液压控制技术（精选十篇）
液压控制技术 篇1
在高层、超高层建筑施工中,采用全液压整体爬模,机械化程度高、施工速度快、占用场地少、安全作业有保障,经济效益显著。爬模及爬模钢平台结构系统一般至少设置两套或两套以上顶升机位(油缸顶升机构),而且爬模机构及爬模钢平台系统上的荷载在各个位置是不尽相同的,荷载差值有时甚至会比较大,各个顶升机位(油缸顶升机构)必须同步向上或向下爬升才能使爬模及爬模钢平台系统平稳的工作,为了解决这些困难和问题,国外类似产品是依靠严格控制爬模及爬模钢平台系统上设备、材料的堆放以及操作人员手工调整出现的不同步来减少整个爬模及爬模钢平台系统在爬升过程中出现的偏差,这样不仅限制了爬模及爬模钢平台系统的使用功能,也极大的加重了操作人员的工作强度,也未真正彻底避免由于操作工人的万一失误可能造成的施工问题。国外也有一些公司的类似产品应用计算机加传感器等智能手段进行同步控制,设备投入大,系统复杂,操作要求高,维护也较困难。为了解决这些问题,充分提高爬模及爬模钢平台系统的可靠性,提高施工效率,减轻工人劳动强度和提高自动化程度,减少设备成本,扩大爬模及爬模钢平台系统的使用性能,提高施工质量,同时主要结合上海外滩中信城工程的实际,研究设计了高层、高耸结构施工爬模及爬模钢平台液压同步控制系统。
外滩中信城主楼核心筒施工采用上海建工集团最新研制的液压自动爬升模架系统技术。该工程主楼结构高度为228m,标准层高为4.2m。核心筒尺寸为20.4×13.8m,约280m2。由于中信城核心筒4角和剪力墙中点的位置有固结钢牛腿伸出,故把核心筒外墙液压爬模划分为8个单元,每个单元布置有2组液压顶升动力。在核心筒内部,确定电梯井前室混凝土楼层后浇,同时在核心筒内安装有一台MD440塔机。项目部要求有大量钢筋堆载,故确定划分为4组顶升平台,每组平台配置4个液压动力。见图1。
液压自动爬升模架(图2)按使用功能分为以下5个子系统:①爬升机械系统;②操作架体及安全围护系统;③液压动力系统;④电气控制系统;⑤模板系统。
本液压爬模模架系统可分为:片架式液压自动爬升模架和整体式液压自动爬升模架。片架式爬架适用于单面墙体的爬升施工,堆载能力较小,单组由两个爬升机位构成顶升体系;整体式爬架适用于结构内框筒多面墙体的施工,堆载能力较大,单组由4个爬升机位构成顶升体系。
2 液压自动爬升模架液压控制技术
2.1 液压同步集成控制系统简介
外滩中信城液压同步集成控制系统总平面布置如图3所示。
1)设计专用于4顶升机位的爬模钢平台液压泵站同步控制系统以及2顶升机位的片架爬模液压同步控制系统。
2)液压泵站同步控制系统实现模块化设计,即各爬升液压泵站同步控制系统是相对独立的。
3)各模架钢平台正常爬升速度设定为≤150mm/min,爬升最大速度≤200mm/min。
4)单只油缸最大行程2 5 0 m m,工作行程150mm,承载能力为10t(210bar时),系统设定工作压力为200bar,系统额定极限压力可设定达300bar,泵的最大工作压力可达31.5MPa。
5)同组爬模系统中油缸爬升同步控制精度5%以上。
2.2 液压同步控制集成系统设计
两顶升机位(油缸顶升机构)爬模液压同步控制集成系统:主要有1套平台模架机构、2套油缸顶升机构、2套液控阀承重锁定系统、传输管路系统、以高精度同步阀为主的同步控制泵站集成系统等组成。
多(3~6个)顶升机位(油缸顶升机构)爬模钢平台液压同步控制集成系统:主要有1套钢平台系统、多(一般2~4)套平台模架机构、多(3~8)套油缸顶升机构、多(3~8)套液控阀承重锁定系统、传输管路系统、以高精度多支(一般3~8路)泵为主的同步控制泵站集成系统等组成。泵站系统如图4所示。
2.2.1 液压系统功能设计
1)提供和执行构件的升、降、停动作。
2)每台液压泵站都设计一个三位四通电磁换向阀,通过电磁阀的换向实现升降动作。液压泵的选择充分考虑到其流量对同步精度的影响。每个顶升工作面按区域油缸的数量要求选用1台液压泵,可以提高系统的可靠性、简化操作、提高效率、降低成本。
3)每个油缸的动作都由1套控制阀组控制,每个控制阀组带有1个二位二通的球阀控制油液的通断。选用球阀能够使阀的响应频率提高、泄漏量接近零、寿命延长、耐压和耐震性能好。每个控制阀组采用模块化设计,体积小、安装方便。
4)油缸的选择主要是依据构件的重量及分布情况并考虑一定的余量。选用承载10t(200bar时)、最大行程为250mm的油缸。每个油缸均装有一个液控单向阀,实现液压锁紧功能。当液压管路遇到意外破损泄漏时,油缸仍然能够支撑重物,保证同步顶升的安全性。同时液控单向阀还有在负载支撑时可带载更换软管的功能。该阀为球阀结构,先导操作、液压直动,反应灵敏,泄漏几乎为零,安全,可靠。
5)防管路漏空设计:在每个泵站系统的供、回油端设计了单向阀,并将阀的开启压力设定在3.5bar,使系统管路始终充满油,防止空气的混入,提高系统的响应速度和执行精度。
6)防管路泄空设计:巧妙地在系统中设计了补油阀,以防系统在顶升过程中,由于某些油缸停顿,而被顶升的模架钢梁反拔这些停顿的油缸所产生的系统吸空所带来的系统损伤和危害。
7)在系统中设计了高精度阻尼系统,完全消除了因结构设计需要减去导轨中间附墙支座后引起的爬架与平台系统下降时的抖动问题,为实现自动爬升、同步爬升提供了前提条件。
8)每组液压系统单元中按常规设计了系统压力安全阀,通过调节安全阀(溢流阀)可以设定系统的工作压力,当由于负载变化引起压力过高时,系统自动溢流确保系统等工作部件的安全。在系统的进、回油路上设计了带发讯功能的滤油器,以确保油液的清洁,提高系统的工作可靠性。
9)针对两顶升机位(油缸顶升机构)爬模液压同步控制集成系统:设计了高精度的同步阀(分流集流阀),同步控制则完全依靠系统内的同步阀自动完成,大大简化了同步控制的设计,提高了设备的可靠性,操作维护也十分方便。在系统同步阀的前端设计了高精度调速阀,以便爬模钢平台系统能适应不同爬升速度的需要。
10)针对多(3~6个)顶升机位(油缸顶升机构)爬模钢平台液压同步控制集成系统:设计了高精度的多支(一般3~8路)泵,同步控制则完全依靠系统内的多支泵自动完成,极大简化了同步控制的设计,同步精度高,提高了设备的可靠性,操作维护也十分方便。
2.2.2 液压系统性能参数
3 改进
2008年初,爬模系统开始在上海外滩中信城工程中进行实际应用,由于施工荷载的不均、爬升机构零部件之间的不均间隙、难以避免的加工和安装误差、高空风荷载特别是爬升导轨刚度有限且模架及平台系统在自重力作用下回缩下降时速度不均产生振动,影响正常施工。上海外滩中信城工程在施工到15层前,整个外爬架(8套)和内爬升平台(4套)几乎都没出现过振动,但随后部分外爬架和内爬升平台开始出现程度不同的轻微振动,起先通过适当的手动停顿控制来消除振动。即在外爬架或内爬升平台开始出现振动(都为缩缸下降)时,有意识的停顿1~2s,一般振动都能消除,但这种办法影响了施工进度,提高了操作人员的劳动强度,且自动控制功能无法使用。
通过研究,我们找到了两种消除振动的方法,一是通过在爬升导轨中间设置刚性支点来增加支撑力,提高导轨刚度来消除振动,如图5所示在爬升导轨中间设置刚性支点来增加支撑力,提高导轨刚度法消除振动。二是应用液压阻尼的技术方法来消除振动,如图6所示为利用阻尼消除手动操作时的振动示意图,图7所示为利用阻尼消除自动操作时的振动示意图。
