電液比例控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用

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1、1,第八章 電液比例控制技術(shù)的工程應(yīng)用,8.1 電液比例控制技術(shù)在鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)上的應(yīng)用 8.2 飛機(jī)攔阻系統(tǒng)的電液比例控制系統(tǒng) 8.3 電液比例控制技術(shù)在CVT中的應(yīng)用 8.4 管擰機(jī)浮動(dòng)抱鉗夾緊裝置電液比例控制系統(tǒng) 8.5 帶鋼對(duì)中裝置電液比例控制系統(tǒng) 8.6高速線材軋機(jī)上電液比例控制技術(shù)的應(yīng)用,8.7 電液比例控制在連軋管設(shè)備上的應(yīng)用 8.8 船艦?zāi)M平臺(tái)電液比例閉環(huán)控制系統(tǒng) 8.9 連鑄機(jī)機(jī)械手液壓系統(tǒng) 8.10 熱軋平整定位輥電液比例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8.11 矯直機(jī)比例系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8.12 比例技術(shù)在壓鑄機(jī)液壓系統(tǒng)中應(yīng)用,2,8.1 電液比例控制技術(shù)在鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)上的應(yīng)用,鋼管水壓試驗(yàn)

2、機(jī)是制管生產(chǎn)線上的一臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備，用于試驗(yàn)鋼管承受的壓力，以使鋼管滿足輸送石油、天然氣等的要求。在進(jìn)行鋼管水壓試驗(yàn)時(shí)必須給鋼管兩端施加與管內(nèi)水壓值相適應(yīng)的反作用，以保證管內(nèi)試驗(yàn)水壓達(dá)到要求的值。故要求施加在管端上的力在試壓過(guò)程中要隨著管內(nèi)水壓值的變化而變化。,圖8-1 機(jī)械杠桿式壓力同步控制裝置 1-主加壓油缸；2-被試鋼管；3-放氣裝置；4-壓力同步裝置；5-增壓缸；6-換向閥,為了滿足此要求，在鋼管水壓機(jī)中應(yīng)設(shè)有一套壓力同步控制裝置。從前國(guó)內(nèi)大型鋼管廠的試驗(yàn)機(jī)都是采用傳統(tǒng)的機(jī)械杠桿式壓力同步控制裝置以實(shí)現(xiàn)鋼管試壓過(guò)程中保證水壓力平衡，如圖8-1所示，是通過(guò)調(diào)節(jié)杠桿支點(diǎn)a的位置來(lái)改變油壓與水壓

3、值的比例關(guān)系，這種機(jī)械杠桿式壓力同步控制裝置存在諸多缺點(diǎn)：靈敏度差且難于精確調(diào)整；只適于試管加壓過(guò)程中的壓力同步控制，不適用于壓機(jī)卸壓過(guò)程的壓力同步等。對(duì)此我們考慮采用電液比例控制技術(shù)，如圖8-2所示，采用電液比例溢流閥取代機(jī)械杠桿壓力同步控制裝置，并與比例放大器、壓力傳感器等組成壓力反饋的閉環(huán)電液比例控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)工作原理如圖8-3所示。,圖8-2 采用電液比例控制技術(shù)的液壓原理圖,圖8-3 控制系統(tǒng)工作原理,8.2 飛機(jī)攔阻器電液比例控制系統(tǒng),飛機(jī)攔阻器是飛機(jī)著陸控制的輔助措施之一，主要用于陸基飛機(jī)的應(yīng)急攔阻以及艦基飛機(jī)的自由飛著陸和艦基自由飛失敗后的應(yīng)急攔阻。目前，國(guó)外較先進(jìn)的某飛

4、機(jī)攔阻器是純機(jī)液系統(tǒng)，以攔阻網(wǎng)或攔阻鋼纜連接在一起沿機(jī)場(chǎng)跑道對(duì)稱布置，將被攔阻飛機(jī)本身巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成液壓能而生成使飛機(jī)制動(dòng)的摩擦力。,圖8-4飛機(jī)攔阻器的簡(jiǎn)易模型,(1) 改進(jìn)前液壓系統(tǒng) 圖8-5為國(guó)外某飛機(jī)攔阻器的液壓系統(tǒng)原理圖，它包括靜壓和動(dòng)動(dòng)壓兩部分。靜壓部分(由6、7、8、9、10組成)保證飛機(jī)攔阻器在不工作時(shí)處于鎖緊狀態(tài)；動(dòng)壓部分為能量轉(zhuǎn)換裝置，在飛機(jī)撞網(wǎng)帶動(dòng)尼龍帶盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，也帶動(dòng)液壓泵12轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出壓力油，產(chǎn)生使飛機(jī)制動(dòng)的摩擦力。,圖8-5 純機(jī)液系統(tǒng)原理圖,1-轉(zhuǎn)軸；2-尼龍帶盤；3-摩擦制動(dòng)盤；4-摩擦片組件；5-梭閥；6-手動(dòng)泵；7-單向閥1；8-安全閥1；9-壓力表開

