关键词： 液压
液压控制（精选十篇）
液压控制 篇1
设计的专用液压机主要由机械主机、液压系统和PLC电气控制三部分组成。机械主机由左、右折弯机构, 压板机构及机架等组成。左、右折弯机构和压板的运动由液压缸驱动。液压系统油路采用集成连接方式, 考虑到左、右折弯的平稳性, 液压系统采用双联泵供油。控制系统选用CPM2A230CDR2D型PLC, 采用PLC控制的优点是结构简单、维护方便、抗干扰能力强等。
2 工作原理
液压系统的电磁铁动作顺序表见表1.专用液压机由两种工作状态, 即自动循环和手动状态。液压系统和电控系统的自动循环工作原理为:接通系统电源后, 按下启动按钮SB1, 泵站电动机启动, 电磁铁YA6通电, 液压系统处于卸载状态。装料后, 按下循环启动按钮后, YA6断电, YA5通电, 压紧缸伸出使压紧板压下, 压紧棒料并压下行程开关ST1后, 完成夹紧工序。同时开始下一工序, YA1和YA3一起通电, 左侧和右侧液压缸同时伸出带动左、右折板同时折弯, 都折到位并压下相应的行程开关ST2、ST3后, YA1和YA3断电而YA2和YA4通电, 左侧和右侧液压缸回缩带动左、右折板同时开始退回初位, 退回到位并压下开关ST4、ST5后, YA2、YA4和YA5断电, 压紧缸回缩带动压紧板快速退回, 压下开关ST0后, 电磁铁YA6通电系统卸载, 完成一个自动循环。工人卸料、装料后, 按下循环启动按钮, 又开始下一个循环。
手动动作可以实现对专用液压机的每个动作的单步运动控制, 以便于对专用液压机工作状况或出现故障时的调整与调试。在生产加工过程中, 很少使用手动动作。
3 设计要求
设计要求如下:
加工原材料为直径12-41.5mm的金属棒料;
产品有3个弯曲段, 要求1次挤压弯曲成型;
适用于十余种不同尺寸和挤压角度形状;加工过程中, 产品表面不能出现压痕;加工生产率要求一次挤压过程中实现5-10根金属棒料同时挤压成型;
生产周期要求一次加工成型时间不超过15S;
系统工作能力可调, 最高综合生产能力达到15000件/8小时;
要求成型的产品有很好的平面度, 每个折弯处的圆弧度要小。
4 控制要求
对所设计的专用液压机的控制要求是:
(1) 要能够实现工作的自动化控制。
(2) 要能够实现单步动作的控制, 以便于专用液压机的调试与调整。
互锁控制要求是:
(1) 在每次自动动作后, 泵站能够自动卸载, 以保证工人装卸工件时的安全。另外, 减小系统的功率损失, 避免液压系统发热过多, 造成液压油液早期劣化, 并能保证泵的使用寿命。
(2) 每当按下自动动作按钮, 系统卸载停止, 折弯机自动循环动作。
5 控制方案设计
5.1 硬件配置
考虑到折弯机的工作不太复杂, 工作相对比较稳定, 安装好后不需要频繁移动机体, 以及经济因素等, 选用PLC的类型为Siemens200CPU226, 有24个输入点, 16个输出点, 属于继电器输出型, 直流24V供电。控制系统控制液压系统液压油的流向, 按顺序实现专用液压机的动作, 并制作电气控制柜。为了缩短工作循环时间, 设计左侧缸和右侧缸同时工作, 在工作都到位后, 又同时缩回。PLC控制系统主要接收主机上的行程开关信号, 通过继电器实现对电磁铁的通、断电控制。
5.2 梯形图
按照上述配置可画出控制系统的梯形图, 进而转换成程序语句。
5.3 控制柜面板上的按钮布置
为了实现控制要求操作, 在控制柜控制面板上设置了一些按钮, 各个按钮的功能是:
(1) 电源按钮。包括1个电动机启动/停止按钮, 1个电源控制按钮和1个急停按钮。并配置2个指示灯, 表示电源是否正常工作。
(2) 手动按钮。包括慢速压紧/松开、左折、左退、右折、右退和卸载7个按钮。
(3) 自动按钮。当系统调整好, 给定电源后, 每按下1次按钮, 可完成1次整个循环自动动作。
(4) 拨位开关。控制柜面板上有2个拨位开关, 分别用来实现手动/自动以及120°/90°左折弯切换。
6 结语
为了实现左右折弯的平稳性, 采用了出口节流调速回路。液压系统采用双联泵供油, 以实现左右折弯液压回路压力和速度的独自调整, 互不干涉。为了减小功率耗损, 液压系统采用了电磁溢流阀卸载回路。研制的专用液压机主机结构新颖, 工作可靠、效率高, 可将不同直径的棒料折成不同形状的产品, 并能实现一次三弯折弯成型, 本文设计的PLC控制系统可靠, 且可靠性高, 性能稳定, 操作方便。
参考文献
[1]刘俊等.基于PLC的液压机控制系统设计[J].机械制造与自动化, 2010.
液压油温控制系统探究 篇2
关键词：单片机;油温自动;控制系统;传感器
液压系统工作时，油液的压力损失、容积损失和机械损失等基本上都转化为热能，使得油液温度升高，特别是在大功率闭式回路的工程机械进行长时间工作时，油液的温升表现得更为明显。科学地进行系统设计，以使油液迅速达到热平衡，并使油温控制在合理的温度范围之内，对保持液压系统良好的工作性能具有不可低估的作用但由于设备在使用一定时间后，系统中的零部件因磨损而使泄漏量增大，从而使损失的压力能转变为热能，同时，风冷系统中冷却器的翅片因粉尘影响而降低散热功能，过滤器堵塞回油不畅，而造成回油管路的背压增高，再加上部分零部件预定功能的失效等，都可导致油液温度打破原有的热平衡状态而上升。当油液温度过高时，①导致油液粘度下降，系统泄漏量增大，从而使系统的容积效率降低，同时，油液粘度的下降，还会使运动副间的油膜被破坏，造成摩擦阻力增大，引起系统发热；②橡胶密封件变形，加速老化失效进程，造成系统的泄漏，而泄漏的产生又将使油液进一步产生温升；③使液压元件中热膨胀系数不同的运动副间的间隙变小或发生卡阻现象，引起动作失灵时，油温每升高9℃，油液的使用寿命要缩短超过同时，油温过高还将?致油液液的气分离命要低，从而同时，油温过高还将导致油液的空气分离压降低，从而产生气穴，致使系统工作性能降低等。所以，在设备工作过程中，对系统的油液温度进行可靠监控，是保证设备正常工作，并具有良好工作性能的有力举措。工程机械中的油温控制装置大多采用油温传感器和油温表配合使用，以进行液压油温的有效显示，但由于其不具备油温的限温控制功能，使得油液温度在超过合理的温度范围之后，因人为因素设备继续运行的情况多有发生，造成设备工作性能的劣化。
由于机械设备的液压系统对于油液的温度有着一定的要求，如果油温过高的话会对系统产生诸如增加机械磨损、密封件老化、粘度下降等问题，因此控制机械设备的液压系统温度具有重要的意义，一般来说机械设备液压系统的油液温度以30到60X3最为合适。目前基于单片机的液压系统已经实现对液压的自动控制，同时显示油温，方便操作人员对油温的数字进行掌握。通过这样的基于单片机的液压系统油温控制系统还可以实现油液的冷却，这样的功能就可以使系统避免因为油温高而产生不必要的损失。
一、基于单片机的液压系统油温控制系统的构成及工作原理
本篇论文中论述的这种基于单片机的液压系统油温控制系统是由油温传感器、信号检测硬件系统、检测软件系统和冷却回路四个部分组成，基于单片机的液压系统油温控制系统是把单片机作为控制器，把温度传感器作为测量元件，把冷却器作为执行装置的温度闭环控制系统。在这个系统中温度传感器与液压系统相连接，另一端则与信号检测硬件系统可以将采集的温度数据与给定值相比较。信号检测的测试硬件系统主要包括单片机、主控电路以及数码显示管三个部分。而在软件检测系统中有一部分安装在主电路中的下位单片机是使用C语言来进行编写的，这部分软件系统主要是用于信号的实时判读，而另一部分用于数据分析的部分则是安装在上位PC机上。通过将传感器测量值与软件系统中事先输入的比较值进行比较，如果测量值大于事先输入的比较值的话，系统就会将指令发送给单片机，之后单片机再发送指令给继电器，接着就可以让电磁阀通过换向来使液压马达进行工作，带动风扇进行转动从而达到为冷却器散热的目的。