两种方法基本都能比较有效的消除外爬架和内爬升平台在爬升缩缸下降时产生的有害振动,但方法一操作相对比较麻烦,譬如内平台四机位有4根导轨,至少要撑4点,而且当爬升导轨时还得拆下,完了之后再装上,反复拆装费时费力,相反第二种方法一次调试成功就终身受益,所以后来基本都用第二种方法,即用液压阻尼的技术来消除振动。
经过多次试验及较长时间的应用,外滩中信城工程的每个外爬架或内平台平均加了50MPa/机位阻尼托力,即外爬架加了2×2.5t=5t阻尼力,内平台加了4×2.5t=10t阻尼力即可在手动操作时消除振动。当每个外爬架或内平台平均增加100MPa/机位阻尼托力,即外爬架加了2×5t=10t阻尼力,内平台加了4×5t=20t阻尼力即可在手动或自动操作时都消除振动。爬升模架及钢平台爬升系统运行的非常好,现已比较顺利的施工完了46层(总50层)。
4 社会经济效益分析
1)模块集成化设计,结构紧凑,配合合理,安装也十分方便。
2)爬模及爬模钢平台的同步精度≥2.5%,能很方便有效的实现爬模及爬模钢平台同步爬升。
3)极大简化了同步控制的设计,提高了设备的可靠性,操作维护也十分方便。
4)液压阻尼技术消除了模架及爬模钢平台在爬升(缩缸)时的振动,提高了模架及爬模钢平台系统的运行平稳性和安全可靠性。
5)相比升板机钢平台系统中的升板机动力系统,设备投入费用相当,但液压爬模的钢平台系统更易安装和维护,系统可靠性更高,平稳性更好。液压爬模的钢平台系统单位耗电量比升板机钢平台系统耗电量至少节约1/3。
6)由于实现了同步爬升,可极大地简化自动爬升电气控制系统,从而提高设备的综合技术性能。
7)避免了经常性的检测工作,降低了工人的劳动强度,提高了工作效率,提高了安全可靠性。
8)设备系统通用性好、适用范围广,易于移植、重复利用,降低了工程施工的综合成本,提高经济效益。
摘要：超高层建筑—上海外滩中信城主楼核心筒施工采用了上海建工集团最新研制的液压自动爬升模架系统技术,其中的核心关键技术之一是液压控制技术,本文着重阐述了液压系统的研究设计,较详细的叙述了液压同步集成控制技术和液压阻尼抗振技术的设计研究以及在工程实际中的应用。
关键词：超高层,液压爬模,同步控制,液压阻尼,抗振技术
参考文献
[1]任海波,吕利霞,倪明非.中海广场中楼筒内外墙体液压爬模施工[J].施工技术,2008,(6):49-51.
[2]崔凌岳.谷拉河大桥墩液压自爬模施工受力分析[J].华东交通大学学报,2007,(2):13-15.
液压控制技术 篇2
全液压岩心钻机液压系统油液污染控制
随着全液压岩心钻机使用量的增加,其液压系统的油液污染问题受到了普遍关注.本文分析了油液污染的.主要来源及危害,详细介绍了油液污染的评定和控制.
作 者：文治国 Wen Zhiguo 作者单位：连云港黄海机械厂有限公司,江苏连云港,222062 刊 名：地质装备 英文刊名：EQUIPMENT FOR GEOTECHNICAL ENGINEERING 年，卷(期)： 10(3) 分类号：P634 关键词：全液压 岩心钻机 污染 控制
液压控制技术 篇3
【关键字】液压挖掘机控制系统传感系统电子控制系统应用发展动向
主要用来提高液压功率，提升作业效率并节能的液压功率控制也经历了一定的发展阶段，早期阶段采用定量泵供油系统，逐步投入实际生产后发现其控制功能有限而且功率利用率低，性能低下，慢慢被恒功率变量泵系统所取代。八十年代中后期，用恒功率变量系统做基础演变出了负荷传感控制、负流量控制等新型液压系统，这是发展的第三阶段。第三阶段系统节能性强，并由计算机控制更便于操作，也加大了功率利用率。现今作为区分新旧机型的标志在该系统内已经存在无需计算机控制的功能了。
1、恒功率变量泵液压系统
液压挖掘机液压系统均采用双主泵恒功率变量调节。像图1中所标注的恒功率变量泵液压系统的单泵性能曲线在恒功率Q的基础上，过b、c、d的虚线就是恒扭矩曲线。过b、c、d的实折线是液压泵的实际特征表现。变量双泵能够重组为分功率控制、总功率控制以及交叉功率控制系统，性能差异大。恒功率变量泵系统性能并不完善，主泵工作总沿图示中的a至e性能曲线自动调节。而实际工作中并不是要让挖掘机每时每刻都在最大功率、流量和压力状态中运行。若遇到强阻力微动、空转情况和轻负荷情况，还保持特性运行就会造成能源浪费，还不能人为的改变泵的运行。
2、负流量控制系统
主泵流量分经主阀到执行元件做功部分、主阀中心回油道返回油箱做功部分两部分。控制油路在主阀回油道上有节流孔，由节流孔出来的油路一直到主泵变量机构，油压的变化便能够控制主泵流量。当主阀回油量变大，控制油路的油压增高，泵的流量随之减小，相对的油泵流量加大。负油量控制是指控制油压与泵流量成反比。挖掘机运转时，泵流量多数执行元件回油量小，泵流量变大，而主阀处于中位时，全部流量回油箱，泵的控制油压最大，泵的流量减到最小。人员对先导阀主阀开度的控制决定了挖掘机工作状况和运转快慢。对主阀开度的控制还可控制回油量的大小，从而控制泵流量大小。与传统的恒功率变量系统相比，负流量系统攻克了主泵总在最大流量、功率、压力下工作的情况，凸显了节能成效。安装压力切断阀后，节能效果详见图2。
挖掘机在最大流量工况、最大功率工况和最大压力工况三种运行状态下负流量与恒功率系统能量消耗对比。图中阴影属于节约能量部分。
典型的负流量控制系统例如日本川崎公司制造的K2V系列主泵及KMX系列主阀，正流量控制系统诸如德国力士乐公司制造的A8V系列主泵及M8系列主阀所组成的系统，具有很强的功能。此系统需要配套的梭阀组，比负流量控制系统复杂。
3、中央开式负荷传感系统
OLSS系统是日本小松公司制造的系统，OLSS用于PC200-5、300-5、400-5型挖掘机之中，“中央开式”负荷是说当主阀位于中位时阀芯开放，回油道打此通过。主阀回油道上装有射流传感器，射流传感器和系统的负流量控制阀一起来控制主泵的变量机构。回油量Qc值越大，射流传器输出的传感压差pd-pb也就越大，NC阀输出的控制压力pi会减小，主泵流量就变小。上述负流量控制系统总效果是一致的，但不同的是主泵控制压力pi与主泵流量Q成正比，而不是负流量控制关系。
4、负荷传感系统
德林公司的LSC负荷传感系统通过主阀出口处的压力补偿阀及梭阀控制主阀进、出口的压差，维持恒定值，通过阀芯的流量只与阀芯开口面积有关。各主阀都保持同样压差，免外负荷影响。该系统流量按需分配，不受外负荷影响，不存在多余流量，各执行元件能同时工作且相互不干扰。
负流量系统比较本系统在部分功率工作时流量百分百工作，但是压力补偿阀略有压力损失，负流量系统就有空流量损失。空转发动机时本系统无流量损失，对发动机启动有好处，比负流量系统好。
5、主泵电子控制
5.1对液压泵的电子控制
主泵的电子控制是在传统恒功率变量泵的变量机构之外装一个电液比例减压阀，主控CPU能够随时更改其控制电流流量，从而改变输出液压，来控制变量机构，让泵排量产生变化，形成不同特性曲线。
5.2极限负荷控制