5、關(guān)1；1O-壓力表1；11-蓄能器；12-泵源；13-安全閥2；14-壓力表開關(guān)2；15-壓力表2；16-節(jié)流閥1(由凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié))；17-凸輪機(jī)構(gòu)；18-節(jié)流閥2(手動(dòng)調(diào)節(jié))；19-單向閥2；2O-回油過(guò)濾器,(2)純機(jī)液攔阻器的不足 純機(jī)液攔阻器中流入摩擦片組件的油液受節(jié)流閥17及18的控制。節(jié)流閥18為一手動(dòng)針閥，通過(guò)預(yù)先調(diào)節(jié)其開口量大小來(lái)適應(yīng)不同重量、不同撞網(wǎng)速度飛機(jī)的攔阻，攔阻過(guò)程中節(jié)流口大小不變；節(jié)流閥17與一套凸輪機(jī)構(gòu)連接在一起，靠凸輪型面的變化來(lái)改變節(jié)流閥的通流能力，以控制剎車壓力。通過(guò)調(diào)節(jié)凸輪起始工作角來(lái)調(diào)節(jié)攔停距離。對(duì)純機(jī)液攔阻器，當(dāng)飛機(jī)撞網(wǎng)狀況發(fā)生變化時(shí)(例如：飛機(jī)撞偏、

6、飛機(jī)重量差異、剎車片摩擦系數(shù)變化等)，攔阻不能達(dá)到預(yù)期效果：同時(shí)若凸輪型面受損，攔停效果也會(huì)受到極大影響，控制精度不高。,(3)改進(jìn)后的液壓系統(tǒng) 改進(jìn)后的電液比例攔阻系統(tǒng)仍包括靜壓和動(dòng)壓兩部分。系統(tǒng)的靜壓部分不做改動(dòng)，起到攔阻前保持?jǐn)r阻器穩(wěn)定狀態(tài)以及飛機(jī)剛撞網(wǎng)時(shí)避免對(duì)系統(tǒng)造成沖擊的作用。動(dòng)壓部分將凸輪調(diào)節(jié)的節(jié)流閥改成電液比例溢流閥，這樣通過(guò)調(diào)節(jié)比例溢流閥的輸入電信號(hào)來(lái)改變系統(tǒng)輸出壓力，從而控制使飛機(jī)制動(dòng)的摩擦力。引入電信號(hào)更便于用計(jì)算機(jī)構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)于不同型號(hào)、不同攔停距離的飛機(jī)，只要事先計(jì)算出攔阻期間攔停位移與系統(tǒng)所需要達(dá)到的壓力之間的關(guān)系，當(dāng)攔阻飛機(jī)到達(dá)設(shè)定位移時(shí)，通過(guò)改變電信號(hào)的輸

7、入來(lái)改變系統(tǒng)輸出壓力(即剎車力)的大小，即可實(shí)現(xiàn)攔阻，達(dá)到攔停要求。,8.3 電液比例控制技術(shù)在CVT中的應(yīng)用,隨著電子技術(shù) 隨著電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的性能速發(fā)展，車用變速器的技術(shù)也越來(lái)越完善，形式也更加多樣化，在越來(lái)越多的車輛上得到應(yīng)用。 車用無(wú)級(jí)變速器CVT則避免了齒輪傳動(dòng)比不連續(xù)和零件數(shù)量過(guò)多的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)真正的無(wú)級(jí)變速。具有傳動(dòng)比連續(xù)、傳遞動(dòng)力平穩(wěn)、操縱方便、可使汽車行駛過(guò)程中經(jīng)常處于良好的性能狀態(tài)，其節(jié)省燃油、改善汽車排放等特點(diǎn)。,金屬帶式無(wú)級(jí)變速器屬于摩擦傳動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器，它主要利用兩個(gè)錐形帶輪來(lái)改變傳動(dòng)比，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。從下圖可見(jiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)輸入軸傳到主動(dòng)輪上，主

