1、液壓故障保護模塊作為一種有數的故障保護裝置，已廣泛在電液伺服控制系統中采用。特別是電液伺服系 統從獨立、單一的系統發展到多通道、復合控制的復雜協調加載系統后，液壓故障保護模塊對提高系統的 安全性和可靠性，更顯出了優越性。液壓故障保護模塊，是一個安裝著各種液壓閥的集成塊，并且與液壓缸固定在一起。當系統出現一 般故障時，通過液壓閥的功能使系統處在安全狀態，達到故障保護的目的。在工業電液伺服控制系統和地 面試驗設備中采用，既經濟又簡便實用。1常見故一形式1過載電液伺服控制系統出現過載是最常見的故障之一，過載可能使系統產生誤操作或使被試件損壞，直 接影響系統的安全性和可靠性。因此，過載液壓保護是最常用

2、的故障保護裝置，一般是用溢流閥限制液壓 缸負載腔的最高壓力。常見過載故障有：伺服閥失效伺服閥失效在伺服系統中經常遇到，特別是在系統調試和初運行階段，這是由于系統 污染所致。伺服閥失效將導致加載系統過載。因此.伺服系統在使用前都采取一些防污染措施，如伺服闖 用沖洗蓋板替代，液壓油循環一定的時問并在回路中安裝精度較高的過濾器，沖洗后再開始調試和運行。閉環控制失效在閉環控制系統中.反饋回路一旦失效，則成開環控制，這種情況將發生過載現象； 反饋信號接反或指令信號過大，也將引起系統過載.這兩種情況在系統調試時很容易發生。力耦合過載在多通道電液伺服系統中，各通道之問相互影響，產生耦合力，這種耦合力可能引

3、起系統過載，是系統不希望的。解決方法通常是采取解耦法加以消除。而在某些系統，如結構疲勞多通道 協調加載系統、造波機播板電液伺服系統，采用液壓限載消除各通道之間的耦合力引起的過載，很容易實 現。2斷電斷電在液壓系統工作中經常遇見。電力系統故障；出現緊急故障時，人為地切斷系統電源；另外， 液壓釉源上設置的保護裝置，如電機過載、過熱、系統掉壓、釉溫過高等，都可能使系統斷電。在某些電 液伺服控制系統中，系統斷電的同時，伺服閥控帝|系統也隨之斷電，而正在加載狀態的液壓缸，由于斷電， 伺服閥失去控制信號，閥芯自動回中位，液壓缸被保持在加載狀態下，這種狀況是不希望的。而采用斷電 保護裝置后，系統出現任何斷電

4、，液壓缸負載腔與回油路溝通，使系統處于卸載狀態。3氣蝕液壓系統中氣蝕對系統工作品質的影響，已引起人們的高度重視。而在伺服控制系統中，由控制負 載引起的氣穴卻容易被忽視，然而這種氣蝕往往更為嚴重。比如，大慣性伺服加載系統中，在伺服閥回零 位或換向控制時，液壓缸活塞由于慣性負載作用，不能立刻停止或換向，一腔產生瞬時過載，而另一腔則 出現負壓產生氣穴。另外，在負載隨機變化的伺服控制系統中，如飛機、船舶舵面控制中出現的氣流擾動 和波浪沖擊，同樣可能使液壓缸負載腔吸空產生氣穴。系統中的這種氣穴，損壞缸筒內孔和活塞表面質量以及伺 服閥精閥副的工作銳邊。2故障保護模塊的應用實例1多點協調加栽故障保護模塊1二

5、位三通電磁閥2二位六通閥3 4.單向調速閥5 6.載荷限制閣7.液壓缸8.電液伺服閣圖1多點協調加載保護模塊圖1所示原理的故障保護模塊，曾用于某結構多點協調加載系統，此模塊具有：過載、限載保護模塊上的兩個負載限制溢流閥5、6分別對應著液壓缸的兩個負載腔。試驗前根 據備加載點的拉、壓方向最大負載，對每臺溢流閥進行校摧l及設定。為提高系統的卸載精度，此模塊中 的溢流閥設計時采用了相似原理，即液壓缸兩負載腔的壓力分別對應溢流閥的前、后腔，而且兩者的有效 液壓英才網用心專注、服務專業面積比相似。斷電保護 系統正常工作時，電磁閥1通電，二位六通閥2工作在左位，系統油壓通過電液伺服閥 控制液壓缸工作。若電