挖掘机在给定油门旋钮位置工作时，电脑则立即控制到达目标运转速度。瞬间朝着目标趋近性做调整，可以让泵的工作点长期在目标运转速度之下，柴油机扭矩外特性下降，泵仍可吸收最大扭矩，还不会超载、停火。
5.3模式的基本设定
在主泵电子控制系统下，电脑可以自动控制柴油机的油门、泵的扭矩，能人为设计泵的扭矩特性曲线形状，用软件录入电脑。此曲线与柴油机调速特性交织出无数的工作点。选取几个常用工作点设定为挡位，这就是固定的功慈溪模式。
6、发展动向
工程机械液压控制技术的研究 篇4
1 机械液压技术概述
工程机械的液压能源能够有效地保证液压系统能够正常地运行,该能源的产生是液压泵对发动机运行中的机械能进行有效转化的结果,是在液压作用下形成的。液压动力以液压泵为媒介进行输出,通过液压阀的时候,其中包含了液压能、机械功率分流的相对数值和绝对值、系统流量、压力、方向等因素,对其进行合理的调控和能源匹配。为了保证机械装置操作能够准确地进行工作,就需要使用已经转换好的液压能,利用液压专用马达和液压专用缸的作用,把其中的液压转化为机械能。对发动机的运作速度、液压阀的扩张程度进行调控,从而实现工程机械的高质量作业、节省能源,对其中的能源和机械动力进行合理的调控。
2 现代工程机械液压控制技术的应用
2.1 定量泵设计
在过去的工程机械系统构建的过程中,或是对小型工程机械进行构建的时候,通常选择定量泵进行构建。这种构建方式的基本准则如下:系统最大工作流量和最小工作压力之间的乘积转化成为系统的最大输出功率,但是不能超过发动机净功率。但是这种设计模式在一般情况下的功率使用效果不太明显,并且不能对其进行有效的把控,所以性能比较差,只是在小型汽车起重机、随车起重运输测等设备中大量使用。
2.2 单泵恒功率控制
单泵控制技术是利用变量控制体系来对变量泵的排放量进行合理的调控,其中较早的恒功率控制是根据对变量体系中两根弹簧弹力来划分变量泵的实际输出流量,并对其进行合理的把控,其运作曲线是呈折线型。如果系统压力增加到第一根弹簧的预设压力时,变量泵的排量就开始下降,如果压力达到第二根弹簧的预设压力之后,变量泵变量曲线的斜度就会发生变化。根据上面的分析,如果把变量曲线上P和Q之积的离散值无限接近常数C。并对其进行调控,就能有效地加强发动机的功率使用系数,而且还可以减少因为超载而造成发动机熄火的情况。
2.3 双泵恒功率控制
双泵恒功率控制通常有两种融合模式。一种是分功率控制技术,也就是根据各泵所控制执行结构的实际功率需要,把机器的相关功率合理地分配给各泵。使用分功率控制技术,各泵都有单独进行变量的调控机构,使得实行机构的运作能够保持在工作曲线中。分功率控制技术的不足就是不能有效地体现发动机的功率性,其中的一泵出现问题而不能进行工作时,其中的功率不能由另一个泵的来替代,从而使得发动机处于疲惫状态,所以不适合运用到大型机械中。另一种是总功率控制技术,也就是使用同一变量结构,各泵的等流量都相同,其弹簧中的载荷是各泵工作载荷的融合。如果整体载荷的一般值符合弹簧预设值,主泵就会产生变化,其中的变化状况和单泵恒功率控制基本吻合。
过去的恒功率控制技术不能有效地保证控制体系和柴油机之间的良好融合,油泵输出扭矩和最大的输出扭矩存在差距。并且,如果柴油机的效用不明显,就会因为柴油机运转速度较低而产生熄火的问题。计算机功率化控制技术就是把较为优质的计算机技术使用到液压控制体系中,利用系统对其中的资料进行及时的收集,并且进行科学的演算、研究,对柴油机转速、油门开度、液压泵排量等因素进行合理的调控,从而保证控制体系和柴油机之间达到完美的结合,并且使得系统操作更加便捷。
3 现代工程机械液压系统故障的诊断办法
3.1 直观检查
直观检查就是根据诊断人员的视觉、听觉和触觉等感受对液压系统进行检查,并且融合个人的判断经验,研究其问题产生的原因。直接检查的内容包括以下几个方面:观察液压油的颜色情况,和正常的颜色进行对照,看油液是否出现问题;还有的液压元件因为长时间处于温度较高、工作量较大的环境中,颜色会产生变化,视觉可以进行直接辨别。在液压设备运转的过程中,可以利用设备的声音对其进行诊断,如果设备出现了不和谐音素,就有可能是系统内部部件产生问题;如果声音比较低沉,就要检查液压油的浓度状况,如果液压油浓度较大就要及时进行转换。其中触觉也是判断问题的诊断方式之一,在一般情况下液压元件的表面比较光滑、分布紧密,如果在触摸的时候给人以扎手的感觉,就有可能是其中的元件出现问题;例如设备在进行震动的时候,可能造成部件之间的碰撞,从而造成部件的损害。
3.2 排除分析
排除分析法就是根据对液压体系的整体掌握状况,把没有出现问题的环节进行排除,从而逐渐缩小问题出现的范围,减少不必要的诊断过程,从而有效地提升问题判断的准确程度。并且,在排除法使用的过程中,还可以对其进行逻辑分析研究,对其中的故障环节进行研究,找到问题出现的真正原因。
4 现代工程机械液压系统的维护办法
4.1 正确使用液压油
液压体系中容易出现多种故障问题和损害状况,主要是因为油液变质和较为封闭的环境所造成的。所以,要保证对液压油进行及时的清洁,油品性能可以根据实际状况进行选择,从而保证油品的干净、清洁。
4.2 预防空气进入
液压体系中如果有空气,就会使油液产生气泡,也会影响油液的工作质量,从而使得液压在工作的时候出现强度不够、运动缓慢等状况。所以,为了预防空气进入体系,在回油的时候不要引入空气,而且不让油箱中的液位比油管还低。如果系统中有空气进入,要找准其中的漏气位置,进行及时处理,而且想办法把混入体系的空气排出。
4.3 延长液压油滤芯使用寿命
第一,提升油液质量。在保证液压体系的实际清洁度时,还要长期进行维持,使得系统能够长时间在相应的清洁程度中运转和工作,这样就能有效地减少因为油液污染使得元件造成损害,使得系统的使用年限大大增加。第二,要预防液压油的污染。其污染状况会增加滤油器滤芯的工作压力,使得滤油器在工作中不能发挥其效用。为了减少污染进入的机会,就要对系统外界的污染道路进行封闭和制约。所以,需要对设备进行严格检查,对有口等敞口处进行反复检查。在对设备进行分解和操作的时候,要保证其清洁的环境,减少空气粉尘等污染物的进入。
4.4 日常维护
液压执行元件通常长时间地使用,其中的残留物会阻碍阀芯和阀体之间的运作,出现密封问题、动作失效等情况,使得液压体系工作出现问题。出现这种状况,就需要对元件进行清洁和整体更换。液压泵在运作时,需要把泵内灌满油,减少受损程度。液压体系在运作稳固之后,维护人员还要对其中的温度和压力等因素进行关注,并且观察设备是否存在杂音,如果出现问题,要及时进行处理,从而保证系统的有效运作。
5 结论
液压控制技术是工程机械范围中的关键技术之一,现在大型机械制造业已经开始大量使用该技术。但是因为多种原因,在机械液压体系中的使用不是很顺畅。所以需要对设备进行相关的检修工作,及时发现其中的故障,以便机械设备运转得更加顺利和安全。
摘要：为了进一步提升工程机械控制的技术效果,文章以机械液压体系的液压流量调控为主要研究对象,依据工程机械液压控制技术的实际特点,对其进行实验调控和研究,以便更好地改革液压系统控制技术,使工程机械液压技术迅速发展。
关键词：液压控制,技术改革,工程机械
参考文献
[1]钟东辉.工程机械液压控制探讨[J].技术与市场,2011,1(7):234,237.