8、動(dòng)輪錐盤通過(guò)與金屬帶的V型摩擦片的側(cè)面接觸產(chǎn)生的摩擦力向前推動(dòng)摩擦片，這樣就使后一個(gè)摩擦片推壓前一個(gè)摩擦片，在二者之間產(chǎn)生推壓力.該壓力形成于接觸弧的始端，至終端逐漸加大，這種推力經(jīng)金屬帶的摩擦片作用在從動(dòng)輪上，由摩擦片通過(guò)與從動(dòng)輪錐盤的接觸產(chǎn)生的摩擦力帶動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，這樣就將動(dòng)力傳到了從動(dòng)軸上。,圖8-6 金屬帶CVT原理示意圖,動(dòng)畫,金屬帶的主動(dòng)輪、從動(dòng)輪皆由可動(dòng)錐盤部分和不可動(dòng)錐盤部分構(gòu)成，它們的中心距是固定的。工作中，當(dāng)主、從動(dòng)輪的可動(dòng)錐盤作軸向移動(dòng)時(shí)，改變了金屬傳動(dòng)帶的工作半徑，從而改變了傳動(dòng)比。 可動(dòng)錐盤的軸向移動(dòng)量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)使用要求的變速比，通過(guò)液壓控制系統(tǒng)分別調(diào)整主、從動(dòng)輪上

9、作用油缸的壓力來(lái)調(diào)節(jié)的。由于工作節(jié)圓半徑可連續(xù)調(diào)節(jié)，所以可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 系統(tǒng)采用的電液比例控制系統(tǒng)如下圖所示，速比控制和夾緊力采用同一壓力源，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵運(yùn)行。本系統(tǒng)主要由比例溢流閥、比例方向閥、油泵、主、從動(dòng)輪油缸和電子控制塊組成。液壓油從泵里被打出來(lái)，由比例溢流閥根據(jù)控制系統(tǒng)的指令實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的壓力。,液壓油通過(guò)比例方向閥控制進(jìn)入主動(dòng)缸的流量，進(jìn)一步控制主動(dòng)輪可動(dòng)錐盤部分前進(jìn)的位移，通過(guò)金屬帶進(jìn)一步改變從動(dòng)輪可動(dòng)錐盤部分的位置，從而間接的改變傳動(dòng)比。作為電子控制的輸入信號(hào)，可以使用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器，主動(dòng)帶輪的位移傳感器，被動(dòng)帶輪的壓力傳感器。通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整速比，

10、從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滿足要求。,圖8-7 無(wú)級(jí)變速器控制原理圖,圖8-8 無(wú)級(jí)變速器外觀圖,8.4 管擰機(jī)浮動(dòng)抱鉗夾緊裝置電液比例系統(tǒng),1-減振油缸 2-水平傳力機(jī)構(gòu) 3-小箱體 4-夾緊缸 5-豎直傳力機(jī)構(gòu) 6-大滑臺(tái) 7-水平驅(qū)動(dòng)缸 8-夾爪體 9-支撐軸 10-凸輪隨動(dòng)軸承,圖9,動(dòng)畫,工作機(jī)理介紹：管擰機(jī)是用于生產(chǎn)石油套管的關(guān)鍵設(shè)備，夾緊裝置為其主要部件。首先，經(jīng)步進(jìn)梁輸送過(guò)來(lái)的帶有經(jīng)過(guò)預(yù)擰的管箍的鋼管進(jìn)入抱鉗位置，夾緊油缸4活塞桿伸出，帶動(dòng)由夾爪提8等組成的四桿機(jī)構(gòu)夾緊鋼管。然后，水平油缸帶動(dòng)整個(gè)滑臺(tái)相接箍卡盤移動(dòng)。到達(dá)位置后，卡盤夾緊管箍并帶動(dòng)其繞卡盤中心旋轉(zhuǎn)，由于鋼管在加緊裝置加緊

11、下固定，這樣，管箍被擰緊。 在擰緊管箍過(guò)程中 ，擰箍力所產(chǎn)生的沿水平徑向力通過(guò)豎直傳力機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為豎直徑向力傳遞給大滑臺(tái)，豎直徑向力直接傳遞給大滑臺(tái)。這樣，鋼管擰箍力均轉(zhuǎn)化為豎直向下的力。凸輪隨動(dòng)軸承10為大滑臺(tái)支撐導(dǎo)向輪。在水平傳力機(jī)構(gòu)的作用下，所有的豎直力均轉(zhuǎn)化為水平力傳遞給液壓減振油缸而被液壓減振系統(tǒng)吸收。保證在加緊鋼管的同時(shí)，允許鋼管存在一定的偏心。,圖8-10 液壓系統(tǒng)原理,液壓站：一用一被變量柱塞泵5，電磁溢流閥6，用于泵的空載起動(dòng)及工作時(shí)起安全保護(hù)作用。過(guò)濾冷卻采用旁置式，模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)不工作時(shí)仍可以單獨(dú)進(jìn)行過(guò)濾冷卻。 1.減振支路：調(diào)節(jié)減壓閥8及換向閥9，油液推動(dòng)油缸13活塞桿