二、基于单片机的液压系统油温控制系统的设计开发
基于单片机的液压系统油温控制系统是由硬件与软件两个部分组成的。其中的硬件系统包括了信号检测系统与液压冷却回路。软件系统则是驱动信号检测系统的相关软件。硬件系统中的信号检测系统是通过继电器和液压冷却回路中的电磁铁相连接来构成闭环的温度控制回路的。
1.温度测控系统的设计开发
本文中所说的基于单片机的液压控制系统油温控制系统中的主要硬件采用的是DSI8820温度传感器与AT89C2051的单片机和数码显示管为基本构成部件。其中传感器与微处理器是通过总线连接来实现二者之间的通信，该传感器具有较强的抗干扰纠错能力，同时电路的构造也很简单，它将检测的结果以数字温度信号的形式输出，传送给CPU，在这同时还可以传送CRC校验码。而本文中采用的单片机则具有成本低，便于系统扩展和升级，省电等优点。
单片机向传感器发出温度转换命令，温度转换后单片机对温度进行读取处理，由数码管对温度进行显示，由扫描键盘模块对上限温度进行设定，单片机将检测的温度数值与设定的上限温度进行比较，如果监测的温度值高于所设定的上限温度则制冷系统开始工作。如果检测的温度数值低于设定的上限温度则制冷系统停止工作。本文中描述的基于单片机的液压系统油温控制系统的通过通过循环测量的方式来对温度进行显示和控制。而本系统所用的驱动软件程序则是由C语言编制而成的，选用了KEILC51作为开发工具。
三、结语
本文中基于单片机的液压系统油温控制系统以DSI18820传感器作为测量温度的元件。在本篇论文中基于单片机的液压系统油温控制系统中没有复杂的信号调理电路与A/D转换电路，在进行数据采集监测的过程中具有便捷，抗干扰能力强，精准度高，能耗小等优点。通过本文中描述的油温控制系统可以有效避免因为油液温度过高而产生的损失。
参考文献:
[1]付家才,传感器与检测技术原理及实践[M].北京：中国电力出版社，2008．
[2]刘忠，杨国平,工程机械液压传动原理、故障诊断与排除[M].北京：机械工业出版社，2005．
[3]王瑞丽，李玲琴，孙保生,全自动温控系统在装载机上的应用[J].建筑机械，2008(13)
带钢厂液压剪液压站电气控制设计 篇3
关键词：液压剪,自动打压与卸荷,故障报警
引言
南京钢铁股份有限公司带钢厂(以下简称“带钢厂”)4号液压站原先主要用于给卷取区两条生产线液压剪、五辊张力机、助卷辊、卷取以及拨卷等液压设备提供动力系统。随着带钢厂品种钢的开发和生产节奏的加快,两台液压剪同时剪切所需流量为470L/min;单台液压剪+卷取同时动作所需流量为355L/min;2台卷取同时动作所需流量为240L/min等等,而系统可供总流量为362L/min(泵170L/min+蓄能器40×8×0.6L/min),且2条线共计13台油缸,工作频次较高,蓄能器无法充满,可供油远低于(40×8×0.6L/min)192L/min,因此,系统可供流量低于362L/min,泵站频繁打压,现场时常出现供油不足的情况,生产不能稳定有序进行,设备维护费用高,故障频发。
1 新建液压站方案
经过改造可行性方案分析可以看出,卷取区域液压缸工作状况使用流量较大的液压设备主要集中于2台液压剪油缸,因此从投入成本角度考虑,异地新建独立液压泵站供2台液压剪使用方案较优。在满足系统需要的基础上保持与原液压站设备通用性,以达到尽量利用现有备件,节约成本,所以改造新建泵站参数为:液压泵型号为PV2R3-116型叶片泵,电机型号为Y200L-4,30kW,NXQ-40蓄能器8组,系统流量170L/min,压力5~8MPa,油箱容积为2160L。经测算能满足系统需求并且有较大的富余。
2 电气系统设计实现
2.1 电气实现目标
利用对现有的西门子S7-200PLC硬件系统的扩展和编程,实现可编程控制器对新增液压站系统的电气控制,要求如下:
(1)实现对液压站系统自动打压与卸荷功能,保证液压系统压力维持在5~8 MPa之间。新增液压站系统采用的是“一用一备”两个泵控制,由泵启动按钮启动所选的工作泵后,通过压力继电器检测系统压力,如果系统压力低于5MPa,则工作泵对应的电磁溢流阀得电打压;当压力继电器检测到系统压力高于8 MPa,则工作泵对应的电磁溢流阀失电卸荷。电磁溢流阀依照上述条件循环反复动作,从而保证液压系统压力维持在5~8 MPa之间。泵停止按钮可以实现工作泵停止工作。
(2)在液压站系统自动控制功能无法实现的情况下,系统可通过手动功能实现短时间持续打压状态,保证生产的顺利进行。当压力继电器出现故障时系统将无法实现自动打压与卸荷功能,为了临时维持生产的顺利进行,可以通过人工调整电磁溢流阀的溢流值约在6 MPa左右,并用手动功能实现电磁溢流阀一直处于得电打压状态。但不能长时间工作,以防止电机一直处于过载状态而烧毁。
(3)具有故障检测、报警、查询功能。
该系统具有液压油温高于60℃、液位高于-150mm、液位低于-650mm、吸油过滤器阻塞等故障的指示灯闪烁报警功能,如果发生液位低、开关跳闸等会直接影响到生产的故障信号,将通过网络远程送到主控楼进行声响报警和WINCC报警查询,以便维修人员及时处理故障。
2.2 控制需求分析与硬件设计
PLC新增程序需实现新增液压站自动状态下打压与卸荷功能,手动强制打压以及故障报警功能,设计中对以上控制功能必需的信号进行设置。根据液压站控制功能的特点,主要完成对PLC输入、输出点数的确定,如表1所示。
2.2.1 输入部分
(1)泵与电磁溢流阀控制开关按钮输入信号。用于泵控制的信号有:泵选择开关I2.4选3#泵、I2.5选4#泵,泵启动按钮信号I2.6,泵停止按钮信号I2.7。用于手动状态下强制电磁溢流阀打压的动作信号有:3#泵对应的3#电磁溢流阀3DT手动开关信号I1.3,4#泵对应的4#电磁溢流阀4DT手动开关信号I1.4。
(2)液压系统运行与故障报警信号检测。用于控制系统实现自动打压与卸荷动作的检测元件压力继电器信号:油压高于8 MPa动作信号I2.0,油压低于5 MPa动作信号I2.1。通过主回路交流接触器是否吸合来判断液压泵已运行的信号有:3#泵已工作I3.2,4#泵已工作I3.3。用于液压系统的故障报警检测的信号有:电源开关联锁I1.5,液位高I2.2,液位低I2.3,油温高I3.0,过滤器阻塞I3.1。
2.2.2 输出部分
(1)泵与电磁溢流阀输出控制,3#泵、4#泵的输出控制是由PLC输出点Q5.0、Q5.1驱动继电器控制主回路交流接触器的吸合完成电机运行。3#、4#电磁溢流阀的输出控制由PLC输出点Q5.2、Q5.3驱动继电器控制电磁溢流阀线圈得电动作。
(2)液压系统运行及故障报警指示灯显示:油温高灯显Q4.2、油位低灯显Q4.3、油位高灯显Q4.4、过滤器阻塞灯显Q4.5、3#泵灯显Q4.6、4#泵灯显Q4.7。
