)三位四通電磁閥和三個(gè)壓力先導(dǎo)閥。而達(dá)到同樣的性能要求,圖b只需一個(gè)電液比例方向閥和一個(gè)比例溢流閥,可使系統(tǒng)得以顯著簡(jiǎn)化。并能實(shí)現(xiàn)而無(wú)沖擊的加速或減速,不但改善了控制過(guò)程品質(zhì),還可縮短工作循環(huán)時(shí)間。2.利用電信號(hào)便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制或遙控采用電液比例控制系統(tǒng)不但可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)控制,也可改善主機(jī)的設(shè)計(jì)柔性,并且可以實(shí)現(xiàn)多通道并行控制。圖1-10所示的關(guān)節(jié)式云梯系統(tǒng),可由在藍(lán)車(chē)上的工作人員自己操作電控器,以實(shí)現(xiàn)所需空間位置的精細(xì)遠(yuǎn)控。53.利用反饋提高控制精度或?qū)崿F(xiàn)特定的控制目標(biāo)如圖1-11所示:鋸片旋轉(zhuǎn)由感應(yīng)電機(jī)M驅(qū)動(dòng),切割進(jìn)給由比例調(diào)速閥控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)切割負(fù)荷增大或減小時(shí),感應(yīng)電機(jī)的相電流也隨之變化,該誤差信號(hào)經(jīng)電流互感器和比例閥控制放大器實(shí)現(xiàn)反饋控制,以調(diào)整進(jìn)給速度和改變切削負(fù)荷,從而達(dá)到鋸片恒速運(yùn)行的目標(biāo)。該系統(tǒng)由于采用了電液比例流量控制閥,實(shí)現(xiàn)了負(fù)載功率敏感閉環(huán)恒速調(diào)節(jié),使切割機(jī)效率提高,并可避免由于負(fù)載而引起設(shè)備故障。6第二章比例控制放大器與檢測(cè)反饋系統(tǒng)比例控制放大器:是一種用來(lái)對(duì)比例電磁鐵提供特定性能電流,并對(duì)電流比例閥或電液比例控制系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)或閉環(huán)調(diào)節(jié)的電子裝置。它是電液比例控制元件或系統(tǒng)的主要組成單元。檢測(cè)反饋系統(tǒng):是電液比例元件或系統(tǒng)中的組成單元之一。它是元件內(nèi)部閉環(huán)或系統(tǒng)閉環(huán)控制中*的部分。在閉環(huán)控制中,它檢測(cè)出實(shí)際控制量,并通過(guò)反饋與設(shè)定值相比較。2-1比例控制放大器概述比例控制在電液比例控制系統(tǒng)中,對(duì)比例控制放大器一般有以下要求:放大器1)、良好的穩(wěn)態(tài)控制特性的組成2)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、頻帶寬3)、功率放大級(jí)的功耗?。矗⒖垢蓴_能力強(qiáng),有很好的穩(wěn)定性和可靠性5)、較強(qiáng)的控制功能6)、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化一、典型構(gòu)成:根據(jù)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的類(lèi)別和受控對(duì)象的不同技術(shù)要求,比例控制放大器的原理、構(gòu)成和參數(shù)各不相同。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,放大器的元件、線(xiàn)路以及結(jié)構(gòu)也不斷改善。圖4-1是比例控制放大器的典型構(gòu)成。顫振電路內(nèi)設(shè)定外輸入輸入接口位置處理調(diào)節(jié)器前置放大功率放大比例電磁鐵負(fù)載電源變換測(cè)量放大
分類(lèi)比例控制放大器根據(jù)受控對(duì)象,功率及工作原理等的不同,可有多種分類(lèi)方式。常見(jiàn)有:1、單路和雙路比例控制放大器:1)、單路比例控制放大器:用來(lái)控制單個(gè)比例電磁鐵驅(qū)動(dòng)工作的比例閥。例如:比例流量閥、壓力閥、單電磁鐵二7位(三位)比例方向閥等。2)、雙路比例控制放大器:用來(lái)控制雙電磁鐵驅(qū)動(dòng)工作的三位比例方向閥等。解釋:雙路比例控制放大器工作時(shí),始終只讓其中一個(gè)比例電磁鐵通電,這是三位比例方向閥工作所要求的,因此,它與下述的雙通道比例控制放大器是*不同的。2、單通道、雙通道和多通道比例控制放大器:1)、單通道比例控制放大器:就是單路比例控制放大器,只能控制一個(gè)比例電磁鐵。2)、雙通道、多通道比例控制放大器:將二個(gè)或二個(gè)以上單通道比例控制放大器集中在一塊標(biāo)準(zhǔn)的控制板上,就構(gòu)成了雙通或多通比例控制放大器。例如:比例壓力流量復(fù)合閥、多路比例閥等。雙通道或多通道比例控制放大器能同時(shí)單獨(dú)控制二個(gè)或二個(gè)以上比例電磁鐵。當(dāng)然,雙通道或多通道比例控制放大器并不是兩個(gè)或多個(gè)單通道比例放大器的簡(jiǎn)單組合,而是在結(jié)構(gòu)上作了有機(jī)調(diào)整組合而成的,如公用電源等。3、電反饋和不帶電反饋比例放大器:1)、電反饋比例控制放大器:用來(lái)控制電反饋比例閥,也可作為某些閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制器。2)、不帶電反饋比例控制放大器:用來(lái)控制不帶電反饋的比例閥,不能作為閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制器。兩者在電路結(jié)構(gòu)上的zui大區(qū)別:電反饋比例控制放大器設(shè)置有測(cè)量放大電路、反饋比較電路和調(diào)節(jié)器,但不一定有顫振信號(hào)發(fā)生器。不帶電反饋比例控制放大器沒(méi)有測(cè)放電路、反饋單元和調(diào)節(jié)器,但一般有顫振信號(hào)發(fā)生器。4、模擬式和開(kāi)關(guān)式比例控制放大器1)、模擬式比例控制放大器:屬于連續(xù)電壓控制式,功放管工作在線(xiàn)性放大區(qū),比例電磁鐵控制線(xiàn)圈兩端的電壓為連續(xù)的直流電壓,因而功耗較大。2)、開(kāi)關(guān)式比例控制放大器:此放大器的功放管工作在截止區(qū)或飽和區(qū),即開(kāi)關(guān)狀態(tài),比例電磁鐵控制線(xiàn)圈兩端電壓為脈沖電壓,因而功耗很小。開(kāi)關(guān)式比例控制放大器又可分為:脈寬調(diào)制(PWM):zui常用脈頻調(diào)制(PFM)脈幅調(diào)制(PAM)脈碼調(diào)制(PCM)脈數(shù)調(diào)制(PNM)等。5、單向和雙向比例控制放大器根據(jù)所控比例電磁鐵的類(lèi)型分為:1)、單向比例控制放大器:就是通常所說(shuō)的比例控制放大器。用來(lái)控制普通單向比例電磁鐵。2)、雙向比例控制放大器:用來(lái)控制雙向比例電磁鐵。6、恒壓式和恒流式比例控制放大器:根據(jù)比例電磁鐵控制線(xiàn)圈上需要恒定的信號(hào)不同而區(qū)分:恒壓式恒流式:能抑制負(fù)載阻抗熱特性的影響,且有較優(yōu)的動(dòng)態(tài)特性。因而比例控制放大器多采用恒流式結(jié)構(gòu)。2-2比例控制放大器主要電路的構(gòu)成、比例控制放大器主要電路的構(gòu)成、原理及功能