12、伸出，推動(dòng)水平傳力機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)滑臺(tái)及鋼管位置。達(dá)到理想位置后，換向閥9切換到中位。工作時(shí)，通過(guò)傳力機(jī)構(gòu)傳遞過(guò)來(lái)的力向后擠壓活塞桿，無(wú)桿腔油液流向蓄能器，蓄能器內(nèi)壓力升高，油液的壓力對(duì)活塞桿產(chǎn)生的推力與水平傳力機(jī)構(gòu)的力平衡，此刻，活塞桿停止運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，外力均被蓄能器吸。,2. 夾緊支路：夾緊支路用于夾緊鋼管，保證在擰箍的時(shí)候鋼管不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。通過(guò)調(diào)節(jié)兩位四通電液換向閥來(lái)達(dá)到夾爪體松開和夾緊動(dòng)作?；钊麠U伸出，夾爪體夾緊鋼管，夾持鋼管的力通過(guò)調(diào)節(jié)比例減壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，就可以根據(jù)不同規(guī)格的鋼管設(shè)置不同的壓力級(jí)別。避免因調(diào)定壓力不變而在加工不同規(guī)格的鋼管時(shí)出現(xiàn)夾壞鋼管或出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。 3.水平

13、支路：在接箍擰緊過(guò)程中，換向閥19處于中位狀態(tài)，此時(shí)油缸浮動(dòng)。在接箍及鋼管螺紋螺旋傳動(dòng)的作用下，鋼管帶動(dòng)滑臺(tái)向前移動(dòng)，油缸被滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)。,8.5 帶鋼對(duì)中裝置電液比例控制系統(tǒng),8-11 帶鋼對(duì)中裝置電液比例控制系統(tǒng)原理圖,工作原理為：液壓馬達(dá)帶動(dòng)導(dǎo)板和導(dǎo)輥沿水平方向左右移動(dòng)，來(lái)調(diào)整帶鋼中心線所在位置，并由制動(dòng)器保證其位置不變。導(dǎo)板位置調(diào)整完畢、制動(dòng)器鎖死之后，帶鋼運(yùn)動(dòng)的中心線即被控制在該導(dǎo)板縱向中心線位置。油缸9可以帶動(dòng)齒條齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成夾棍夾緊及松開帶鋼動(dòng)作。 對(duì)中裝置前端安裝的檢測(cè)光柵13用來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)帶鋼的實(shí)際寬度w1，作為輸入信號(hào)輸送給PLC。安裝在油缸活塞桿上的位移變送器，測(cè)量出來(lái)的信號(hào)

14、經(jīng)過(guò)一定的轉(zhuǎn)化關(guān)系轉(zhuǎn)化為加緊槽寬度信號(hào)反饋給PLC。兩個(gè)信號(hào)在PLC內(nèi)部經(jīng)計(jì)算后，輸出信號(hào)給比例放大板，進(jìn)而控制比例閥完成相應(yīng)動(dòng)作，使夾棍隨帶鋼的寬度而改變，保證夾緊帶鋼而不出現(xiàn)翻邊,8.6 高速線材軋機(jī)上電液比例控制技術(shù)的應(yīng)用,在高速線材軋機(jī)在高速線材軋機(jī)的液壓系統(tǒng)中用了大量的電液比例方向閥來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方向和速度。水平軋機(jī)機(jī)架橫移液壓原理圖如右圖:,8-12 機(jī)架橫移液壓原理圖,當(dāng)更換軋輥或孔型時(shí)，需將機(jī)架從軋線上移出。機(jī)架橫移從受力分析看，負(fù)載一般是恒定的，但在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有速度切換，用普通的開關(guān)閥至少需三個(gè)閥，若采用比例控制系統(tǒng)只用一個(gè)比例方向閥即可。運(yùn)卷小車托盤升降的液壓原理圖如下：