通过分析,可以得出程序实现需使用15个输入和10个输出,原液压站使用的西门子S7-200PLC的PLC剩余3个输入和8个输出,所以现有PLC输入、输出点不能满足需求。又查该PLC类型是CPU224 1.22版可扩展7个模块,已经使用了3个模块,还可以再加输入模块EM221和输入输出模块EM223,这样输入点增加到15个、输出点增加到12个,可以满足系统需求。系统的PLC配置示意图如图1~3所示。
2.3 逻辑分析与程序设计
确定系统的硬件设计后,根据液压站系统的控制设计要求,对各个输入、输出的逻辑关系进行分析,完成系统程序的编写。
2.3.1 液压泵启动与停止程序的逻辑分析
液压泵启动与停止程序如图4所示,由泵选择开关选择3#泵或4#泵工作,然后通过泵启动按钮实现泵启动运行,泵停止按钮实现泵停止运行。
2.3.2 液压系统自动打压与卸荷、手动打压等功能实现逻辑分析
液压系统自动打压与卸荷、手动打压程序如图5所示,以3#泵工作分析液压系统的逻辑控制,电磁溢流阀3DT得电实现液压系统的打压控制。在手动I1.3状态下可优先使电磁溢流阀3DT动作,并可在3#泵停止时检测电磁溢流阀3DT回路有无问题。在自动状态下,3#泵必须运行后由压力继电器的油压高、低信号切换控制电磁溢流阀3DT循环动作,实现液压系统的自动打压与卸荷功能。为防止电源开关跳闸后,系统因检测不到油压高的信号一直处于打压状态,在程序控制中加入了电源开关跳闸连锁信号,保证系统在发生电源开关跳闸后一直处于卸荷状态。
2.3.3 液压系统故障的远程声响报警功能及WINCC人机界面的实现
带钢厂4号液压站的S7-200PLC依靠EM277通讯模块通过PROFIBUS网与远端主控楼S7-400PLC相连。这样S7-200PLC的V变量与S7-400的组态输入、输出信号就建立了一一对应关系如下:V4.0<->I128.0、V4.1<->I128.1、V4.2<->I128.1,在S7-400程序中实现远程故障声响报警功能,然后S7-400通过以太网通讯将故障信号送入WINCC系统用于报警记录和查询,如图6~8所示。
2.4 电气主回路设备选型与设计
电气主回路主要是为液压泵的电机运行提供供电系统,由空气开关、交流接触器组成;空气开关实现主回路的短路保护和过流保护,交流接触器用于实现远程控制功能。从设备的通用互换性考虑,新站与旧站使用了同一型号液压泵电机,因此电气设备选型可参考旧站。新增液压站电气主回路图如图9所示。
主回路空气开关:60A×1.3=78A(其中60A为30kW电机估算负载电流,旧液压站30kW电机实测启动电流为60A,工作电流为35A),选额定电流为80A的空气开关,型号为DZ20Y-100/3300 80A,同时主回路交流接触器也相应的选取额定电流为80A,型号为施耐德LC1D80M7C线圈电压220V。
主回路电缆:80A电流必须选取10mm2以上的电缆,故主回路电缆选16mm2铜芯电缆。
2.5 电气控制回路设计
新增液压站电气控制回路图a(如图10所示)包括液压站各种检测输入信号和PLC输出点驱动继电器用于控制3#泵、4#泵工作的交流接触器线圈。为了输入检测信号的稳定可靠故柜外现场采用220V电源,进入柜内经过220V继电器线圈隔离,再采集继电器触点动作信号送入PLC输入点,避免控制柜外线路接地引起控制柜内PLC输入端电源故障。新增液压站电气控制回路图b(如图10所示)是PLC输出点驱动继电器直接控制电磁溢流阀工作,其电磁溢流阀线圈由单独24V电源模块供电。从方便故障处理的方面考虑,继电器选用可插拔式,其继电器底座型号为欧姆龙MY4IN-D2,继电器型号为欧姆龙MY2NJ,220V或24V。
3 实际应用与改进方法
该设计电路实施应用于实际生产以后能满足生产的控制需要,但也遇到了一些难题。由于液压剪剪切时所需的流量大,常常使系统压力瞬间降低到5 MPa以下,导致压力继电器的低压点不动作、系统不打压的故障发生。通过现场观测发现,当系统压力从油压高点8MPa不打压后如果液压剪剪切3次,系统的压力将降低至4MPa左右。为此在程序中增加了液压剪从油压高信号动作后剪切计数3次发一个自动打压的脉冲信号,以防止压力继电器低压点失灵后引起系统不打压故障的发生。经过程序的改进后未再发生系统自动控制中不打压的故障,从而通过软件控制解决了硬件故障的难题。程序如图12所示。
另外,考虑到延长继电器的使用寿命和提高电气回路的可靠性,所有继电器触点由原来单独使用改为双并后使用。
4 结束语
经过3年多的运行情况表明,该系统实现了新增液压站电气自动控制的目标,满足了生产的实际需求,减少了新增电气柜成本投入,达到降本增效的初衷。同时在电气回路设计的可靠性、经济性以及出现故障时可以灵活处理问题等方面积累了宝贵的经验。
参考文献
[1]仲明振.电气传动自动化技术手册(第3版)[M].北京:机械工业出版社,2011.
关于液压油的污染与控制分析 篇4
液压油是液压机械的血液，具有传递动力、减少元件间的摩擦、隔离磨损表面、虚浮污染物、控制元件表面氧化、冷却液压元件等功能。因此液压油是否清洁，不仅影响液压系统的工作性能和液压元件的使用寿命，而且直接关系机械能否正常工作。液压机械的故障直接与液压的污染度有关，因此控制液压油污染是十分重要的。
一、液压油污染物的来源
1、固体污染物：来自液压系统的管道、液压元件如液压缸，胶管、泵、马达、阀、液压油箱等，在系统使用前未冲洗干净，在液压系统工作时，污染物就进入到液压油中。
2、外界侵入的污染物：外界的空气、水、灰尘、固体颗粒，在液压系统工作过程中，通过液压缸活塞杆、胶管接头、液压油箱、空气滤清器等进入液压油中。
3、内部生成污染物：液压系统组装、运转、调试及液压油变质也不断产生污染，直接进入液压油中，如金属和密封材料的磨损颗粒，吸油、回油滤芯脱落的颗粒和纤维，液压油因油温升高、氧化变质而生成胶状物，吸油管路密封不严造成吸入空气等。
4、维护、保养、维修中造成的污染：在设备正常维护保养中更换滤芯和液压油、清洗油箱，维修拆装液压缸、阀等等也会使固体颗粒、水、空气、纤维等进入液压油中。
二、污染带来的各种危害
通常液压机械所用的液压油，均由于使用与管理的不当，常使可继续使用的油视为废油，不但造成无谓的浪费，增加了维护成本，更造成环境的污染。液压油长期在高温高压中使用，本身会因为氧化作用产生积碳与油泥，并且因机械运转产生具有磨损性的颗粒杂质，再加上周遭环境尘埃污染及水分的侵入等原因，使油质逐渐污染而劣化，而污染劣化的液压油在机械中运转，会使阀件的移动不顺畅，影响机械的精确度、稳定度，产生不良的故障严重时更造成堵塞使之停机停产，长时间更磨损机械、活塞环、轴承、油路阀门及零配件等。造成漏油，减少机械使用的寿命，从而增加了大额的维修费用及生产成本。
1、液压系统中，固体颗粒污染会导致：加剧液压元件的表面腐蚀和磨损，增大泄露量，油温升高、压力降低、效率低、响应慢、不稳定、改变运动方向，运动速度减低，承载能力下降，阀芯卡死，烧毁电磁线圈。
2、液压系统中，水污染会导致：油变质（如添加剂析出及油的氧化），润滑油膜变薄，腐蚀并加速金属表面疲劳失效，低温产生冷却、淤塞运动元件，绝缘油的绝缘强度降低。
三、液压油不是消耗品
以往大家都误以为液压油使用一段时间后就会没有粘性而需要更换，事实则不然，它是由于受到污染而用手触感时没有了新油的润滑度所致。因此油只是用脏了——而不是用坏了，只要能够把油中污染物除去则油完全还是好的，可以继续使用，无需更换。
其实，要从根本上解决液压清洁度的问题，光靠换油解决不了，因为即使抽光液压系统油箱的油，但仍然有30％以上的旧油存在液压系统中，当新油注入后，必然受到系统里残留旧油污染，从而大大降低液压油清洁度，因此换油是解决不了提高清洁度的问题，只有在液压系统操作的同时选择超微过滤装置，进行循环过滤，才能从根本上提高液压油的清洁度。
