电液等效“准数控”液压梯度调压探讨

2013-08-16王培文

锻压装备与制造技术 2013年6期

王培文，陆红，强伟

（1.徐州压力机械有限公司，江苏徐州221004；2.徐州煤矿工程机械装备有限公司，江苏徐州221004）

0 引言

现代重型机械设备，其液压动力调控输出多已采用先进的数控技术。作为以PLC和比例阀为核心的电液一体数控系统，相比传统液压动力的电液调控系统，占用空间较小，性价比较高。但是由于重型机械设备相对恶劣的工作环境，必然对精密数控系统产生严重干扰并带来不良影响。本文期望借助于电气串联电路的分压原理，设计多阀串联密集压力梯度的先导液压回路，充分发挥PLC多路程控逻辑电路的数控输出，实现密集液压梯度的等效“准数控”电液调控。

1 液压系统压力的梯度调控

先进重型机械设备液压动力系统的输出设计要求为数控无级调压。但在现场实际操作使用的工况下，也并非苛求绝对无压力级差的平滑调压曲线。作为恶劣环境中使用的重型机械设备的电液操控系统，调控稳定性更加重要，而调压精确度和性价比的要求则处于次要地位。

1.1 串联密集梯度调压回路

依据电气串联电路原理设计的液压回路，采取密集液压梯度升降压的方式，是基于PLC程控各先导电磁阀的、可单独和组合式控制通电动作、实现梯度压差变换的等效“准数控”调控，如图1所示。

1.2 微小压差调压回路

图1简约表达了在重型设备的液压动力源中，以旁路联接形式设置的液压梯度微差调压回路。其在PLC程控下的调压能效如下：①仅有先导电磁阀YV1通电时、0.63MPa调压阀的液压旁通断路；控制插装阀的压力阀插件使得液压动力源的液压系统维持在0.63MPa压力值。②仅有先导电磁阀YV2通电时、1.6MPa调压阀的液压旁通断路；控制插装阀的压力阀插件使得液压动力源的液压系统维持在1.6MPa压力值。③仅当先导电磁阀YV1和YV2同时通电时，则有0.63MPa和1.6MPa调压阀的同时被旁通断路；此时控制插装阀的压力阀插件，使得液压动力源的液压系统达到两阀相加压力值2.23MPa。④按上述方式单独通电或分别组合通电的先导电磁阀旁通与断路控制，图示调压回路可实现的梯度调压分级数为（2n-1），其中n为调控先导电磁阀的个数。仅当n取值5时，调压回路调压分级数为（25-1）=31。

图1 微差调压回路

1.3 密集调压梯度

设定图示调压回路要求的压力最大为25MPa，则平均相邻调压级差梯度仅为（25MPa/级数31）≈0.806MPa。对于重型液压设备，液压动力系统的压力波动、压力级差调节及示值误差等往往等于或超过1.0MPa这个界限值。另外，由于重型设备输入电源的电压、电流也不是绝对稳定不变的，因此调控输出小于1.0MPa的调压梯度，也应当在重型液压设备许用范畴之列。

若期望进一步减小回路的平均调压级差，只要在此基础上取值递增指数n+1=（5+1），则每增加一个先导调压电磁阀，即可使调压回路的调压梯度数相比n=5条件增加一倍。

1.4 调压回路的实施可行性

①为降低本液压回路中各阀的压力损失及流量阻力，应按照从各高压级到低压级的排列顺序，依次增大先导调压电磁阀的公称通径。②与使用环境条件较高的比例先导阀调控相比，微差密集梯度调压回路的操控可靠性提高。虽有占用较大立体空间的不足，但对于基础固定的非移动使用重型液压设备来说，则便于故障维修和配件的快捷更换。③密集梯度调压回路对液压油的理化品质、过滤精度等相关指标要求，远不如精密型比例先导阀的要求苛刻。另外在频繁高低压、大范围跨度快速调压的场合，有望克服比例先导阀“滞环”对压力阀瞬间快速启闭灵敏度的影响。