15、,8-13 運(yùn)卷小車托盤升降液壓原理圖,8.7 電液比例控制在連軋管設(shè)備上的應(yīng)用,在PQF連軋機(jī)設(shè)備上有多處應(yīng)用電液比例位置閉環(huán)控制技術(shù)：PQF連軋管機(jī)主傳動(dòng)接軸支承裝置、軋機(jī)出口輥道在線高度調(diào)整裝置、芯棒支承架支承輥位置控制、機(jī)架拉出及推入裝置及軋機(jī)機(jī)架側(cè)向移動(dòng)裝置等。在此以主傳動(dòng)接軸裝置為例來(lái)說(shuō)明。PQF連軋機(jī)主傳動(dòng)接軸支承裝置用于PQF連軋管機(jī)更換三根傳動(dòng)軸進(jìn)的精確定位。如下圖所示，接軸的位置完全由液壓缸的位置精度保證，位置誤差小于1mm，否則接軸無(wú)法順利插入。,在此處傳統(tǒng)的開關(guān)控制和一般的開環(huán)控制液壓缸已經(jīng)不能滿足要求，而采用液壓比例閉環(huán)位置控制，采用帶位移傳感器的油缸作為執(zhí)行元件，利

16、用油缸上的位移傳感器檢測(cè)油缸的位移，作為閉環(huán)控制的反饋元件。其控制原理示意圖如下：,8-14 PQF連軋管機(jī)主傳動(dòng)接軸位置控制原理圖,8-15 PQF連軋管機(jī)主傳動(dòng)接軸支承裝置,計(jì)算機(jī)按設(shè)定的換輥位置x給出控制電流ie，位置傳感器檢測(cè)出軸的實(shí)際位置，并將信號(hào)電流if返回至計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差電流。此偏差電流經(jīng)過(guò)電氣放大推動(dòng)比例閥工作，使液壓缸推動(dòng)接軸向著消除偏差的方向運(yùn)到，直至偏差為0。此時(shí)放大器輸出為0使接軸停在設(shè)定的換輥位置上。 當(dāng) ，比例閥A得電；當(dāng) ，比例閥電磁鐵B得電；當(dāng) ，比例閥電磁鐵A、B均斷電，液壓缸停止。,8.8 船艦?zāi)M平臺(tái)電液比

17、例閉環(huán)控制系統(tǒng),1.主機(jī)功能結(jié)構(gòu) 模擬船艦平臺(tái)主要用于室內(nèi)模擬船艦在強(qiáng)烈風(fēng) 模擬船艦平臺(tái)主要用于室內(nèi)模擬船艦在強(qiáng)烈風(fēng)浪下的海上環(huán)境，實(shí)驗(yàn)人員坐在平臺(tái)上的模擬船艙內(nèi)，感受模擬風(fēng)浪的作用，以此來(lái)研究人的身體反應(yīng)及進(jìn)行抗眩研究。該平臺(tái)還可以作為游戲機(jī)使用，使人享受到失重的動(dòng)感刺激。 該平臺(tái)為三個(gè)自由度的框架式結(jié)構(gòu)。由底座、密封艙、液壓缸組成及兩個(gè)特殊的支架構(gòu)成。其工作原理圖如下:,圖8-16 船艦?zāi)M平臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖,1-定量液壓泵；2，7-溢流閥；3-二位三通電磁換向閥；4-壓力表；5，8-單向閥；6-電液比例復(fù)合閥；9-液壓缸；10-位移傳感器；11-冷卻器,2.液壓系統(tǒng)的工作原理 平臺(tái)的液壓

18、系統(tǒng)中，其油源為定量泵1，可同時(shí)向三個(gè)液壓缸9供油，供油壓力有先導(dǎo)式溢流閥2設(shè)定并通過(guò)壓力表4顯示，與閥2遙控口相連的二位二通電磁換向閥3用于控制液壓泵1的升壓與缷荷，單向閥5用于防止壓力有倒灌。驅(qū)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的三個(gè)液壓缸9的油路結(jié)構(gòu)完全相同，各復(fù)合閥6內(nèi)的減壓閥分別用于設(shè)定個(gè)液壓缸的工作壓力，以使個(gè)缸壓力互不影響；,利用復(fù)合閥中減壓閥和電液比例方向閥的特殊通道構(gòu)成對(duì)主節(jié)流口的負(fù)載壓力補(bǔ)償，從而使三個(gè)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度與負(fù)載無(wú)關(guān)，而僅受控制電流的影響，以實(shí)現(xiàn)三個(gè)液壓缸的動(dòng)作同步。工作時(shí)候，只要 給比例控制器輸入預(yù)想的控制電流波形，并用它來(lái)控制比例閥，平臺(tái)就能輸出相應(yīng)波形。兩組溢流閥7