四、液压油污染的控制
从污染对液压系统的危害中可以看出，必须加强对液压油污染的控制，保证液压系统正常工作。
预防重于治疗，如：在机械运转中过程中使用超微过滤装置，随时将油中污染物清除，长期保持液压油在液压系统中高清洁度运转，那自然就减少了由于油污染所造成的各种弊害，产生预防的效果，增长了液压机械及液压元件的使用寿命，降低了机械故障率。从而达到节约能源，降低成本之目的。
1、控制和减轻固体颗粒污染，过滤是保持液压油清洁行之有效的方法，根据液压元件对污染的敏感度，选择不同精度的过滤器，定期更换滤芯，保持液压油的清洁（德国KLEENOIL超微过滤装置精度可达1微米）
除雪机的设计及其液压控制 篇5
关键词：除雪机；液压传动；电磁控制；避障
中图分类号：U418.3+26 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）11-0040-03
我国北方地区降雪期较长，降雪量较大，道路积雪严重影响人们的正常生活。目前，公路及机场使用的除雪机大多是国外进口的，价格比较昂贵；而国内生产的除雪机存在雪扫不净、比较笨重、不能避障（容易破坏道路上的减速带）等问题，亟需设计研发一种小型化高效化、经济实用型的除雪机。为此，设计一种以63.75 kW（50马力）拖拉机为配套动力的除雪机，拖拉机前面装有绞龙集雪装置，先把雪集在一起，然后使用离心式扬雪机构把雪扬到路边或大货车上，路面剩余的10 mm厚积雪被后面倾斜30°的毛刷扫向路边。
1 除雪机的整体结构
1.1 整体结构
大型除雪机的扫雪幅度较宽、工作效率较高，但体积较大、制造成本较高，且需要占用其它车道，容易造成交通拥堵，因此只适合在大型广场作业。
设计的除雪机采用拖拉机背负式，对拖拉机利用率较高，制造成本较低；宽度2.4 m，能够有效降低对道路上其它车辆的影响；采用电磁控制，所有控制开关按钮装在驾驶内，操控简单，环境舒适；由拖拉机提供前进动力，拖拉机后输出轴720 r/min，输出轴通过齿轮箱增速带动液压泵，液压输出为扬雪机构等提供动力。在液压传动中采用24V的液压电磁阀控制。除雪机的结构组成见图1，悬挂毛刷机构的结构见图2。在图2中，V带轮7与V带轮9的传动比为1︰3，V带轮7通过联轴器带动液压泵工作。
除雪机前置机构通过前悬挂固定装置与拖拉机挂接，其后置机构通过三点悬挂挂接在拖拉机后悬挂装置上。拖拉机动力输出轴通过万向节传动轴输出动力到变速箱，变速箱花键通过万向节传动轴连接花键轴，花键轴右端装有链轮，通过链传动带动尼龙钢丝毛刷筒左视顺时针方向转动。除雪机后置的结构见图3。
液压泵通过液压管将动力传递到除雪機前置装置，带动集雪机构的液压马达、扬雪机构的液压马达转动及控制集雪扬雪机构升降液压缸伸缩。除雪机前置机构的侧面见图4。
1.2 工作原理
液压马达顺时针转动带动锯齿状集雪绞龙，集雪绞龙把积雪切割粉碎并从左右两边向中间运动，集雪由扒雪板扒向扬雪机构；扬雪机构中的液压马达带动扬雪转子片以700 r/min的速度转动，扬雪转子产生的气流把粉碎雪吸进扬雪机构；在扬雪转子的带动下，雪粒产生离心运动通过扬雪口扬出去。经过前置除雪机构除雪后，路面上仍存有的20 mm厚积雪，由后置除雪机机构的尼龙钢丝毛刷扫向路边。
2 液压传动设计
液压传动技术的传递功率大、结构简单、体积小、易于实现无级调速和过载保护，被广泛应用于收获机械的操纵、转向、驱动系统，大大提高机械的作业效率、安全可靠性、舒适性、适应性，成为代表其技术水平的主要标志之一。电磁液压系统的结构见图5。
2.1 液压系统元部件主要参数
液压泵CBD-G5100排量100mL/r，额定转速
2 100 r/min，额定压力25 Mpa。液压马达的规格参数见表1。
2.2 液压管的选用
从液压泵到液压马达之间的液压管，选取内径19 mm、耐压30 Mpa的油管，适配接头螺纹为M301.5。
发动力的动力有一半提供给液压泵，所以液压泵的输入功率psr=18.375 kw；液压泵的输出功率psc=pstη=14.7（kW）；液压泵的最大排量为q泵=vnηv=189 L/min；液压马达的流量为q马达=250×308+100×700=147（L/min）。
液压泵的输出功率大于2个液压马达所需功率，液压泵输出流量大于2个液压马达的流量之和。2个液压马达的扭矩都能满足除雪机构所需扭矩。
3 电磁控制及避障电路设计
电磁控制系统的电源为拖拉机自带的发电机机铅酸蓄电池，其电压为12 V，通过逆变器升压到直流24 V。电磁阀及电动机都是直流24 V电压，电路图如图6所示。
启动除雪机，闭合前置机构下降开关，控制液压主回路的两位三通阀控和控制液压缸的三位四通电磁阀动作，前置机构下降到适当位置，触动前置机构下降限位开关，常闭开关打开，控制液压主回路的两位三通阀和控制液压缸的三位四通阀断电，前置机构停止下降。然后，闭合扬雪机构启动开关和集雪机构启动开关，分别控制扬雪马达和集雪马达的两位两通液压电磁阀动作，扬雪马达和集雪马达转动，调节拖拉机的后悬挂升降系统，使后置机构到合适位置，拖拉机在前进中完成除雪作业。当前面有减速带等障碍物时，触动避障开关触动和紧急停车开关，前置机构向上提升，拖拉机离合分离刹车制动。人工复位后继续作业。
除雪作业完毕后，关闭扬雪集雪机构启动开关，闭合前置机构提升开关，使前置机构提升到合适位置，断开提升开关。提升后置机构，关闭除雪机。
4 结语
设计的除雪机结构简单，连接紧凑，采用机电液一体化技术，由电气系统控制液压系统，用液压系统控制机械系统。除雪机运行中碰到障碍，机械部分反馈到电气控制系统。机电液一体化技术使除雪机机构更简单，液压系统的整体结构趋于自动化，提高除雪机的工作效率、可靠性和稳定性，具有操控简单、除雪效率高的优势。
文献参考
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[2] 吴书琴，李乔非，刘学斌，等.钢丝排刷式扫雪机研制[J].机械工程师，2010（3）：43-44.
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Abstract： For the existing problems of domestic snowplow， such as not clean， heavy and can not avoid obstacle， a kind of small size， efficient， economic and practical snowplow was designed.This paper expounded the structural composition and operating principle of the design of snowplow， and introduced the principle of hydraulic drive and obstacle avoidance mechanism by electromagnetic control， which provided suitable machines for raising efficiency of snow removing.