[2]管伟.试述工程机械液压控制系统技术体系[J].城市建设理论研究(电子版),2013(36).
[3]相伟荣.浅析工程机械液压控制技术[J].装备制造技术,2012(11):232-233.
液压油污染的控制 篇5
【关键词】液压系统 ； 黏度 ； 污染控制
【中图分类号】G71 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2014）27-0302-01
液压油是液压系统的重要组成部分，在液压系统中起着能量传递、系统润滑、防腐、防锈和冷却等作用。通常对液压油的质量要求有如下几点：
1.适宜的粘度。
这就要求在使用的温度变化范围内，液压油黏度变化要小，即黏温特性要好。黏度是衡量液压油的重要指标，黏度小了会使泄漏增大，降低容积效率；黏度大了，会使黏性摩擦损失增加，甚至可能引起气蚀或卡死现象。选择适宜的黏度，可确保在工作温度发生变化的条件下能准确、平稳地传递动力，并能保证液压元件的正常润滑。
2.良好的润滑性能。
这要求生成的油膜强度要高， 以保证液压泵、液压马达、液压缸和控制阀的运动表面在高压、高速、高温的条件下得到正常的油液润滑，各运动元件之间不易形成干摩擦，减少磨损。
3.防锈性能好。
在液压设备长期停车或长期库存时，液压元件容易产生锈蚀，这就要求液压油具有较好的防锈性能，以防止金属表面锈蚀。
4.抗氧化性能好。
液压系统工作时，随着油温逐渐升高，油液越来越容易氧化变质，会生成胶泥、沉淀、渣滓，污染系统，影响系统正常工作。良好的抗氧化性能使油液在高温高压条件下不易氧化变质，能保持原有的化学成分不变，延长使用寿命。
5.良好的抗乳化性。
抗乳化性好的油液能与混入油中的水迅速分离，以免形成乳化液，导致液压系统金属材质的锈蚀和降低使用效果。
6.闪点、燃点要高，凝固点、流动点要高。
在工作温度范围内，闪点、燃点要高，以满足防火的要求，凝固点和流动点要高，保证在较低温度下的使用，最好液压油的凝固点不低于环境最低温度10℃，否则会因温度过低，油液黏度增大，影响启动，甚至不能正常工作。
7.要有良好的相容性。油液应与各种材料不起或少起化学作用，以免变质失效。
在使用的过程中，如果液压油出现变色，变臭，或者在液压油中含有水分、空气、微小固体颗粒及胶状生成物等杂质，表明油液已被污染，继续使用将会影响液压系统的可靠性和液压元件的使用寿命。液压油被污染会大大降低了液压系统工作的可靠性和寿命，耗费油液，引起系统故障，造成经济损失。因此，采取相应的措施对油液污染加以控制，以保证液压系统正常可靠的工作是十分必要的。常用的措施有：
液压油的存放。液压油应存放在防风、防雨和防尘的仓库中，并且要保持周围环境的干燥，防止油桶生锈。
消除残留物污染：清除系统各元件在加工和装配过程中残留的污染物。
液压系统在组装前后，必须对零件进行严格的清洗。对初装好的液压系统作循环冲洗，并定时从系统中取样分析，循环冲洗直至系统清洁达到要求方可。
减少外界的污染：液压油在使用过程中会受到环境的污染，改善设备的运转环境，加强粉尘治理，减少工作现场的粉尘，都可减少污染。
例如，油箱通大气处要加空气滤清器，防止灰尘和磨料的侵入；向油箱加入油液前，液压油应有足够的时间进行沉淀，一般不低于24小时；向系统中加入油液时，入油口应配有过滤装置，进行初滤；若在修理液压设备时，系统中油需放出，在放出时应经过过滤器进入油桶，经过沉淀再按要求加入系统；更换液压油时，应使系统中油液尽量排出，尤其是管路和液压油缸中所存的油液，都要排除干净。
采用过滤精度较高的过滤器：应根据系统需要，在系统的有关部位设置适当精度的过滤器，并且要定期检查、清洗或更换滤芯。
过滤器是液压系统中控制油液污染的重要元件，过滤器的应用必须保证过滤精度，符合系统的使用要求，由液阻引起的压力损失应尽可能小，并且过滤器有足够的油垢容量，并定时对过滤器进行检查和净化。合理选择过滤器是控制系统污染的主要措施，也是极为有效的措施。
控制系统的工作温度：液压油工作温度过高对液压系统的工作元件不利，同时会使液压油加速氧化。一般液压系统的工作温度最好控制在65℃以下，在没有特定要求的情况下，可优先考虑选用調速回路温升小、效率高的体积式调速回路，也可用扩大油箱容量和通风自然冷却来缓解油温的升高，另外当系统功率损失较大，发热量大而结构又不允许有较大的油箱容量的情况下，可采用冷却器进行强制冷却。
定期检查和更换液压油：液压油在使用过程中，污染物的侵入会对液压系统造成不良的影响，对液压系统的液压油要定期检查分析，并定期更换液压油。更换液压油时必须将旧的液压油放净，整个液压系统先清洁，再注入新的液压油。
了解液压系统对液压油的要求，懂得液压油污染的防治控制措施，能提高液压设备运行的可靠性和经济性，延长元件和设备的使用寿命，保证设备的安全运行，确保液压系统处于最佳性能状态。
参考文献
[1]刘延俊.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2002
[2]毛祖格.液压技术.北京：中国劳动社会保障出版社.2007
液压机械节能控制技术发展趋势探讨 篇6
关键词：液压机械,节能技术,智能化
随着工程机械品种和数量的不断增加，大量工程机械所消耗的资源、排放的污染物以及施工中产生的噪声、粉尘对环境产生了难以估计的负荷，“环境”已成为阻碍了工程机械发展的新因素。以液压机械为例，其产品的设计与制造要考虑适应环境生态发展的要求，开发研制环保、节能型产品是今后液压机械发展的趋势。研究液压机械的节能技术具有重要的实际意义。
1 国内外液压机械节能技术的分析
我国液压机械生产厂家在节能领域的研究起步较晚。在液压元件方面，目前，国内企业虽然部分厂家有能力生产各种具有节能效果的多路阀和液压泵，但节能效果不是很明显，故国产的中高端液压机械产品多是选用国外的液压元件。国产柴油机的综合性能指标无法满足中型以上液压机械的节能环保要求。与国外液压机械用柴油机相比，国产柴油机普遍存在转矩储备低，过载能力差、可靠性差等缺点。目前中型以上的国产液压机械大多采用进口机械式调速柴油机，如美国康明斯、日本五十铃等知名品牌。
在国外对液压元件的能量损耗主要是元件本身或相互连接处的泄漏、内摩擦。常用的节能液压元件有限压式变量泵、恒功率变量泵、恒压式变量泵、蓄能器、电液伺服阀、集成阀、变截面液压缸等。国际上专业元件生产厂家技术已经相对比较成熟。
