基于電液比例控制的折彎機液壓同步系統設計

在數值折扣機的結構設計中，選擇了傾斜雙功能的高效自動駕駛系統。垂直雙功能高效駕駛系統對控制系統的要求更高。這類雙發動機式能源自動監測系統具有幾個明顯的特點。1.兩液壓缸負載效應明顯。即任一液壓缸負載發生變化時,均會引起缸的動態調整,可能引起振蕩。2.重力負載存在“干擾”現象。液壓缸豎直安裝會產生重力負載的作用,會引起在上升和下降兩個方向上動態性能不一致,給兩個運動方向的高精度同步控制帶來困難,這種“干擾”現象對大負荷的同步提升和下降尤為嚴重。3.雙作用缸兩個運動方向性能存在差異,給分析和控制帶來麻煩。因此,本設計選擇電液比例控制系統,根據市場需求,本文設計折彎機為中檔產品,液壓驅動系統設計采用PBA集成式同步控制方案,比例控制型式選擇TFI類型,放大器功能包含在折彎機控制系統上,且帶比例閥閥芯位置監控。液壓驅動系統整體結構如圖1。一、液壓缸的選擇常見液壓執行元件形式有馬達和液壓缸,馬達主要實現旋轉運動。液壓缸又稱為油缸,它是液壓系統中的一種執行元件,其功能就是將液壓能轉變成直線往復式的機械運動。液壓缸的種類很多,本文所設計系統根據主機所要實現的運動種類為直線往復運動,擬選擇雙作用單桿活塞式液壓缸。單桿式活塞缸,如圖2所示,活塞只有一端帶活塞桿,單桿液壓缸有缸體固定和活塞桿固定兩種形式,但它們的工作臺移動范圍都是活塞有效行程的兩倍。液壓缸兩腔有效作用面積不相等,當向液壓缸兩腔分別供油,且壓力和流量都不變時,活塞在兩個方向上的運動速度和推力都不相等。二、系統的研究設計液壓系統的油路循環方式有開式和閉式兩種,對于油路的選擇主要取決于液壓系統的調整方式和散熱條件,本文在設計中將油箱設計在橫梁上方,有足夠的散熱空間,為了簡化系統使用節流方式調速,基于此,選擇開式系統。在設計中采用兩個液壓缸作為執行元件,通常連接方式有串聯、獨聯、并聯以及復聯,本設計采用并聯復合方式,具體連接方式如管道分布圖3。三、設計結構設計原則根據數控折彎機工況分析,由系統工作壓力、流量變化選擇單泵供油,根據系統對油源的綜合性能要求,在設計中選擇恒壓式定量泵。本設計中主要遵循以下三項原則。1.最大功率原則,從節能的要求出發,依照執行元件的最大功率要求確定動力源的功率,使二者功率相適應。2.參數匹配原則,結合控制元件的輸入參數,合理選擇動力源的輸出參數。3.穩定性和快速性要求,液壓動力源的輸出參數的響應速度和跟隨控制信號的變化,滿足系統所要求的快速性和穩定性要求。根據以上三原則,本設計動力源總體布置型式如圖4。四、電液比例閉環控制在控制方式上采用開環控制,采用開環控制主要原因如下。采用閉環控制一是為了提高系統自動化水平,保持設定值不受外因干擾,即在不同負載的壓力下,保持元件的速度穩定;在執行元件輸出不同的力時,保持機構有確定的位置;在執行元件承受偏載時,保持兩個以上的液壓缸同步動作。本文設計中輸出力已經設定,在工作中通過擋料板的設置基本避免偏載情況的出現,因此,不需要選擇閉環控制。采用閉環控制二是為了提高電液比例系統的控制精度,大量工程實踐表明現有的開環控制系統的位置控制精度最高達到0.3mm,速度控制精度最高達到3%,壓力控制精度最高達到比例壓力閥最大定力的3%,當控制精度超出以上范圍時需要考慮閉環控制。本文設計中的相關控制精度均在開環控制精度的可達范圍內,因而,不需要采用閉環控制。本設計信號類型選擇開環電液比例位置控制系統,為了盡可能提高系統的位置精度,在設計中采用了以下三種方法來提高系統的位置精度,獲得正確的定位。一是采用預制動方式來提高位置精度;二是采用模擬式接近開關提高定位精度;三是搞高閥口壓差。本設計元件類型為數字式電液比例系統,數字式檢測元件分辨率高,用以構成電液比例控制,可直接與計算機連接,以此簡化控制系統設計,使用控制信息在總線上傳輸,便于計算機讀取和存儲。控制閥塊方案如圖5。五、該系統的特點1.快動回路特點系統利用滑塊自重,輔助液壓缸快速下行,用充液閥補沒,使快動回路結構簡單,使用元件少。采用密封性能好、通流能力大、壓力損失小的比例閥塊組成液壓系統,具有油路結構緊湊、動作靈敏的特點。2.使用電流源限制或控制距