Key words： snowplow； hydraulic transmission； electromagnetic control； obstacle avoidance
液压控制 篇6
1. 油箱结构
全液压推土机油箱箱体由钢板焊接而成,其上部设有呼吸器、滤网、吊环、油箱盖,底部设有放油阀、安装座,前部设有吸油法兰、回油法兰、油位计,箱体内腔设有回油管路、加强筋等。全液压推土机油箱结构如图1所示。
2. 污染原因
油箱内腔在制造和装配过程中可受到多种污染,通过调研分析,我们找出了造成油箱内腔污染的4种主要原因:
一是在焊接过程中,由于过程控制不严格,焊接后油箱内腔的焊渣、焊豆等杂质较多且难以清理,给油箱内腔造成较大污染。
二是油箱局部结构存在设计缺陷,例如没有预留出气孔,在酸洗、磷化及电泳等工序过程中,其内腔顶部容易产生“憋气”现象,“憋气”面积可达油箱内顶板面积的1/5以上,“憋气”部位可产生锈蚀,由此可导致液压油污染,如图2所示。
三是油箱在焊接、磷化、电泳、清洗及装配等工序之间周转时,没有对其各油口和法兰接口采取有效防护措施,使杂物进入油箱内腔,造成污染。
四是组装油箱时,现场环境不能保证箱体内腔及油箱零部件保持清洁状态。例如现场粉尘比较严重且控制不到位,滤网等零部件直接放到地面上,或暴露于有尘土的空气中,由此给油箱内腔造成污染。
3. 污染控制措施
为减轻油箱内腔的污染,保持其内腔清洁,我们针对造成油箱内腔污染的主要因素,研究并采取了4项控制措施,如下所述。
(1)改进焊接工艺
调整焊接方法及参数原采用CO2体保护焊焊接油箱,具有成本低、生产效率高、抗裂性能好等优点,但存在焊接飞溅大、焊缝成形差、清理飞溅困难等缺点,因而不能用于油箱内腔的焊接。现采用Ar-CO2混合气体保护焊焊接油箱,可在较大程度上减少焊接飞溅,提高焊缝成形质量。新设计制定的油箱焊接参数如附表所示。
控制组对间隙根据生产经验,我们将油箱箱体钢板组对间隙控制在0.5mm以内,这样可有效减少焊接过程中在箱体内腔产生飞溅物。油箱箱体钢板厚度通常为4～5mm薄钢板,原采用普通等离子或火焰切割下料,下料精度偏低、直线度难以保证,容易造成组对间隙偏大。为此,我们采用激光或精细等离子数控机床下料,可提高下料精度。采用专用的快速定位夹紧组对焊接工装,以保障钢板组对焊接质量。组对焊接工装及焊接效果如图3所示。
调整焊接顺序将原来先组对焊接箱体后焊接附件,调整为先焊接附件后焊接箱体,以防止焊接附件过程中焊渣、焊豆进入箱体内腔。在组对焊接完每1组板件之前均涂刷防飞溅液,在焊接面板时封闭该面板上的各油口。此外,在每道焊接工序完成后,用吸尘器清理焊渣、焊豆,以使箱体内腔保持清洁。
增设焊前磷化工序油箱组焊前,对已经下料、校平、成形的板材进行磷化脱脂处理,以清除板材表面的油污和锈渍。板材磷化后,其表面形成的磷化膜,可在短期内保护板材不锈蚀,可在板材转运、箱体焊接等工序为钢板提供有效防护。
(2)箱体上增设通气孔
为了避免油箱酸洗、磷化及电泳过程中因“憋气”产生锈蚀,在箱体容易产生“憋气”的部位增设通气孔(工艺孔),如图4所示。在油箱组装时,采用安装螺塞的方式将该通气孔进行密封。
(3)清理和防护
抽查装配现场油箱时,经常发现箱体上法兰盘、吸油管的机加工面存在毛刺。为保证箱体内部清洁,箱体及其内部的机加工零件,均要进行严格打磨清理,以便清除毛刺。为避免转运过程中磕碰、划伤油箱及沾染污物,我们制作了油箱专用转运架,并采用磁力板或胶带对油口进行封闭,如图5所示。
(4)改善组装现场环境
在组装油箱前,用专用工装、设备吸除箱体内腔的杂物及灰尘,使用煤油对箱体内腔进行清洗,以保证箱体内腔的清洁。整个组装过程选择封闭无尘环境,油箱零部件要放置在覆膜保护的备料盒中,装配前还要对工件安装面进行擦拭。严格控制O形密封圈的装配过程,制作专用锂基润滑脂注射工具,将润滑脂精确均匀地注入到法兰面凹槽中,避免润滑脂从装配面进入箱体内腔,造成液压油污染。
4. 控制效果
液压控制 篇7
汽车防滑控制系统最初只是在制动过程中防止车轮被制动抱死, 避免车轮在路面上进行纯粹地滑移, 提高车辆在制动过程中方向稳定性和转向可操纵性, 所以被称为防抱死制动系统 (Anti-lock Brake System) , 简称ABS。随着对汽车性能要求的不断提高, 防滑控制系统的功能进一步得到完善和扩展, 不仅能够在制动过程中防止车轮发生抱死, 而且能够在驱动过程中 (特别在起步、加速、转弯等过程中) 防止驱动车轮发生滑移, 使汽车在驱动过程中的方向稳定性、转向可操纵性、加速性能等也得到提高。驱动过程中防止驱动车轮发生滑移的控制系统被称为驱动防滑控制系统 (Acceleration Slip Regulation) , 简称ASR。汽车防滑控制系统就是对防抱死制动系统和驱动防滑控制系统的统称。随着汽车工业的迅速发展, ABS基本成为汽车必装装置, 如果汽车装备了驱动防滑控制系统, 就能充分利用驱动车轮的最大附着力, 使汽车获得更大的驱动力, 从而提高汽车的加速性能和爬坡能力。虽然汽车防滑控制系统作为选装装置, 预计不久的将来汽车防滑控制系统在汽车上将会得到更广泛的应用。在国外技术封闭的情况下, 发展我国自己生产的防滑控制系统也变得更为迫切。经过二十多年的改革开放, 我国的经济、技术获得了飞速发展, 尤其是电子技术和计算机技术的发展更是日新月异, 这就为自主开发设计汽车防滑控制系统 (ABS+ASR) 电子控制单元 (ECU) 提供了契机和可能。由于目前拥有自主知识产权的驱动防滑控制系统的自主增压液压控制单元仅江苏黄海汽配股份有限公司生产, 而对发动机进行控制还存在不少问题, 牵涉的因素较多, 本电子控制单元 (ECU) 设计所指汽车防滑控制系统是指拥有自主知识产权的防抱死制动系统 (ABS) 和驱动防滑控制系统中的电子差速锁 (EDS) 。
2 汽车防滑控制系统控制原理
汽车防滑控制系统控制原理如图1所示, 从动轮是随动轮不存在驱动打滑的情况, 故从动轮只保存原有的ABS功能, 车辆制动时电控单元 (ECU) 通过车轮速度传感器不断检测车轮转速信号, ECU若发现某一车轮有抱死趋势, 则控制相应回路的增压阀关闭, 车轮制动器上的制动压力保持不变 (保压阶段) 。若在此情况下, 车轮仍有抱死趋势, ECU将会控制减压阀打开, 进入减压阶段。之后, 在车轮抱死趋势消除以后, 减压阀关闭, 增压阀打开, 制动回路重新进入升压阶段。如此通过增压阀、减压阀的不断调节实现增压—保压—减压实时控制制动管路的压力, 以防止车轮抱死, 从而保证车辆的制动稳定性和方向的可操纵性。驱动轮除具有制动时ABS的功能外增加车辆起步或低速时防滑驱动功能, 图1中ECU若发现车辆起步出现车轮加速打滑 (空转) 达到一定程度时, 则控制常通阀关闭, 常断阀打开, 回流泵工作, 这时制动液经打开的常闭阀提供制动液给回流泵, 制动管路主动增压后经阻尼器到达轮缸, 因为常通阀关闭与制动总泵隔离, 压力不能经总泵回油, 只能经增压阀到达轮缸, 从而能够在制动总泵没有压力的情况下, 轮缸有压力控制车轮打滑, 车轮打滑控制完成、车辆的行驶状况恢复正常后后, 恢复常通阀、常闭阀、回流泵常态, 当车辆制动时发挥正常情况下的ABS防抱死制动功能。
3 电子控制单元 (ECU) 设计
3.1 核心部件采用双CPU结构
CP U是E CU的控制核心, 所有的输入信号、输出信号最终都是由CPU来接受、处理和发出, CPU的处理速度和性能直接影响E C U的整体性能, 它担负着极大的运算任务, 要进行车轮线速度、初始速度、滑移率、加减速度的运算以及电磁阀的开启控制运算和监控运算。另外, 它要分析各种输入信号并根据设置的程序准确的发出控制信号。因此, 对ECU这一个典型的单片机控制系统, 要求CPU必须具有高度可靠性和安全性, 双CPU结构的电子控制单元不仅减小了单个CPU的任务负担, 增加了ECU的实时反应能力和响应速度, 更使ECU的自我诊断能力大大加强, 双CPU之间可以对彼此的工作状态进行互相监控, 以保证两个CPU都不会程序跑飞, 从而保证E C U可靠工作。
87C196KC20是Intel 96系列中一种高性能的单片机, 具有足够的处理速度、适当的I/O接口、功耗低、良好的抗干扰性和极高的实时处理能力。如图2所示, 同时支持软件、外围芯片、开发系统都容易得到。它的RAM多达512字节、具有8路A/D转换器, 这正是汽车防滑控制系统控制所需要的。此外, 还具有一下特点:
●16位监视定时器
●16位普通定时器
●16位捕获定时器
●动态配置总线宽度
●全双工串行口
●高速I/O子系统