柴油机的节能控制可以采用电子油门控制，卡特彼勒和小松公司开发的柴油机采用了全电子控制技术，控制柴油的喷射量和喷射时间，其特性曲线可以由软件来控制，这样就可以根据不同的作业工况采用不同的特性，最大限度地提高柴油机的动力性能、燃料利用率和排放质量。据资料介绍，卡特彼勒和小松公司的关键配套件完全自己生产。
2 液压机械节能控制技术的若干发展趋势
液压机械整机的节能可以通过改进液压系统，将工作装置回路和回转系统中损失的位能和动能再生利用，自动怠速控制，降低空载时的能量消耗，进行柴油机和液压泵的综合控制等来完成。实际应用中，几种节能途径之间各自采用的技术并不是孤立的，它们往往是紧密地结合在一起，互相渗透，形成综合的节能技术。
从国内外发展状况来看，液压机械的节能控制主要有以下发展趋势：
2.1 电液比例控制智能化
电液比例控制在80年代就开始应用于液压机械，目前已经在液压挖掘机上得到了大量应用。随着计算机技术的发展，电液比例控制更进一步“智能化”，电液比例泵和比例阀的应用日益增多，从而出现了“智能化工程机械”。
2.2 混合动力系统
在传统的功率匹配控制中，为满足最大负载工况的要求，在液压机械的设计中按照工作过程中的峰值功率来选择柴油机，因此柴油机功率普遍偏大，燃油经济性较差。为解决这些问题，研究开发方向转向了混合动力系统。日立建机，小松，卡特彼勒等公司纷纷推出了自己的混合动力装载机和挖掘机, 普遍采用的是油电混合的解决方案，借助蓄电池、超级电容等储能元件，在小负载工况下由柴油机驱动发电机向储能元件蓄能，在大负载工况下再将储存的能量释放出来驱动电机，作为辅助动力与柴油机一起满足峰值负载功率的要求，或者用电机直接驱动液压系统，实现柴油机输出功率和扭矩的均衡控制。这样，就可以在设计中按照平均负载功率来选择柴油机，用功率较小的柴油机来驱动大吨位机器，而且柴油机的运行工况平稳，始终处于高效运行状态，因此能大幅提高燃油效率。油电混合还可以利用电机控制技术，对每一个液压缸都采用闭式传动方案，消除阀内的节流损失，对回转动能、工作装置的重力势能等进行回收。
2.3 泵—发动机匹配控制将进一步“智能化”
借助计算机控制技术，泵与发动机的匹配控制将进一步实现“智能化”，两者之间的结合将更密切，实现一体化控制。在这种控制中，控制器能根据工作状况的变化，自动对液压泵和发动机进行调整。以液压挖掘机为例，在保证输出功率满足工作需要的同时，采用功率优化电子控制系统对发动机和液压油泵系统进行综合控制，使二者达到最佳匹配，可实现对发动机转速的实时监控及自动怠速、自动升速和自动稳速等的控制功能, 使燃油消耗量最低。
2.3.1 电控系统主控对象
液压系统的油源是由发动机带动的液压油泵提供的，因此功率优化控制系统的主控对象也就是发动机和液压油泵。以康明斯柴油发动机为例，其液压油泵是斜盘式柱塞变量泵，结构示意图如图1所示。
斜盘式柱塞变量泵的排量和流量可以通过改变斜盘倾角来改变。柱塞泵的斜盘前后有两根耳轴支承在变量壳体的两个圆弧导轨上，斜盘可以耳轴中心线为轴心摆动，使倾角改变。斜盘中部装有销轴，其左侧球形端部插入变量活塞的孔内。当变量活塞顶部的负载变大超过弹簧弹力时，变量活塞会向下移动，使斜盘倾角变大，泵的流量就会变大，液压泵吸收的发动机的功率也会跟着变大。只要能控制好液压油泵变量活塞所受压力的大小就可以控制液压油泵的吸收功率。
2.3.2 电控系统硬件配置
如图2为液压挖掘机功率优化电控系统示意图
1）系统执行部件的选用
伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。为实现对发动机油门开度大小的控制，可选用额定工作电压为12V、功率为30W的永磁式直流伺服电动机。该电机将从控制系统过来的直流电信号快速转变为轴上的角位移输出，从而通过与电机轴相连的摆杆来带动油门拉杆运动。
对于液压油泵斜盘倾角的调节和控制，可通过在液压油泵的先导控制油路前增加一个电磁比例阀来实现的。电磁比例阀是将手动调节压力、流量等参数的压力阀、流量阀改为电动调节，并使被调整参数和给定的电量成比例，由此可以实现对液压油泵的变量调节。
2）系统检测器件的选用
为对发动机转速进行实时监控，需在发动机飞轮处加一个转速传感器。这里配置的是磁电式转速传感器。它可以直接给出发动机转速值。
在发动机升降速调整时，为协调好油门开度和液压油泵斜盘倾角之间的关系，在油门拉杆的最大位置和最小位置处分别装两个电感式位置传感器。每当油门拉杆到达这两个极限位置，电感线圈的磁通量就会发生相应的变化，检测到油门此时的位置并向控制器发出信号。
另外，为使控制系统能完成自动怠速、自动升速等功能，可在挖掘机驾驶室内的操作手柄内部和脚踏板的底部也安装传感器。
3）系统主要元件的选用
该控制系统是功率优化的中枢，其基本组成部分有中央处理单元、存储器、I/O接口、人机界面及系统支持单元等。
控制核心C P U的选择将中央处理单元、随机存储器、只读存储器、定时/计数器和I/O接口都集成在一个芯片上的单片机，是专为工业控制和智能仪器设计的集成度很高的微型计算机。
光电隔离器的选择由于光电耦合的信号传递采取电—光—电形式，可有效地避免干扰由输出或输入通道窜入控制器，从而保证电路工作的可靠性。
2.3.3 电控系统的软件设计
该功率优化电控系统的程序设计主要由主程序、调速子程序、怠速子程序、稳速子程序和按键程序等几个部分组成，程序中使用了四个中断，其中TO做计数器，T1做通用延时定时器，T 2做闸门定时器读TO, INTO判断按键。
这里只将主程序流程图列出，如图3所示。根据发动机负荷的变化，由微处理器控制调节液压泵所吸收的功率和油门的开启度，使发动机始终保持在额定转速附近以全功率投入工作；同时电控油门还可以使发动机转速在很大的范围内任意设定。另外，还可实现对发动机转速的实时监控及自动怠速、自动升速和自动稳速等的控制功能。
3 结束语
从液压机械的发展来看，节能环保性能是其进入市场和被用户接受的基本要素，同时也将是产品生存和发展的先决条件。此外，进一步改进阀控节能控制，现场总线技术和嵌入式系统的大量应用，柴油机电喷控制，负荷传感控制，多功能组合及可变参数控制等技术的发展，在一定程度上有助于节约设备的制造、使用和维护成本，必将使液压机械节能技术进一步发展。
参考文献
[1]段立莹.浅谈机械节能环保[J].中国科技信息.2007, (14) .
[2]张轶.中外建筑节能情况对比[J].节能与环保.2005, (04) .