6、磁閥1斷電，彈簧力推動閥2的閥芯左移，模塊中各閥處于圖1所示狀態。從圖1中看 到.液壓缸兩負載腔經二位六通閥2、單向節流閥3、4與回油路連通，即液壓缸處于卸載狀態。卸載速度控制電液伺服控制系統的負載形式一般為彈性負載或慣性負載。正常工作中，負載可 以按指令降到零。但若故障狀態卸載或人為緊急卸載，為避免造成負載沖擊，需要對卸載速度進行控制。為此.在圖1所示的卸載回路中對稱設置了兩個單向可調節流閥3、4,通過調節液壓缸負載腔的流 速而達到控制卸載速度的目的。2六自由度運動平臺液壓系統保護模塊六自由度運動平臺由6只靜壓支承高精度電液伺服缸構成，廣泛用于飛行、船艇等模擬訓練設備， 以及動感電影等游樂設

7、施的運動部分。由于此類設備涉及人身安全，所以必須設置液壓保護，以保證運動 平臺能安全平穩地回到初始狀態。圖2所示是一種用于六自由度運動平臺電液伺服缸故障保護模塊非工作狀態的示意原理圖。正常工 作時，電磁閥1通電，閥2左控制腔經節漉孔6通低壓油路。由于右控制腔直接與壓力油路溝通.因此壓力 油推動閥芯左移，閥2工作在右位狀態.溝通伺服閥兩負載腔油口與液壓缸弼負載腔油路，液壓缸按伺服 閥輸人指令工作。閥2左控制腔與低壓油路問的節流孔6起到減緩閥芯左移的速度，以減小閥芯打開時的壓 力沖擊，這對力干擾要求高的訓練模擬器伺l服系統是很必要的。如出現斷電故障或需要急停時，即使電 磁閥1處在斷電狀態(壓力油經

8、電磁閥1到達閥2的左控制腔).由于閥2兩控制腔設計成差動.左腔面積大， 右腔面積小，所以油壓推動閥蒼右移，使閥2工作在左位狀態，切斷伺服閽與液壓缸之間油路，同時使高 壓油到達液壓缸有桿腔，迫使液壓缸活塞桿收回。此時液壓缸無桿腔經過節流閥3通低壓油路，液壓缸話 塞桿收回的速度由節流閥3設定。切換閥2差動設計的目的是保證閥芯可靠切換，也就是保證平臺可靠收回。二位四通電磁閥2.差動液控閥3節魂魄4,5.溢 流閥6.節流孔7.液壓缸8.電i盤伺服閣圖2六自由度平臺保護橫塊3防氣蝕功能模塊圖3所示為具有抗氣蝕功能的某電液何服操舵系統故障保護模塊的原理圖。該模塊能使舵機選擇伺 服閥控制或手動閥控制，它們之

9、間的轉換是通過液控閥2和電磁閥1的通 斷電來實現。同樣斷電故障可以 通過電磁閥1自動把舵機轉人手動操縱。此模塊的另一個功能是有很好的抗氣蝕效果。一般的閥控缸系統 中。在液壓缸兩腔各裝一個低開啟壓力的單向閥就能起到抗氣蝕的作用而對于船舶這樣的液壓操舵系統， 由于舵面受到較大和較頻繁的波浪干擾負載，以及液壓管路長，壓力波動大等因素，都是系統產生氣蝕的 直接原因。因為該操舵系統在沒有采取有效的抗氣蝕措施前，氣蝕非常嚴重，致使舵機和伺服閥報廢，且 管路噪聲很大。針對該系統的氣蝕原因，為此設計了圖3所示的抗氣蝕功能模塊，其特點是，除了正常對 舵機中補充油液外，還能在管路中發生壓力沖擊和負壓時，有效地防止舵機中產生氣穴。1.二位四通電磁閥2.二位六通液控閥抗氣蝕單元4、5.溢流閥6手動換向閥7舵機8.電液伺服閥9.蓄能器 圖3抗氣蝕功能的保護模塊 3保護模塊的結構特點液壓故障保護模塊是依據控制對象的要求而專門設計的。設計時，通常采用集成式結構。主集成塊 的油路應布局合理，通徑合適，體積小，而且工藝性好。各功能閥首先選用螺紋插裝式或板式安裝。特殊 要求的功能閥一般應自行設計，如圖1中的載荷限制閥5、6,圖3中的抗氣蝕單元3等。伺服控制系統一般 都有頻寬要求，因此保護模