19、與單向閥8構(gòu)成交叉閥組，用于防止液壓缸的雙向沖擊和補(bǔ)油。位移傳感器10用于對(duì)液壓缸進(jìn)行位置檢測(cè)，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)用來(lái)顯示并反饋至計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。冷卻器11用于系統(tǒng)回油的冷卻。,8.9 連鑄機(jī)機(jī)械手液壓系統(tǒng),連鑄機(jī)機(jī)械手是煉鋼連珠生產(chǎn)線上扇形段安裝和維護(hù)的重要設(shè)備。由液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手液壓執(zhí)行元件布置圖如圖8-17所示。 圖中的擺臂升降缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手?jǐn)[臂在585的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，以便將起吊扇形段的吊鉤伸到不同角度的扇形段上。在擺臂角度增大時(shí)，擺臂液壓缸要克服正向載荷，在擺臂角度減?。〝[臂收回）時(shí)，擺臂液壓缸受到負(fù)向載荷的作用，且正載荷和負(fù)載荷的大小均隨著擺臂角度的變化而變化。,8-17 機(jī)械手液壓

20、執(zhí)行元件布置圖,1-卷筒回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；2-減速機(jī)；3-卷筒；4-扇形段；5-機(jī)械手?jǐn)[臂；6-擺臂升降缸；7-吊鉤擺動(dòng)缸；8-插銷缸；9-吊鉤鎖緊缸,8-18 機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理,1-恒壓變量泵；2-安全閥；3-壓力補(bǔ)償閥；4-比例方向閥；5-FD型平衡閥；6-伸縮液壓缸；7-安全閥；8-壓力補(bǔ)償器；9-比例方向閥；10-梭閥；11-平衡閥；12-液壓馬達(dá)；13-制動(dòng)液壓缸；14-減速機(jī)；15-卷筒,擺臂升降缸驅(qū)動(dòng)回路是一個(gè)典型的 擺臂升降缸驅(qū)動(dòng)回路是一個(gè)典型的正、負(fù)載荷隨液壓缸行程變化的液壓控制回路。 擺臂運(yùn)動(dòng)速度還需要根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏任意調(diào)節(jié)，為此，采用比例方向閥4控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度和方向。為

21、了減少負(fù)載隨擺臂角度變化對(duì)比例方向閥閥口壓差的影響，保持油缸運(yùn)動(dòng)速度的穩(wěn)定，在比例方向閥進(jìn)口串聯(lián)了一個(gè)進(jìn)口壓力補(bǔ)償器3；為了克服擺臂收回時(shí)出現(xiàn)的負(fù)向載荷，在液壓缸無(wú)桿腔安裝了FD型平衡閥5；為了實(shí)現(xiàn)擺臂油缸在任意位置可靠停留，在油缸無(wú)桿腔設(shè)置了液控單向閥6；安全閥7用于保護(hù)無(wú)桿腔及其管路。,卷筒驅(qū)動(dòng)馬達(dá)控制回路用于升、降扇形段。 這是一個(gè)典型的由液壓馬達(dá)12驅(qū)動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)控制系統(tǒng)。當(dāng)起吊重物時(shí)，馬達(dá)克服正向負(fù)載，當(dāng)放下重物時(shí)，馬達(dá)承受負(fù)向負(fù)載。 為了調(diào)節(jié)重物（扇形段）的升、降運(yùn)動(dòng)及其速度 ，系統(tǒng)采用了電液比例方向閥9，且在比例方向閥進(jìn)口設(shè)置了進(jìn)口壓力補(bǔ)償器8；為了實(shí)現(xiàn)重物的勻速下降，在重物下降時(shí)

22、馬達(dá)回油口設(shè)置了平衡閥11，該平衡閥直接安裝在馬達(dá)的油口上，具有防止液壓油管炸裂引起重物自由下滑的作用。因?yàn)橐簤汗苈酚捎诟邏憾馔馄屏褧r(shí)，平衡閥中的單向閥可將馬達(dá)回油口可靠關(guān)閉，將重物停留在空中任意位置，避免重物成為自由落體引發(fā)事故。,吊鉤擺動(dòng)缸、 吊鉤鎖緊缸、插銷缸雖然也有負(fù)向負(fù)載，但因其負(fù)載小，動(dòng)作和工況簡(jiǎn)單，采用了液壓傳動(dòng)中的回油節(jié)流調(diào)速方案。 機(jī)械手液壓系統(tǒng)是一個(gè)包含有電液比例控制和普通液壓傳動(dòng)的系統(tǒng)。 系統(tǒng)采用集中供油方案，大泵控制馬達(dá)和擺臂缸（需要大流量），小泵控制其余三個(gè)油缸，油源均為恒壓源。該系統(tǒng)的工況特點(diǎn)是執(zhí)行元件均存在負(fù)向負(fù)載，操作人員根據(jù)需要控制各執(zhí)行元件隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，各執(zhí)行