工程机械液压控制系统的技术分析 篇7
一、概述
在城市建设日新月异的今天, 大型工程机械已经成为城市工程项目中不可或缺的工具。而液压控制系统是大型工程机械中最为重要的组成部分, 起到控制和稳定的作用。工程机械在作业当中, 负荷变化非常大, 有时候功率从零直接加到无穷大, 这也就需要机械的控制系统要迅速地做出调整;另外, 工程机械在操作的过程中, 机械的多个部件往往需要同时工作, 控制系统需要传动和控制相协调, 这也对机械的液压系统带来了很大的考验。
液压控制系统主要用于工程机械的控制系统当中, 其工作原理就是把机械能先转化为液压能, 然后经过调节和分配之后, 再把液压能转化为机械能, 以达到对机械各个部件进行控制的目的。当液压泵受到发动机传输过来的机械能后, 液压阀对系统的压力、方向、流量等进行调整, 使其达到要求的指标。
液压控制系统具有许多优点, 比如占用空间小, 操作灵活方便等, 其自动程度非常高, 操作起来十分方便, 因此系统的使用越来越广泛。但是, 这也带来了一些问题, 因为液压控制系统的内部结构非常复杂, 科技含量也非常高, 操作人员必须了解系统的工作原理, 正确操作以防出现问题, 而且对液压系统的维护保养就成了非常必要的环节, 这也就需要维护人员深入地了解液压系统结构与原理, 定期对液压系统进行维护, 以保证液压系统能够始终处于最佳的工作状态。
二、工程机械液压控制系统的技术分析
1.负流量控制
负流量控制, 是指控制压力与排量成反比。在换向阀的中位回油道上有一个节流孔, 油液通过节流孔产生压差, 将节流口的前压力引至泵变量机构来控制泵的排量。通过节流孔的流量越大, 节流口前的先导压力越大, 泵的排量就会减少。泵的排量与先导压力成反比的关系, 故称负流量控制。这种控制技术具有稳定性好、响应快、可靠性和维修性好等特点, 因流量与负载有关, 可控制性较差, 而且多路阀的主回油路上存在少量的溢流损失。
2.正流量控制
正流量控制的目的是为了用容积调速代替定量系统中的节流调速, 以提高系统效率, 与负流量控制相反, 控制压力与泵源排量成正比。与负流量控制不同的是正流量控制的泵源先导控制压力来自手柄, 这样可以更有效地消除无负载动作时的空流损失。工作时, 系统流量与先导操纵压力相适应, 能减少节流损失, 但不能完全消除。虽然与负流量相比操作性更好更直接, 节能效果稍好, 缺点是控制系统较复杂, 由于控制回路中增加梭阀组, 影响了系统的响应速度, 而且系统中还是存在少量节流损失。
3.负载敏感控制系统
负载敏感控制系统, 简称LS系统, 它是是一种利用泵的出口压力与负载压力差值的变化而使系统流量随之相应变化的技术。该系统是利用梭阀将多个执行机构中最大负载压力取出, 并与泵源输出压力之间相比较, 形成固定值压差, 其值为泵头调节阀块中LS弹簧设定压力, 以推动变量泵变量机构动作, 使泵源的流量输出始终和执行元件流量需求保持一致。由于LS差值的存在, 泵源压力始终高于最大负载压力, 约1.8MPa。但当该系统执行元件流量需求大于泵源流量, 即流量供小于求时, 系统无法自动分配流量。
三、液压系统故障诊断的基本技能和方法
技术维修人员要对液压系统的基本结构掌握好, 弄清楚整体液压系统的工作原理和各主要部件的主要功能, 并且对液压元件的使用特点进行详细的了解。在掌握了上述基本的技能之后, 还要有一定的液压设备运行管理经验, 提高处理紧急情况的能力。维修技术人员, 还需要学会使用基本的检测仪器, 在凭个人经验技术不能确定液压设备故障的情况下, 需要使用相关的专业检测仪器进行故障检测, 以提高故障检测的准确率。
常见诊断方法介绍:
1.直观检查法。直观检查法就是技术人员直接通过对液压系统的看、听、摸等感觉器官进行检查, 再结合个人的实际经验, 对故障进行分析和判断。具体说来, 要观察液压油的颜色, 通过和相应的标准进行对比, 得出合理的结论, 一些液压元件, 由于使用温度的变化, 也会导致颜色发生变化, 比较常见的, 是银白色的液压元件, 在高温、高负荷的工作环境下, 会逐渐变成暗黄色, 时间长了, 如果液压元件超负荷运转时间长了, 就容易出现颜色的明显变化, 这就通过肉眼的观察, 可以直接得出结果。通过用手触摸, 也是一种分析判断液压设备故障的良好方法, 正常的液压元件应该是光滑、质地细密的, 如果用触摸相关的元件时, 感觉到粗糙、扎手, 那就很可能是液压元件出现硬伤。因此, 通过手的触摸, 可以发现这种问题。
2.排除分析法。逻辑分析法, 主要是通过对液压系统的整体把握, 通过排除一些不可能发生故障的环节, 进而逐步缩小故障产生的范围, 减少不必要的大范围检查, 这样可以逐步提高设备故障诊断的准确率。除此之外, 在排除分析法的基础上, 还可以使用逻辑分析法。
四、工程机械液压控制系统的维护
1.液压油的选择与更换
液压油的化学成分会在液压系统的工作过程中发生变化, 因此经过长时间的使用, 油液的性能就会降低, 无法满足液压系统的需要, 此时就需要对系统中的液压油进行更换。更换液压油应使用设计要求的液压油型号。为了防止发生化学变化, 不能混合使用不同型号的液压油。在液压系统使用过程中, 油液可能会对系统产生污染, 油液污染容易是引起系统的故障。这种因素给设备的威胁是很普遍的, 由其引起的故障数量占到系统故障总量的70%~80%。所以, 预防液压系统的污染应当在使用过程引起的足够重视。首先需要提高油液的清洁度, 油液中存在的污染物, 会对系统元件寿命和稳定性造成危害, 油液的清洁度不高是引起液压系统故障的主要因素。
2.防止固体杂质混入液压系统
清洁的液压油是液压系统的生命。液压系统中有许多精密偶件, 有的设阻尼小孔或缝隙等。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等, 危及液压系统的安全运行。一般固体物质入侵途径有:液压油不洁;加油工具不洁;加油和维修、保养不慎;液压元件脱屑等。
3.防止空气和水入侵液压系统
(1) 要防止空气入侵液压系统
在常压常温下液压油中含有容积比为6%~8%的空气, 压力降低时空气会从油中游离出来, 气泡破裂使液压元件“气蚀”, 产生噪声。大量的空气进入油液中将使“气蚀”现象加剧, 液压油压缩性增大, 工作不稳定, 降低工作效率, 执行元件出现“爬行”等不良后果。另外, 空气还会使液压油氧化, 加速其变质。
(2) 要防止水入侵液压系统
液压油中含有过量水分会使液压元件锈蚀, 油液乳化变质、润滑油膜强度降低, 加速机械磨损。除了维修保养时要防止水分入侵外, 还要注意储油桶不用时要拧紧盖子, 最好倒置放置。
五、结语
刍议矿山机械中液压控制技术的应用 篇8
1 液压控制技术的主要内容
液压控制技术事实上就是在液压系统中控制油缸运动方向、运动速度以及运动位置, 以更好的控制液压系统的整体液压能转换程度的技术内容, 当前科学技术的不断发展带动了液压控制技术的不断进步, 当前阶段液压控制技术已经结合了微电子控制技术、新材料技术、信息技术以及生物技术和新材料技术等诸多技术内容, 发展成为机械电子液压流体传动以及控制技术, 流体传动及控制技术主要包括液压传动以及控制与气体传动两个方向, 当前液压控制技术已经广泛的应用在机械制造、冶金、化工、航天、能源、国防等诸多领域, 是我国国家发展过程中支撑性的技术内容。
2 液压控制技术在矿山机械设备的应用
液压控制技术在矿山机械设备的应用, 首先就是矿山液压系统的设计, 相关单位在液压系统的设计过程中应该保证液压控制技术与矿山机械设备实现有效的连接, 同时积极注重液压系统设计过程中的自动化程度、可控制程度, 保证液压系统能够为矿山机械设备的使用提供充足的动力;其次, 在矿山机械设备液压系统的设计内容中, 相关单位必须注意保证液压系统的整体完整性与联动性, 相关单位需要根据矿山机械设备的实际情况完成对液压系统不同位置压强的设置, 保证液压传动系统中的执行元件、动力元件、辅助元件以及控制元件的整体性, 合理的选择液压系统的控制阀门, 一般来讲根据液压系统操作方法的不同, 液压系统的控制阀门可以分为电动控制阀门、机械控制阀门以及人力控制阀门等诸多类型;最后, 相关单位在液压系统的设计过程中, 一定要注意做好液压系统原理图的绘制工作, 保证液压系统原理图绘制过程中的合理性和科学性, 进而保证整体液压系统的设计质量。