在设计中87C196KC20作为主CPU负责汽车防滑控制系统的绝大部分任务, 包括系统输入信号处理、逻辑门限值控制算法的实现、电磁阀驱动和系统检测。轮速传感器信号经滤波后接入高速输入引脚HIS, 这是防滑控制系统唯一的直接信号输入。87C196KC的输出引脚通过功率器件驱动电磁阀和回油电机。同时87C196KC还接收电磁阀动作的反馈电压, 以监控电磁阀的工作情况。
89C51是Atmel公司生产的一种与Intel公司51系列相兼容的产品, 具有4K字节的重复可编程快闪存储器。如图3所示具有一下特点。
●128字节的RAM
●32根I/O口线
●6个中断源
●两个16位计数/定时器
在设计中89C51作为从CPU, 相对而言, 89C51的任务较轻, 主要起系统监控作用, 它通过与87C196KC的串行通讯, 随时检测196的工作情况, 一旦检测到196工作异常, 便立即切断电磁阀供电, 恢复常规制动, 保证安全;另外89C51还起着故障代码储存以及与故障诊断仪通讯的作用。
3.2 电磁阀的驱动和检测
电磁阀的驱动就是对液压控制单元进行操作, 由于汽车防滑控制系统控制的特殊要求, 其电磁阀的响应必须是毫秒级的, 从而要求电磁阀线圈中的电流很大, 以保证电磁阀的开启和关闭时间。这里该模块的主要器件选用了双通道的高端功率驱动元件B T S6 2 1, 它是英飞凌公司的产品, 具有完善的保护功能:
●过载保护、过热保护
●防静电和快速自消磁功能
●反向电压保护
●过电压保护、欠电压保护功能
●短路保护、限流保护
●自诊断功能
BTS621所具备的这些功能基本保证了电磁阀驱动的可靠性。驱动电路如图4所示, 但汽车的工作环境非常恶劣, 因为汽车震动、电磁阀的接口连接不紧或者由于电磁阀线圈烧坏等而发生断路, 如果不能及时报警, 则ABS执行就会发生故障, 故设计了电磁阀检测电路, 该电路在通电后一直工作, 即使在汽车行驶过程中也能检测到故障的存在, 这种检测是动态的、实时的。
3.3 电机的驱动和检测
电机如果不能正常工作, 汽车防滑控制系统也不能发挥防抱死和驱动防滑功能, 故也精心选用驱动芯片和设计检测电路, 并进行动态检测。电机驱动芯片选用Intersil公司生产的N沟道增强型功率场效应晶体管, 它是一种高性能的MOS广泛应用于电机驱动、继电器驱动电路中。他可以保证在承受超大功率的情况下雪崩击穿。其开启时间小于13ns, 关断时间小于29ns。
驱动电路如图5所示。
3.4 电源监控模块
单片机程序的执行, 是从复位开始的, 单片机复位之后, 各个寄存器及端口恢复到默认值, 程序计数器自动装入程序的默认起始地址, 开始执行程序。所以复位电路也是电路的重要组成部分, 考虑到ECU要在极其恶劣的条件下工作, 在极限的情况下, 就有可能跑飞, 而使其控制失效。导致ABS控制失效, 这是非常危险的。而且, 汽车上的电源比较糟糕, 尤其是现在汽车上电控装置越来越多, 空调、发动机等都会对电源产生较大影响。不仅电压变动范围大, 而且混杂有大量干扰信号和尖峰脉冲。如果电源质量差, 会明显影响电子器件的正常工作, 导致ECU和汽车防滑控制系统产生误动作。因此电源管理模块的性能十分重要。选用IMP708芯片, IMP708是由IMP公司生产的具有低功耗、对电源进行监测和管理功能完善的集成芯片。在上电、掉电和管理期间都会产生复位操作。可以进行手动复位, 而且各有一个高电平和一个低电平的复位信号, 这些正好地满足了89C196KC和89C51的要求。
3.5 双CPU通讯电路
C PU之间的通讯是采用双C P U必然要面临的问题, ECU中的两个CPU担负着各自的控制任务, 独立地完成既定的功能, 在一个CPU出现问题时, 另一个CPU应该能够迅速清理现场, 恢复汽车常规制动。但是俩个CPU之间又是相互合作的关系。它们之间有一些数据是必须经过交换之后才能正常的作出控制动作。
3.5.1 C P U之间的数据传输
在单片机87C196KC和89C51中都有一个标准的串行口, 双CPU之间的联络通过它来实现数据串行传输。正常情况下, 双CPU之间进行必要的数据交换, 如主CPU当前的工作状态、命令信号、握手信号等通过双CP U之间的数据传输传送到从C PU中, 而从CPU当前的工作状态、故障信号、握手信号等通过双CPU之间的数据传输传送到主CP U中, 在一个C PU出现故障而不能正常工作时, 则另一个CPU不能接受到握手信号, 在经过确认之后, 把有故障的CPU复位, 这样就使得ECU的自我诊断能力大大加强。
3.5.2 C P U之间的逻辑通讯
在电控单元中, 有一些重要的部件是受两个CPU同时控制的。只有他们同时同意时, 部件才能工作。如控制电磁阀的继电器, 两个CPU都可以把他关闭, 也就是说, 当某一个CPU发现故障时, 或者有其他回复常规制动的必要时, 都可以切断电磁阀电源。为了减少两个CPU之间的频繁交流而增加CPU的开销。利用外接可编程逻辑器件, 实现端口逻辑通讯。如图6所示, 本E CU选用的是达林顿管矩阵ULQ2003L。
ULQ2003L达林顿管矩阵由美国德州仪器公司生产的高电压、大电流达林顿晶体管矩阵。包含有7对NPN达林顿管, 兼容TTL和CMOS电路。
3.6 线路板的设计
线路板采用国际流行的双面印制电路板, 设计软件是Protel99, 线路板布置过程中, 为减少电磁兼容性方面的问题, 提高系统的可靠性, 着重考虑以下几点。
●尽量将大电流器件和小电流器件分开, 地线也分开设计, 最后利用磁珠的特性连接共地。
●采用模块化设计, 各个功能模块单独放置, 这不但有利于消除电磁干扰, 也便于进行电路检查、改进设计、优化结构。
●地线和电源线尽量加粗, 在空的位置上用电源线或地线填充, 以消除信号的不必要波动。
●将互相关联的器件尽量靠近布置。
●为了尽可能缩小ECU的体积和重量, 提高生产率和可靠性。所有器件全部采用表面贴片元件。
4 结语
上面的电路是设计中主要部分, 此外, 还设计了轮速输入处理电路、故障报警电路、故障码存储和读取电路等其它电路。由于涉及太多的细节, 在这里不再一一说明。总体上经过试制和装车运行后, 本设计汽车防滑系统电控单元较好地实现了其控制功能, 正如ABS基本成为汽车必装装置一样, 虽然现在汽车防滑控制系统还很少或仅作为选装装置, 目前也还没有自主知识产权的汽车防滑控制系统, 但相信不久的将来自主知识产权的汽车防滑控制系统在汽车上将会得到更广泛的应用。
摘要：本文阐述了汽车液压防滑控制系统构成、控制原理、电子控制单元的设计, 核心部件采用双CPU结构, 通过相互通讯保证程序的正常运行, 通过相互监控保证制动的稳定性。此外, 电磁阀、电机的驱动和检测、电源监控模块等电路共同组成本电子控制单元, 通过装车运行, 证明了本防滑控制系统双CPU电子控制单元设计的成功。实现了防抱死制动系统 (ABS) 和驱动防滑控制系统中的电子差速锁 (EDS) 的功能。
关键词：汽车防滑控制系统,ABS与ASR,电子控制单元,双CPU
参考文献
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液压控制 篇8
液压控制技术在工程机械的发展中应用是十分普遍的, 在进行液压系统设计的过程中, 一个工作部件的启动是需要有多个步骤和多个元件的相互配合和支持的。在液压系统的内部, 因为多个因素使得整个系统的对个元件不能实现同时工作, 这个时候, 液压同步控制系统就逐渐发挥出了其自身的优势。液压系统在这一过程中会对回路进行控制, 这样就可以实现不同元件的同时运行。
2 液压同步在摊铺机中的应用
2.1 摊铺机找平控制系统
在摊铺机的两侧要分别设置两个完全一致的液压油缸, 液压油缸和左右两侧的熨平板的牵引壁必须要紧密的连接在一起, 系统会将传感检测到的一些偏差信号转变成一种电信号, 同时还要通过驱动电路来对液压电磁换向阀门的闭合和断开进行控制, 通过两个液压油缸来使得牵引壁的牵引点发生移动, 这样也就对熨平板的仰角进行了一定的调整, 从而使得误差能逐渐的减小, 这样也就使得偏差呈现出逐渐减小的趋势, 从而使得系统运行的过程中可以更加的顺畅。在这一控制系统当中, 一定要保证两个找平的油缸有相同的精度, 同时两个油缸所能承受的负荷也要大体相同。
经过对应用情况进行综合的考量之后, 在设计找平控制液压系统的过程中, 应该采用分流集流阀来保证两侧的找平油缸保持在同一个运行状态当中, 这样也就使得两个油缸在承受不同荷载的时候也能够实现同等运行这一功能。
