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一種實(shí)現(xiàn)液壓回路油壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的裝置
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0　引　言　　在液壓系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的調(diào)壓回路只能使油路的工作壓力不超過(guò)某一預(yù)先調(diào)好的數(shù)值或使油路中壓力保持恒定。這種調(diào)壓方式屬靜態(tài)調(diào)壓，即調(diào)壓須在系統(tǒng)工作之前進(jìn)行。當(dāng)液壓回路在工作中，其工作壓力要求隨負(fù)荷大小而實(shí)時(shí)、快速精確地變化，即動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)，傳統(tǒng)的調(diào)壓回路就不能滿(mǎn)足要求了，將步進(jìn)電機(jī)和減壓閥結(jié)合起來(lái)就可以實(shí)現(xiàn)油路油壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。1　步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)　　與普通電機(jī)不同，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是一步一步地進(jìn)行的，每輸入一個(gè)脈沖電信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。通過(guò)改變脈沖頻率和數(shù)量，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)速和控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移大小，具有較高的定位精度，其最小步矩角可達(dá)0.75°。轉(zhuǎn)動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)反應(yīng)靈敏、可靠，在開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。2　減壓閥的特性　　減壓閥是一種用來(lái)降低液壓系統(tǒng)中油壓的壓力控制閥。根據(jù)不同的需要，減壓閥可將液壓系統(tǒng)區(qū)分成不同壓力的油路，以使不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不同的工作力。另外，減壓閥也可以用作穩(wěn)定油路工作壓力的調(diào)節(jié)裝置，使油路壓力不受油源壓力變化以及其它閥門(mén)工作時(shí)引起壓力波動(dòng)的影響。
　　減壓閥通常有三大類(lèi)，即定壓減壓閥、定比減壓閥和定差減壓閥。其中只有定壓減壓閥的輸出油壓不受輸入油壓波動(dòng)的影響而保持穩(wěn)定。3　步進(jìn)電機(jī)與減壓閥的聯(lián)接　　如圖1所示，將減壓閥的調(diào)節(jié)旋鈕取下，裝上一只小齒輪，然后使之與步進(jìn)電機(jī)輸出軸所裝的齒輪相嚙合，用支架將步進(jìn)電機(jī)固定好，聯(lián)接就算完成。圖1　步進(jìn)電機(jī)與減壓閥聯(lián)接示意圖4　動(dòng)態(tài)調(diào)壓裝置的工作原理　　通常，調(diào)節(jié)減壓閥的輸出油壓是通過(guò)人工轉(zhuǎn)動(dòng)減壓閥上的調(diào)節(jié)旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)閥中壓縮彈簧預(yù)緊力的大小而實(shí)現(xiàn)的。將步進(jìn)電機(jī)和減壓閥聯(lián)接起來(lái)后，通過(guò)實(shí)時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移大小和轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)減壓閥中壓縮彈簧預(yù)緊力大小以及預(yù)緊力的變化速度，使減壓閥的輸出油壓實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。必須指出的是，所用的減壓閥必須是定壓減壓閥。5　應(yīng)用示例　　如圖2所示，F(xiàn)1為一固定載荷在AB(A，B為兩個(gè)支承點(diǎn))的中點(diǎn)至C點(diǎn)(C為可變載荷作用點(diǎn))處作來(lái)回運(yùn)動(dòng)。為了使A點(diǎn)的負(fù)荷大小基本保持不變，需要在C點(diǎn)加一個(gè)可變力F2，F(xiàn)2由一液壓油缸來(lái)提供。由于F2的值必須隨F1位置的改變而改變，所以油缸的工作壓力必須能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。圖2　某系統(tǒng)受力簡(jiǎn)圖　　假設(shè)A點(diǎn)的負(fù)荷定為F1/4，那么當(dāng)F1的位置在AB中點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)2=(F1L1/2F1L1/4)/(L1 L2)；當(dāng)F1運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)2=〔F1(L1 L2)F1L1/4〕/(L1 L2)。設(shè)F1=1200N，L1=500mm，L2=120mm，運(yùn)行速度最大為120m/min，油缸活塞的有效面積為3.14cm2，則F2的大小范圍為240～960N，油壓P的大小范圍為0.8～3MPa。選用JFL10減壓閥就可以滿(mǎn)足要求。JFL10減壓閥的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：調(diào)壓范圍0.7～7MPa；調(diào)節(jié)旋鈕的最大軸向位移量24mm；調(diào)節(jié)旋鈕的螺桿螺距0.75mm；調(diào)節(jié)旋鈕所能轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為32；調(diào)節(jié)旋鈕每轉(zhuǎn)一圈所能調(diào)節(jié)的壓力為0.2MPa。
　　在上述的系統(tǒng)中，減壓閥的調(diào)節(jié)旋鈕在工作中所能轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)至少為(30.8)/0.2=11(圈)，F(xiàn)1從AB中點(diǎn)移至C點(diǎn)所需的時(shí)間至少為(120 250)×60/(12×1000)=1.85(s)，調(diào)壓旋鈕的最大轉(zhuǎn)速應(yīng)大于11/1.85≈5.95(r/s)。設(shè)z1/z2為1，則步進(jìn)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速應(yīng)大于5.95r/s。為了提高控制精度，宜選用小步距步進(jìn)電機(jī)，選用步距為1.5°，則步進(jìn)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)頻率應(yīng)大于5.95×360°/1.5°=1427(步/s)，選用45BF33A型步進(jìn)電機(jī)就能滿(mǎn)足要求。45BF33A步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：相數(shù)3；步距3°/1.5°；電壓60V；靜態(tài)電流3A；靜態(tài)力矩2mN*m；空載起動(dòng)頻率3000步/s。外形尺寸：總長(zhǎng)53mm；機(jī)殼外徑為45mm。
　　將步進(jìn)電機(jī)與減壓閥聯(lián)接起來(lái)所組成的動(dòng)態(tài)調(diào)壓裝置可用來(lái)解決數(shù)控車(chē)床全功能電動(dòng)刀架在拖板上來(lái)回快速移動(dòng)而影響加工精度的問(wèn)題，效果良好。
　　由于彈簧的剛性數(shù)據(jù)有一定的發(fā)散性，所以同一型號(hào)的減壓閥調(diào)節(jié)旋鈕在同一位置時(shí)，其輸出油壓也有差異，因此每一套動(dòng)態(tài)調(diào)壓裝置中步進(jìn)電機(jī)的控制程序也應(yīng)有所差異。

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