液压控制技术在矿山机械的使用过程中有着非常广泛的应用性, 举例来讲, 液压系统能够与矿山的装卸类型机械设备形成有效的结合, 为矿山采挖过程中装卸类型机械设备的应用提供充足的动力, 事实上, 矿山采挖过程中容量、大面积的采挖内容也对装卸类型机械设备的动力提出了非常高的要求, 也只有应用液压系统, 才能够有效的满足装卸类型的设备要求。又例如将也要及控制技术与矿机械设备中的万能外圆磨床设备形成有效的结合, 建立万能外圆磨床液压系统, 为矿山日常经营发展过程中的磨床作业, 提供效率更高、质量更高、性能更好的动能传输服务。除此之外, 液压控制技术在矿山机械设备中的应用, 还能够在矿山运输过程中带式传输机的自动张紧装置中, 布置电液比例方向阀门来有效的实现对张紧油缸的控制, 或者使用比例溢流阀门控制液压马达的输出扭矩, 以达到有效的控制带式输送机张紧力的适度控制。
在当前的发展过程中, 伴随着液压控制技术的进一步发展, 液压控制技术还能够与数字技术、无线通讯技术形成有效的结合, 进而在矿山采挖的过程中与矿山的挖掘机设备、凿岩机设备、高空作业车以及桥梁检测车等诸多类型的移动式矿山机械设备提供远距离的控制功能, 更加有效的完成对矿山机械设备的操作和使用, 提高矿山机械设备的自动化以及智能化程度。
3 液压控制技术应用的优点与缺点
当前阶段液压控制技术在矿山机械设备的应用过程中, 也存在着相应的优点和缺点现象, 具体来讲, 液压控制技术在矿山机械设备应用过程中的优点与缺点主要如下文所示:
3.1 液压控制技术的应用优点
液压控制技术在矿山设备的应用过程中具有重量较轻、体积较小的特点, 因此液压控制系统在矿山机械设备使用的过程中即使面临突然停车或者过载的情况, 也不会出现冲击力过大的现象, 能够有效的提升矿山机械设备使用过程中的安全性和稳定性;液压控制技术能够在固定的范围内形成稳定的液压能控制速度, 同时这种控制速度还能够根据矿山机械设备的实际情况自行调节;液压控制技术能够在电机旋转方向不变的情况下, 依然轻松的实现自身的方向变化。
3.2 液压控制技术的应用缺点
液压控制技术也即液压系统的使用过程中, 相关矿山单位需要时刻关注液压系统的液压油, 保证液压油的清洁与充足;液压控制系统的建设对相关组成元件的质量和性能有着非常高的要求, 因此整体建设成本较高;液压控制系统的使用过程中使用液压油作为动力基础, 因此也面临着发生火灾的风险;液压控制系统的使用过程中很少出现元件故障现象, 但一旦出现元件故障现象, 就很难修复, 对液压控制系统的修复要求较高。
4 结语
综上所述, 本文对液压控制技术在矿山机械设备中的应用进行了具体的分析和阐述, 液压控制技术在矿山机械设备中的应用也是存在相应的优点与缺点的, 而液压控制技术未来的发展趋势就是不断改进自身存在的诸多缺点, 更加有效的提高液压控制系统的应用性能。
参考文献
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[2]张欣, 徐昆鹏.电液比例控制技术的发展及应用[J].科协论坛 (下半月) , 2011 (10) :36-37.
液压控制技术 篇9
作为煤矿井下综采机械化工作面的支护设备,液压支架在煤矿开采中具有重要价值和作用。近年来,随着科技的发展和进步,液压支架的结构和重量不断趋于复杂化和大型化,其快速运输和转移技术成为制约煤矿综采效率和水平的重要因素。因此,开发高效率、大容量的液压支架搬运技术成为当前煤矿高效生产的研究热点[1]。
本文根据煤矿开采工作面液压支架的安装和快速撤除的技术要求[2],开发了一种基于电液比例驱动控制的支架搬运新方案。该方案采用了比例控制与液压驱动技术,并利用了电液比例变量泵控马达闭式容积调速回路。为保证搬运系统的两轮能保持同步且独立运动,该方案采用了双泵与双马达组成的独立的左右驱动回路,检测两侧的双马达转速,可进行速度的同步与独立控制。
作为液压支架搬运系统的动力驱动方案,由于液压驱动的输出力和力矩较大,容易实现精确的自动化控制,故该系统特别适合于大惯量的液压支架搬运控制。
本文运用Matlab仿真软件对系统进行了仿真,验证了系统的稳定性。同时,为改善系统性能并使其获得较宽的更加良好的频率调节范围,本文采用了基于遗传算法的PID校正控制,以使校正后的系统具有最佳控制效果和稳定性能。
2 基于电液比例控制的液压支架搬运驱动系统
2.1 系统控制方案
如图1所示为系统控制方案。为适应液压支架搬运驱动的控制要求。本文采用电液比例变量泵控液压马达容积闭式回路,在该调速回路中,液压马达的调速范围较大,可获得较低的工作速度,并能以恒扭矩方式进行调速。同时,为保证搬运系统的稳定性,确保两侧独立同步运行,本文在系统设计中,两侧分别采用一套变量泵与液压马达液压驱动系统,并使之相互独立、对称,而且互不干扰。
2.2 电液比例控制系统
典型的基于电液比例控制的液压支架搬运系统的结构如图2所示,系统主要由双向液压马达、变量泵、测速与传感装置、减速与传动机构等构成。变量泵为系统提供液压能源供应并进行变排量调节。当液压泵的转速一定时,按照一定的规律可以调节其排量大小,即可以调节输出到液压马达的流量大小和方向。液压马达的速度可经由其上的速度传感器进行检测。减速与传动机构可实现系统低速搬运动作的传动与执行。另外,系统配有补油泵,它用作系统散热、冷却和泄漏的补充等,并可为变量机构提供恒定的控制油压。
基于电液比例控制的液压支架搬运系统,其两侧分别带有一套独立的驱动控制系统,采用两个独立的液压马达进行驱动控制。为了在实际运行过程中保证两侧马达的同步运转,使其转速相等,本系统的电比例驱动回路采用两侧双泵独立供油,实现了两侧马达的独立驱动控制。
2.3 定量马达的转速检测与反馈控制
图3为变量泵控制液压马达的闭环控制原理图。转速传感器检测并获得驱动装置的速度信号,与给定的速度信号进行比较运算,通过控制器进行运算和处理后,得到控制信号,该信号控制电比例液压阀和液压泵的变量调节机构,使得系统的速度偏差不断减小,并最终使得两侧液压马达达到同步运动。该系统为两侧独立运行的速度控制闭环系统,其控制精度较多取决于转速传感器的精度和电液比例阀的频宽。
3 基于Matlab/Simulink的仿真研究
由于系统两侧回路对称,本文仅对单侧变量泵控制定量马达的闭环控制系统建立仿真模型并进行仿真研究。
3.1 基于PID控制的电液比例控制系统模型
系统基于Matlab/Simulink的仿真模型如图4所示。
模型主要由PID控制器模块、限幅模块、基于电液比例控制的变量泵模块、变量泵控液压马达模块及转速检测反馈模块等组成。
通过调整PID控制器的参数设置可以改变和优化系统的响应特性,并获得系统良好的动态特性。本文通过混合遗传算法优化PID参数,获得系统在给定目标函数下的最优性能。
3.2 基于遗传优化算法PID控制的电液比例驱动控制系统模型
利用遗传算法优良的搜索能力获得控制器的最优解,并得到PID控制器参数的最优解,然后通过该解控制整个系统模型的输出。
如图5所示,建立基于遗传算法PID控制的Matlab/Simulink优化模型。模型的输入为单位阶跃信号,优化指标为ITAE指标,即为最小误差时间积分。
设定仿真时间为10s,PID控制器三参数全局优化范围设定为:
Kp=0~10,KI=0~1,KD=0~0.1
通过遗传算法优化得到的PID的最优值为:
3.3 系统特性的对比分析
为了研究优化前后系统的响应情况,通过优化前后阶跃响应曲线进行对比分析。
如图6所示,根据阶跃响应的对比仿真结果可知,基于遗传优化算法的PID控制器的电液驱动系统响应速度快,系统的上升时间为0.5s级别,而基于普通PID控制器的系统响应时间约为2s。同时,基于遗传优化算法的PID控制器的电液驱动系统的稳态时间和上升时间获得了极大的改善,系统的超调量很小,稳态精度很高,而普通PID控制器阶跃响应的超调量很大,约达到30%,系统的稳定性能较差。因此,通过基于遗传优化算法的PID控制器可以有效提高控制系统的响应特性和稳定性。
当采用PID调节时,系统在起始的一段时间内,实际的输出转速与给定转速之间的偏差仍较大,波动较为剧烈。对于重型支架搬运系统而言,搬运的初始振动通常无法避免,稳态情况时能够满足同步且达到偏差控制性能指标即能说明PID控制方法有效。
4 结束语
本文提出了一种液压支架电液比例牵引传动与调速控制方案,分析研究了系统的回路组成和工作原理。通过建立系统的仿真模型,对系统的工作与调速特性进行了研究,主要研究了系统的快速性、稳定性、准确性等控制系统常见的控制特性。仿真研究结果表明,基于电液比例控制的液压支架搬运控制系统具有较快的响应速度、自然且良好的稳定性,可满足系统牵引控制的要求。本文的研究为该方案的工程应用奠定了良好基础,也为液压支架搬运控制技术的研究开辟了新方向。
参考文献
[1]张全有.国内外液压支架搬运技术发展状况及其应用展望[J].煤矿技术,2002,(8).
