換向閥雙閥芯控制技術(shù)的使用

1、傳統(tǒng)單閥芯換向閥的缺陷

(1)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少負(fù)載變化對(duì)速度的影響，要么犧牲部分我們想實(shí)現(xiàn)的功能，要么增加額外的液壓元件，如調(diào)速閥、壓力控制閥等，通過(guò)增加阻尼，提高系統(tǒng)速度剛度來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是這樣元件的增加又會(huì)降低效率，浪費(fèi)能源；還會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)的可*性降低、增加成本。

(2)由于換向結(jié)構(gòu)的特殊性，使得用戶在實(shí)現(xiàn)某一功能時(shí)必須購(gòu)買相應(yīng)的液壓元件，再加上工程機(jī)械廠家會(huì)根據(jù)不同zui終用戶要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的功能，這樣會(huì)造成生產(chǎn)廠家采購(gòu)?fù)悺⒍嘁?guī)格的液壓控制元件來(lái)滿足不同功能要求的需要，不利于產(chǎn)品通用化及產(chǎn)品管理，同時(shí)會(huì)大大提高產(chǎn)品成本。

(3)由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)出液壓油通過(guò)一根閥芯進(jìn)行控制，單獨(dú)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩側(cè)壓力是不可能的。因此，出油側(cè)背壓作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的反方向，隨著出油側(cè)背壓升高，為保質(zhì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，必須提高進(jìn)油側(cè)壓力。這樣會(huì)使得液壓系統(tǒng)消耗的功能增加，效率低，發(fā)熱增加。

采用雙閥芯技術(shù)的液壓系統(tǒng)，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)出油側(cè)閥口閥芯位置及控制方式各自獨(dú)立，互不影響，這樣通過(guò)對(duì)兩閥芯控制方式的不同組合，利用軟件編程能很好解決傳統(tǒng)單閥系統(tǒng)不能解決的問(wèn)題，同時(shí)還可以輕易實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)中難以實(shí)現(xiàn)的功能。

2、雙閥芯換向閥的兩種基本控制策略

由于雙閥芯換向兩油口控制的靈活性，兩油口可分別采取流量控制、壓力控制或流量壓力控制。正面介紹兩種簡(jiǎn)單的控制策略。

(1)負(fù)載方向在整個(gè)工作過(guò)程中保持不變

我們知道，對(duì)于汽車起重機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)等而言，其液壓缸在整個(gè)工作過(guò)程中負(fù)載方向始終維持不變。下面以起重機(jī)變幅液壓缸為例來(lái)探討雙閥芯的控制策略。

起重機(jī)變幅缸在工作過(guò)程中其受力，負(fù)載方向始終保持不變，因此我們可以采取液壓缸有桿控用壓力控制、無(wú)桿腔用流量控制的控制策略。

無(wú)桿腔流量控制是通過(guò)檢測(cè)連接到無(wú)桿腔側(cè)閥前后兩側(cè)的壓差，再根據(jù)所需流入或流出流量的多少，計(jì)算出閥芯開(kāi)口大小；有桿腔側(cè)采用壓力控制，使該側(cè)維持一個(gè)低值的壓力，使得更加節(jié)能、。

由于我們?cè)跓o(wú)桿腔采用了流量控制，因此原控制系統(tǒng)中所用的平衡閥可用一個(gè)液控單向閥來(lái)代替。這樣可消除因平衡閥所帶來(lái)的系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

(2)負(fù)載方向在工作過(guò)程中發(fā)生改變

在這種情況下，采取“進(jìn)油側(cè)壓力控制，出油側(cè)流量控制"，在液壓缸有桿腔側(cè)用壓力控制，無(wú)桿腔側(cè)有流量控制。

如負(fù)載方向不變，由于出油側(cè)采取了流量控制，我們可將雙向平衡閥用液控單向閥來(lái)替換，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進(jìn)油側(cè)用壓力控制器來(lái)維持一個(gè)較低的參考?jí)毫Γ环矫嫣岣呦到y(tǒng)效率，另一方面使系統(tǒng)不發(fā)生氣穴。

為了使負(fù)載方向變化的工作機(jī)構(gòu)能得到很好控制，另外一個(gè)PI控制器將被運(yùn)用到有桿腔的壓力控制器中，當(dāng)負(fù)載方向改變后，無(wú)桿腔的壓力將減小；如果仍將有桿腔維持一個(gè)很低的壓力，當(dāng)負(fù)載很大時(shí)，液壓缸將向反方向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)我們可用所增加的PI控制器監(jiān)視無(wú)桿腔壓力的變化，當(dāng)PI控制器檢測(cè)到無(wú)桿腔壓力低于所設(shè)定的參考值時(shí)，將提高有桿腔壓力控制器所設(shè)定的壓力，從而保證系統(tǒng)的正常工作。

每片閥都有兩個(gè)完整的設(shè)置好的混合信號(hào)ASIC(模擬型集成電路)和一個(gè)RISC(精簡(jiǎn)指令處理器)。這些控制器給傳感器提供激勵(lì)和補(bǔ)償、給控制傳動(dòng)裝置提供動(dòng)力、提供閥芯控制軟件以及CAN總線通信。閥芯動(dòng)作控制策略以及具體的參數(shù)可由用戶根據(jù)被控執(zhí)行元件的要求進(jìn)行設(shè)置或修改。控制閥接收到指令后，其內(nèi)嵌式處理器就運(yùn)行閥芯動(dòng)作控制軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)定的機(jī)能，多個(gè)閥間的功能協(xié)調(diào)是由ECU完成的，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)功能。這種分級(jí)控制方式使系統(tǒng)的應(yīng)用具有非常好的靈活性，同時(shí)易于構(gòu)建復(fù)雜的控制系統(tǒng)。

傳統(tǒng)換向閥的進(jìn)出油口控制通過(guò)一根閥芯來(lái)進(jìn)行，兩油口聽(tīng)開(kāi)口對(duì)應(yīng)關(guān)系早在閥芯設(shè)計(jì)加工時(shí)已確定，在使用過(guò)程中不可能修改，從而使得通過(guò)兩油口的流量或壓力不能進(jìn)行獨(dú)立控制，互不影響。

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