23、元件不存在同時(shí)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。,8.10 熱軋平整定位輥電液比例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),8-19 平整定位輥液壓系統(tǒng)原理圖,選用帶壓差補(bǔ)償器的比例方向閥3.1和3.2作為主要控制元件，以達(dá)到較高的同步控制精度。比例方向閥便于設(shè)定起停斜坡時(shí)間和速度切換控制，能使輥道起動(dòng)、停止、變速時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，同時(shí)在液壓馬達(dá)的進(jìn)出口間設(shè)置雙向溢流緩沖閥4.1和4.2，能避免液壓馬達(dá)2個(gè)油口的壓力出現(xiàn)異常，吸收系統(tǒng)的沖擊和振動(dòng)，使設(shè)備運(yùn)行更加平穩(wěn)。為解決安裝空間尺寸小與輸出轉(zhuǎn)矩大的矛盾，考慮選用帶行星減速機(jī)的一體化液壓馬達(dá)6.1和6.2作為驅(qū)動(dòng)裝置，尺寸小，驅(qū)動(dòng)力矩大。設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)如圖8-19所示，與其他設(shè)備共用油源。,液壓系

24、統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真 根據(jù)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，可以知道對(duì)于單個(gè)輥道而言，其驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)屬于典型的四通滑閥控制液壓雙向馬達(dá)，控制框圖如圖8-20所示。,8-20 平整定位輥液壓系統(tǒng)控制框圖,液壓系統(tǒng)的階躍響應(yīng)和斜坡響應(yīng)計(jì)算機(jī)仿真曲線如圖8-21所示。從響應(yīng)曲線可看出干擾力矩對(duì)系統(tǒng)輸出影響較小，響應(yīng)時(shí)間、超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間幾個(gè)指標(biāo)均較為理想。調(diào)整KI可使系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速滿足要求。,圖8-21 仿真曲線,結(jié)論 某熱軋廠平整定位輥原電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造后，選用了上述液壓系統(tǒng)，實(shí)踐表明該設(shè)計(jì)元件選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，同步精度高，起動(dòng)、制動(dòng)與運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速方便，基本解決了原驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不足之處。,8.15 矯直機(jī)比例系統(tǒng)設(shè)計(jì),8

25、-22 矯直機(jī)外觀圖,對(duì)金屬塑性加工產(chǎn)品的形狀缺陷進(jìn)行的矯正，是重要的精整工序之一。軋材在軋制過(guò)程或在以后的冷卻和運(yùn)輸過(guò)程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生種種形狀缺陷，諸如棒材、型材和管材的彎曲，板帶材的彎曲、波浪、瓢曲等。通過(guò)各種矯直工序可使彎曲等缺陷在外力作用下得以消除，使產(chǎn)品達(dá)到合格的狀態(tài)。 矯直機(jī)是對(duì)金屬棒材、管材、線材等進(jìn)行矯直的設(shè)備。矯直機(jī)通過(guò)矯直輥對(duì)棒材等進(jìn)行擠壓使其改變直線度。一般有兩排矯直輥，數(shù)量不等。也有兩輥矯直機(jī)，依靠?jī)奢仯ㄖ虚g內(nèi)凹，雙曲線輥）的角度變化對(duì)不同直徑的材料進(jìn)行矯直。主要類型有壓力矯直機(jī)、平衡滾矯直機(jī)、鞋滾矯直機(jī)、旋轉(zhuǎn)反彎矯直機(jī)等等。,圖8-23 矯直機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖,8-24 矯直