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[3]防焕英.我国煤矿辅助运输的现状与发展[J].煤矿机电,1998,(5).
[4]陈伟健,齐秀丽.矿山运输与提升[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007.(2).
液压系统泄漏的因素与控制 篇10
【关键词】:液压系统固体颗粒 密封件质量保证
中图分类号:TH137 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)-08-0184-02
一、泄漏的危害
三漏(漏油、漏水、漏气)问题到目前为止仍旧是工程机械的顽疾,尤其是液压系统泄漏影响着系统工作的安全性、可靠性,造成油液浪费、污染周围环境、增加机器的停工时间、降低生产率、增加生产成本及对产品造成污损,因此,对液压系统的泄漏我们必须加以控制。
二、泄漏的因素
通常液压机械所用的液压油,均由于使用与管理的不当,使可继续使用的油成为废油,不但造成无谓的浪费,增加了维护成本,更造成环境的污染。几乎所有的液压系统的泄漏都是在使用一段时间后由于以下几个原因引起的:(1)液压系统固体颗粒污染,导致密封件及配合件相互磨损;(2)设计及制造的缺陷;(3)冲击和振动造成管接头松动;(4)油温过高及橡胶密
封与液压油不相容而变质。
三、泄漏因素及控制措施
(一)液压系统固体颗粒污染的分析和控制
1.液压系统污染物的来源液压系统的污染源主要有潜在污染物、再生污染物和浸入污染物。液压系统中的污染物的类型大致可分为固体颗粒、空气、水、化学物质和微生物等,其中,固体颗粒污染发生的最为普遍。
2.固体颗粒的危害与产生的原因 (1)固体颗粒的组成
主要由剥落物、胶质、金属粉末、空气中带来的粉尘、砂子、研磨粉、沉积物和纤维等组成。
(2)固体颗粒的主要来源
①系统硬管管道内壁附着的片状铁锈,酸洗后残留在管内的化学药品类;②硬管在切割和套丝等加工过程中存留的铁屑;③密封件、密封圈残渣;④高压软管总成内部灰尘及部分接头部位残留胶状碎片;⑤液压系统装配现场由于环境因素进入管道内部的石子、尘土等,这种情况并不多见;⑥液压元件内部存留的型砂残留物、加工铁屑、密封残渣等。
(3)固体颗粒污染的危害
①粘着和堵塞过滤器孔眼和各种间隙、通道,从而使液压泵运转困难,产生气蚀和躁声;②破坏润滑油膜,增大机器的摩擦力和磨损。磨损会导致液压元件产生泄露,效率降低,使用寿命缩短甚至损坏;③加速密封材料磨损,增加外泄漏量;④部分或全部堵塞液压元件的孔隙,使控制元件动作失灵;⑤固体颗粒中的金属和金属化合物粒子会对油液的氧化,变质起催化作用,油液的氧化将劣化油液质量,降低润滑性能,导致密封件或运动部件磨损加剧,使泄漏发生。
3.防污措施
(1)设计阶段的污染控制
在设计阶段,应慎重选用易于產生颗粒杂质而污染系统油液的装置、结构等。如从控制固体颗粒污染角度,宁可选凸缘连接结构而少用管接头,因为装配维修时管接头产生大量磨屑;油箱呼吸口设计位置高一些,并尽量掩蔽些,以防雨水和灰尘侵入;软管可选用加衬里的油管等等。在设计阶段最重要的是滤油器的设计和选择。
(2)制造阶段的污染控制
外携外购件如各种阀、高压软管、缸等以及液压油要严格进行进厂检验。关键件需进行加载、抛光和清洗。除外购的液压元件以及一些软管外,在现场配制的液压管道必须经过酸洗除锈。管道按以下工艺流程进行:脱脂、酸洗、中和、钝化、干燥、涂油、封闭。酸洗前应将经过脱脂处理后的管子用净化压力水冲去关内外壁的碱性溶液和洗去油污。所有密封面、丝扣等必须涂油覆盖以后才能进行清洗。
(二)密封件质量保证
1.减少动密封件的磨损(1)消除活塞杆和驱动轴密封件上的侧载荷;(2)用防尘圈、防护罩和橡胶套保护活塞杆,防止磨料、粉尘等杂质进入;(3)设计选取合适的过滤装置和便于清洗的油箱以防止粉尘在油液中累积;(4)使活塞杆和轴的速度尽可能低。
2.设计及制造缺陷的解决方法
(1)液压元件外配套的选择在液压系统的泄漏中起着决定性的影响。在新产品设计、老产品的改进中,对缸、泵、阀件、密封件、液压辅件等的选择,要本着好中选优、优中选廉原则慎重的、有比较的进行。
(2)合理设计安装面和密封面。当阀组或管路固定在安装面上时,为了得到满意的初始密封和防止密封件被挤出沟槽和被磨损,安装面要平直;密封面要求精加工,表面粗糙度要达到0.8μm,平面度要达到0.01/100mm,表面不能有径向划痕,连接螺钉的预紧力要足够大,以防止表面分离。
(3)在制造及运输过程中要防止关键表面磕碰、划伤,对装配调试过程进行严格监控,保证装配质量。
3.减少冲击和振动
(1)使用减震支架固定所有管子以便吸收冲击和振动;(2)使用低冲击阀或蓄能器来减少冲击;(3)适当布置压力控制阀来保护系统的所有元件;(4)尽量减少管接头的使用数量,管接头尽量用焊接连接;(5)使用直螺纹接头,三通接头和弯头代替锥管螺纹接头;(6)尽量用回油块代替各个配管;(7)针对使用的最高压力,规定安装时使用螺栓的扭矩和堵头扭矩,防止结合面和密封件被蚕食;(8)正确安装管接头。
4.对静密封件的要求
静密封件在刚性固定表面之间防止油液外泄。合理设计密封槽尺寸及公差,使安装后的密封件到一定挤压产生变形以便填塞配合表面的微观凹陷,并把密封件内应力提高到高于被密封的压力。
5.控制油温防止密封件变质
密封件过早变质可能是由多种因素引起的,一个重要因素是油温过高。温度每升高10℃则密封件寿命就会减半,所以应合理设计高效液压系统或设置强制冷却装置,使最佳油液温度保持在65℃以下,工程机械不许超过80℃。
四、结论
泄漏产生的原因和主要部位在液压系统中,从元件到辅件,从油箱到液压泵、液压缸等各个环节,都可能存在泄漏问题,造成泄漏的原因也很多,本文强调以下几个方面:(1)振动和冲击。(2)由间隙变大而使产生泄漏或者使得泄漏增加。(3)从实际维修中发现,液压系统中的颗粒物污染是加剧间隙增大和密封件失效的重要原因。
参考文献:
[1]徐灏.机械设计手册(第五卷).机械工业出版社出版,1995.
[2]马福安.机修手册(第7卷、第8卷).机械工业出版社出版,1993.