此液压同步控制回路包含有分流集流阀、电磁换向控制阀、液压锁以及两找平油缸, 系统中的压力油经过分流集流阀后按照相等流量一分为二, 经过电磁换向阀和液压锁进入油缸, 通过油缸控制熨平板牵引臂的上升下降动作。采用分流集流阀的同步回路适合用于实现两油缸在负载相差较大的同步, 同步精度可达2%~5%, 该同步回路的同步精度完全取决于分流集流阀。
2.2 摊铺机振捣控制系统
振捣系统是熨平板当中不可或缺的一个部分, 它在实际的应用中主要是通过马达驱动偏心轴, 在偏心作用力的影响下实现整个系统的上下振动, 这样也就实现了对材料的有效预压。如果是伸缩式的熨平板, 其主要结构大体可以分成三个部分, 一个是主段, 一个是左伸缩段, 一个是右伸缩段, 在每一段的熨平板振捣机选择上都应该选择液压马达驱动, 同时振捣的频率也可以以无级调节的形式存在, 在系统运行的过程中, 一定要保证三个部分振捣的频率相同, 这样才能保证隔断摊铺路面在摊铺的密实程度方面无较大差异。
液压伸缩式摊铺机振捣控制系统, 采用一个柱塞变量泵和4个柱塞马达组成的闭式液压系统, 4个振捣马达完全相同, 有2个马达安装在左右主熨平板振捣轴上, 左右主振捣器通过万向联轴器进行刚性连接, 故左右主振捣频率完全同步;另2个振捣马达分别安装在左、右伸缩段熨平板的振捣轴上, 采取左主振捣马达与左伸缩振捣马达串联, 右主振捣马达与右伸缩振捣马达串联, 实现左主段与左伸缩段、右主段与右伸缩段分别同步。因此, 能够满足整套熨平装置各段振捣频率同步。振捣系统采用该同步回路, 影响其同步精度的主要因素为马达的泄露。
2.3 摊铺机振动控制系统
摊铺机振动系统和震动系统是非常相似的, 它也是熨平板的主要构件之一, 这一构件的主要作用就是通过马达驱动震动偏心轴, 这样也就使得其出现偏心激振率, 这样也就实现了对摊铺材料的压实, 这一系统主要由三个部分组成。一个是主段, 一个是左伸缩段, 一个是右神缩段, 每一段的熨平板在振动的过程中都要使用液压马达驱动, 同时振动的频率可以实现自动化的调节, 在振动操作的过程中要保证三者的振动频率在同一个水平, 这样才能保证不同地点的密实程度保持高度的一致。
伸缩式熨平板的振动控制系统主要分成两种形式, 一种控制系统和振捣控制系统是完全相同的, 而另一种是采用了节流同步回路的系统, 这种系统通常采用了一个泵三马达的却东方式, 在三个主体部分分别安装一个齿轮马达, 这样也就形成了一种直接驱动的方式, 在三个之路上都要设置一个节流阀, 这样也就使得三个马达的运行水平相差不多, 振动的频率和幅度也在这一过程中实现了统一。
2.4 摊铺机熨平板升降控制系统
在摊铺机后墙板两侧分别设置有一个液压油缸, 用于实现对熨平板的提升下降动作的控制。在该系统中, 两油缸同时控制熨平板提升下降, 需尽量使两油缸动作一致, 保证熨平板的提升与下降较为平稳, 由于其不影响摊铺机作业性能, 对于两油缸的同步要求精度较低。综合考虑, 我们在设计该系统时, 采用节流控制回路, 考虑成本及控制方便, 系统中采用增加节流孔的形式实现两油缸的尽量同步, 两大臂油缸有杆腔均增加相同通径的节流接头, 通过采用该方案, 能够很好地削减两边负载差异引起的不同步现象, 使两油缸能尽量同步。另外, 在有杆腔增加了防降阀, 能有效实现熨平板的下降液压锁死。采用该同步方案, 既能很好地削减两边负载小的差异引起的不同步, 又能提高系统稳定性, 使用较为广泛, 适用用系统对同步没有严格要求, 且成本低的情况。
2.5 摊铺机料斗开合控制系统
摊铺机料斗开合控制系统主要实现摊铺机左右料斗的单边单独开合、双边同时开合等动作, 该系统需实现左右料斗打开的同步性, 但是同步要求低, 故该系统采用节流阀控制的同步回路, 系统中在左右料斗控制油缸无杆腔油路中分别增加了节流阀, 对应于左右料斗控制油缸所受的负载差异来调节节流阀的开度, 使左右两个支路的总阻力相同, 从而使经过左右两边控制油缸的流量相等, 实现左右料斗的同步。该系统中, 采用油缸出油节流控制的同步回路, 当料斗打开时, 流量控制阀起作用, 当料斗合拢时, 压力油顶开单向阀进入油缸无杆腔, 而不经流量控制阀。
所产生的另一些摊铺机料斗开合控制系统通常采用的是左右两个料斗分别用一个油缸对其进行有效的控制, 同时还要保证料斗可以实现同时的开合, 在这一控制系统中加设了节流孔, 这样就实现了对系统的有效控制。
3 结论
液压同步控制系统在公路摊铺施工中能够发挥十分重要的作用, 同时其也是非常重要的一种施工工具, 它能够有效的保证施工的质量和水平, 同时在这一过程中还使得整个施工的效率也得到了非常显著的提升, 这种系统的应用一定会给我国的公路施工行业带来更多的新鲜血液。
参考文献
[1]王经伟.液压系统同步回路的设计[J].流体传动与控制, 2010 (4) .
液压阀门的智能控制 篇9
1 驱动智能阀门的装置示意
阀门是通过数字阀来控制1来进行来回摆动的。运用1的来回驱动来带动阀门轴进行来回运动, 使之能精准的分析阀门的位置并进行开合试验。下图1的摆动可以输出力矩和较大的力, 可以达到迅速及稳定的控制, 并可以做到准确控制开合。下图为智能阀门的液压驱动装置图。途中标记的4.5—差压式传感器, 安装在阀门前后的设置, 作用是处理到来的美压信号, 处理完成再传送到单片器的控制器, 与此同时, 下图中的3—角位移的传感器再将信号出送给下图中的10--单片机控制器, 然后只能计算信息, 对阀门管道中流量进行实际计算, 比较这个结果和一开始设定的数据。如果这个结果大于一开始我们设定的数据了, 则要对单叶片进行控制, 进行流量调节。
2 智能控制阀门的硬件
在现代工业自动化的控制中, 工业过程控制的质量很大程度上取决于过程控制仪表性能的高低。气动调节阀是工业过程控制的重要调节机构, 调节型阀门控制器是气动调节阀的核心附件, 它能够显著改善阀门的动态特性, 提高阀门的响应速度、定位精度以及控制灵活性。液压阀门的只能控制实在现有机械结构上改动最小的原则, 利用传感器和电子电路替换传统的机械控制结构。并且开发了集执行机构、驱动单元、调节控制单元、现场显示仪表等为一体的机电自动化只能电动执行器。实现并设计智能阀门控制器, 对提高国内阀门控制的自动化水平和智能阀门电动装置生产水平, 参与国际竞争具有重要的现实意义。下图是阀门控制的原理结构图。
3 软件部分设计
3.1 液压阀门控制系统的软件设计
图3为单片机的控制流程图, 在系统工作时, 通过传感器得到系统工作参数, 经过单片机处理后并与设定数据进行比较判断。当传感器检测到的值在可调范围内, 则再次进行判断;当检测值小于设定参考值时, 通过单片机设定程序计算, 使单片式摆动缸正转增大。图3单片机控制流程图开口面积来控制流量, 使其在设定的范围内;当检测到的值大于设定值时, 通过单片机设定程序计算使单片式摆动缸反传减小开口面积来控制流量, 使其在设定的范围内。
3.2 系统的故障报警
当差压传感器检测到的信号远远大于单片机控制器可调范围时, 调出报警子程序报警。报警以发出声音和 (LCD) 屏幕报警为报警信号, 显示"输入信号故障"。此时单片机控制器运行中断子程序。单片机控制器发出脉冲信号, 通过数字阀控制单叶片摆动缸使液压阀门全部打开, 这时可以用角位移传感器反馈信号给单片机控制器, 判断是否使控制阀门全部打开。当液压阀门全部打开后, 单片机控制器发出脉冲信号使油泵和电动机停止工作。同时单片机也可通过差压式传感器随时检测管道中的压力变化。并把检测到的信息反馈回单片机控制器, 使系统处于安全的运行状态。以方便操作者监视和处理。
4 系统抗干扰设计
通过上述分析可以说调节型阀门电动装置今后几年在国内将进入发展成熟阶段, 而且随着工业自动化的进步、控制技术发展及受数字技术和微处理技术的影响, 人们对工业过程控制的终端一执行器提出了新的要求, 以及调节型阀门电动装置与传统的普通阀门电动装置相比的突出优势, 可以推测在未来几年时间调节型阀门电动装置将会在很大层面上取代普通液压阀门电动装置。因此, 进行调节型阀门电动装置控制器的研究开发, 提升国内产品的技术水平, 以参与国际竞争势在必行。
结语
这个液压阀门的智能控制可以控制一定的流量在一定的场合下, 实现快送高效控制, 也可以根据不同的场合进行不同的流量设定与设计。系统也首次采用了差压式传感器和角位移传感器同时把信号输送给单片机控制器, 能快速达到控制要求。这样不仅可以保证系统的反应速度快, 更能使整个控制系统更加稳定。系统只考虑用管道中的压力来控制流量, 还可以在改变传感器的情况下, 通过测试流量和开口面积来控制压力。
参考文献
[1]沈雪松, 吴荣珍, 熊瑞平.液压驱动阀门的控制设计与探究[J].中国测试技术, 2005, 31 (2) :18-20.