26、機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖,這種矯直機(jī)的矯直過(guò)程是：輥?zhàn)拥奈恢门c被矯直制品運(yùn)動(dòng)方向成某種角度，兩個(gè)或三個(gè)大的是主動(dòng)壓力輥，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)作同方向旋轉(zhuǎn)，另一邊的若干個(gè)小輥是從動(dòng)的壓力輥，它們是靠著旋轉(zhuǎn)著的圓棒或管材摩擦力使之旋轉(zhuǎn)的。為了達(dá)到輥?zhàn)訉?duì)制品所要求的壓縮，這些小輥可以同時(shí)或分別向前或向后調(diào)整位置，一般輥?zhàn)拥臄?shù)目越多，矯直后制品精度越高。制品被輥?zhàn)右胫?，不斷地作直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而使制品承受各方面的壓縮、彎曲、壓扁等變形，最后達(dá)到矯直的目的。,8.12 比例技術(shù)在壓鑄機(jī)液壓系統(tǒng)中應(yīng)用,8-25 臥式冷室壓鑄機(jī)外觀圖,臥式冷室壓鑄機(jī)，是壓鑄有色金屬（鋁、鎂、鋅、銅）中小型鑄件的專用設(shè)備。廣泛應(yīng)用于航

27、空、汽車、拖拉機(jī)、電訊電器、儀器儀表、照相機(jī)、家用電器等工業(yè)部門。 該機(jī)主要由合模、壓射、液壓和電氣等部分組成。合型部分采用曲肘擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，開合型平穩(wěn)，速度快，效率高，性能可靠；壓射部分采用壓射、增壓分控的四級(jí)壓射系統(tǒng)，壓射的各項(xiàng)參數(shù)可單獨(dú)調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)單可靠，特別是采用無(wú)浮動(dòng)活塞的內(nèi)置單向閥增壓裝置，使建壓時(shí)間更短，增壓速度更快，完全可以滿足鎂、鋁、鋅、銅等有色壓鑄件的工藝要求。,8-26 壓鑄機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖,機(jī)器液壓部分運(yùn)轉(zhuǎn)原理 1.壓力調(diào)整：油泵輸出壓力油至系統(tǒng)各工作油缸，當(dāng)機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)壓力低于5Mpa時(shí)，高低壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，機(jī)器則以較快的速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到5Mpa時(shí)，JV2打開

28、低壓泵開始卸荷。系統(tǒng)最高壓力為14Ma,由廠方在出廠前設(shè)定完成，不需用戶自行調(diào)節(jié)。 2.機(jī)器的開合型：機(jī)器的開、合模動(dòng)作由電液閥YV1a、YV1b控制。合模時(shí)，電磁閥YV1b得電，壓力油進(jìn)入合型油缸的無(wú)桿腔，進(jìn)行合型，合型油缸的有桿腔的油回油箱。合模終止。開模時(shí)，電磁閥YV1a得電，壓力油進(jìn)入合型缸有桿腔，無(wú)桿腔油回油箱。完成開模過(guò)程。 3.頂出、頂回：鑄件的頂出、頂回由三位四通換向閥YV4控制。YV4a得電，壓力油推頂出缸活塞帶動(dòng)頂出板進(jìn)行頂出，頂出時(shí)間由人機(jī)界面進(jìn)行調(diào)整，相反，YV4b得電，實(shí)現(xiàn)頂回。 4.抽、插芯：本機(jī)器設(shè)兩個(gè)動(dòng)芯和一個(gè)靜芯，抽、插芯動(dòng)作由YV3、YV5、YV6控制。抽、

29、插芯程序按工藝要求選定后，按動(dòng)觸摸屏上的相應(yīng)按鈕，機(jī)器按選定程序運(yùn)轉(zhuǎn)。,5.壓射與壓射回程： 慢壓射和壓射回程由三位四通電液換向閥YV7控制。按“壓射”按鈕，YV7a得電，壓力油自油泵進(jìn)入壓射缸右腔，進(jìn)行慢壓射,同時(shí)YV13得電，快排閥開啟。慢壓射時(shí)由電液換向閥控制油缸供油，壓射活塞桿帶動(dòng)接近開關(guān)觸動(dòng)桿，“快壓?jiǎn)?dòng)”接近開關(guān)SQ9脫離，快壓射閥YV8得電，快壓射閥開啟，壓力油經(jīng)JV11,進(jìn)入壓射缸，進(jìn)行快壓射。金屬液充型，充型結(jié)束后，壓射活塞停止，油腔壓力上升，達(dá)到一定值后，壓射腔壓力繼電器動(dòng)作，電磁換向閥YV11得電，增壓蓄能器的工作液經(jīng)JV13進(jìn)入增壓缸，即進(jìn)行增壓。增壓起始時(shí)間由節(jié)流閥JV13調(diào)節(jié)。按“壓回”按鈕，YV7b、YV10得電，壓力油經(jīng)單向閥進(jìn)入壓射有桿腔，增壓缸回油閥JV14打開，增壓活塞回程，打開內(nèi)置單向閥，壓射無(wú)桿腔接通回油，開始?jí)荷浠爻獭?