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一種實(shí)現(xiàn)液壓回路油壓動態(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、快速精確地變化，即動態(tài)調(diào)節(jié)時，傳統(tǒng)的調(diào)壓回路就不能滿足要求了，將步進(jìn)電機(jī)和減壓閥結(jié)合起來就可以實(shí)現(xiàn)油路油壓的動態(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)動是一步一步地進(jìn)行的，每輸入一個脈沖電信號，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度。通過改變脈沖頻率和數(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、停止、反轉(zhuǎn)反應(yīng)靈敏、可靠，在開環(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工作時引起壓力波動的影響。
　　減壓閥通常有三大類，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人工轉(zhuǎn)動減壓閥上的調(diào)節(jié)旋鈕來調(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)接起來后，通過實(shí)時控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動角位移大小和轉(zhuǎn)速來調(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))處作來回運(yùn)動。為了使A點(diǎn)的負(fù)荷大小基本保持不變，需要在C點(diǎn)加一個可變力F2，F(xiàn)2由一液壓油缸來提供。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態(tài)調(diào)節(jié)。圖2　某系統(tǒng)受力簡圖　　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，F(xiàn)2=(F1L1/2F1L1/4)/(L1 L2)；當(dāng)F1運(yùn)動至C點(diǎn)時，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；空載起動頻率3000步/s。外形尺寸：總長53mm；機(jī)殼外徑為45mm。
　　將步進(jìn)電機(jī)與減壓閥聯(lián)接起來所組成的動態(tài)調(diào)壓裝置可用來解決數(shù)控車床全功能電動刀架在拖板上來回快速移動而影響加工精度的問題，效果良好。
　　由于彈簧的剛性數(shù)據(jù)有一定的發(fā)散性，所以同一型號的減壓閥調(diào)節(jié)旋鈕在同一位置時，其輸出油壓也有差異，因此每一套動態(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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