[2]邹广平, 王国峰, 唱忠良, 等.利用LAB-VIEW实现机械式万能试验机的智能化[J].中国测试技术, 2006, 32 (6) :23-25。
[3]朱荔, 吴宁胜.基于MCS-51单片机的智能电动阀门控制器[J].科技资讯, 2007 (27) .
液压泵的监测控制与应用研究 篇10
关键词：液压泵；系统；监测；控制；应用
随着我国工业的不断发展进步，以及各项制造的不断开展，液压泵在其中发挥着越来越重要的作用，而一些使用过程中的问题也随之不断显现出来。因此，对液压泵的工作过程进行监测，并对其进行正常工作运转进行有效控制就显得极其重要，只有把监测控制的工作做好，才能最大成都地发挥液压泵在工业项目、生产制造等领域的作用，让其在生活中发挥更加广泛的应用。
1.液压泵使用过程中的常见故障
由于液压泵体对低温的耐受力不强，动臂油缸内壁密封性有待提高，操纵阀强度不够高等因素，液压泵在使用过程中难免出现故障影响泵的正常使用，下面将列举一些液压泵在使用过程中出现的常见故障：
1.1.液压泵油箱内的油面偏低，导致液压泵不能正常运转。
1.2.溢流阀调整的压力过低，致使出现溢流阀损坏等现象。
1.3.液压泵在提升的过程中，速度缓慢，且在提升时机体出现抖动，无法进行重负荷提升作业。
1.4.有脏污堵塞进油管，致使油液无法通过管道进入机体，进一步形成压力油排出至执行元件。
1.5.叶片泵变量机构动作迟钝，偏心量为零。
1.6.柱塞泵变量机构制造精度不够，配置间隙太小不够合理，内部存在较大的摩擦致使机构无法正常运转，出现噪声及机器内部的损坏。
1.7.主动轴损坏，外部空气进入液压系统使系统内部正常压力改变，无法有效地对油液进行吸入和排出。
1.8.动臂油缸发生漏油现象，机体无法操作。
通过以上对液压泵故障的描述，我们容易发现液压泵在工作进程中容易出现许多问题，因此我们需要对其进行定期地监测，并有效控制以确保其工作的正常高效，同时也可以提早发现故障以防止对液压泵机体造成更加严重的损害，从而降低损失，提高工作的质量和效率。
2.对液压泵进行监测控制的可取手段
2.1.在液压系统的工作运行中，可观察执行机构的运动速度，若速度产生变化，则代表液压泵的运行出现故障。另外，还可监测系统各个测压点的波动范围、看液压泵油箱中油的清澈程度，油量的多少及粘度来反映推测整个系统的工作状态。
2.2.实时监控硬件的情况，例如系统的接口，内壁出有无渗漏现象，是否附着大量有误油垢，以及活塞，操纵杆是否有跳动等不牢固现象，一旦发现应及时进行加固维修处理，做好故障的预防。
2.3.应注意液压泵操作过程中的噪声，如果液压系统出现明显的噪音，或是尖锐撞击，冲击的声音，则首先应排查是否有原件油液泄露，或是各个部件之间安装出现问题导致过大摩擦损坏器械。
2.4.定期触摸系统的工作温度以及振动情况，如果仪器的工作温度过高，则应将机械系统内部拆分开来进行维修、保养，以防其因过高的温度进一步损害甚至烧毁。如果仪器产生较大的振动，或是在较慢运行的过程中发生爬行，则应系统地进行检查维护。
2.5.逐条记录并定期检测液压系统各部件的检修情况，以及液压油的更换情况，对仪器采取有效地清理和保养措施，调节各项指标指项以使得系统的工作效率达到最高水平，保障系统和各个部件的使用安全。
2.6.采用传感器等高精度的仪器进行监测控制，将液压系统的各个特征参量信号进行放大处理，并显示给工作人员，以便工作人员对数据进行处理分析，提早发现系统运行过程中的问题以进行预防，防止故障进一步发展，降低系统运行的效率，造成更大的损失。
3.液压泵的应用及未来发展
液压泵的原理简单，工作效率高且适用范围广泛，因此越来越多地涉足生活中的各项领域。
首先，气动液压泵在生活中具有较多应用。它广泛地应用于冶金、矿山、机械制造、船舶业、石油化工等领域，尤其适用于需要防爆处理的地下煤矿开采等场合。气动液压泵安全性能好，轻便易于携带，输出压力高，方便使用。
另外，液压泵在重型及大型设备，如轧机压下系统、连铸机压下系统等也都有应用，液压系统可以承受较高的功重，因此其在工程机械、飞机尾舵控制以及轮船船机控制、高速响应军工随机系统中发挥着必不可少的抗冲击作用。
由于液压泵系统的优势性能，其在各项领域中的应用前景也非常广泛。21世纪，液压泵将以高压化（器械的总体积减小，工作压力提高，性能大大提高），智能化（采取智能控制系统，实现计算机控制，采用电子信号等高科技信号处理手段控制其流量，排量和压力，使得操作更加简便，更加高效），纯水化（只用纯水作为液压系统的内部介质，不仅使得价格投入、成本低廉，且利于环保和绿色施工，并大大减小噪声，发展内部控制元件整体的优化）等等，使得液压泵优势更加明显，未来的应用领域也将大大拓宽，让液压泵系统更好地服务于工业制造和生活中的更多方便，实现应用效益的最大化。
4.结语
液压泵具有很多优势性能，因此如今其作为良好的动力源应用于冶金，机械制造，工农业生产，航天航海业，以及石油矿业开采等很多领域。而在应用过程中所显露出的多方面问题也不断引起着我们的重视，例如油液泄露，噪声较大，管道堵塞，摩擦损耗阻碍等，因此，在液压泵系统使用过程中的监测与控制问题应引起极大重视，如上本文也给出了几条有效检测控制系统以使系统取得最大效率，损失达到最小化的可取措施。
参考文献：
[1]高英杰，孔祥东. 基于小波包分析的液压泵状态监测方法[J]. 机械工程学报，2009，08：80-88.
[2]张友根. 注塑机交流伺服电动机驱动液压泵系统的应用及设计研究[J]. 液压气动与密封，2010，12：15-24+40.
[3]刘大威. 液压泵输出流量脉动控制及其应用研究[D].吉林大学，2013.
