復(fù)合控制的液壓同步系統(tǒng)研究
本文根據(jù)多年的實(shí)踐和試驗(yàn)，提出一種新型同步系統(tǒng)，該系統(tǒng)在主油路上用泵控方式獲得較高同步性能的基礎(chǔ)上，還設(shè)計(jì)了一個(gè)輔助閥控補(bǔ)償系統(tǒng)。由于閥控補(bǔ)償系統(tǒng)的高控制精度和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)補(bǔ)償了主油路上因負(fù)載變化和不平衡以及泄漏等因素產(chǎn)生的同步誤差，從而使系統(tǒng)具有高同步精度和最大功率利用系數(shù)。
在主油路中，每個(gè)油缸能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載力的變化，是“變壓式”系統(tǒng)，其輸出流量僅受容積效率的影響，不存在節(jié)流閥的“壓力—流量特性”，故其同步精度較高。而且，無“節(jié)流效應(yīng)”，它的功率利用系數(shù)最高，理論上其效率系數(shù)可達(dá)η≈1。另外，還應(yīng)注意到，由于泵的工作容積(總控制容積)大，液壓固有頻率低(見公式)，響應(yīng)速度較低。又泵控流量增益在工作范圍內(nèi)近似為常數(shù)(僅由泵的變量擺角、幾何參數(shù)決定)，由于泵控方式的流道簡單、環(huán)節(jié)少，其泄漏系數(shù)較小，變化量亦小，泵控機(jī)構(gòu)可視作線性元件。
在補(bǔ)償系統(tǒng)中，采用閥控方式，控制容積較小，液壓固有頻率較高，響應(yīng)性能較好。但總存在壓力—流量系數(shù)的影響，即在負(fù)載的工作范圍內(nèi)變化時(shí)，由于閥組必然會(huì)受到節(jié)流特性限制，故非線性影響大。閥控方式還存在功率利用系數(shù)低的缺點(diǎn)。如在定量泵—溢流閥油源時(shí)，最大效率僅為38。
在新系統(tǒng)中，輔助閥控油路正好發(fā)揮了動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、補(bǔ)償靈敏的優(yōu)點(diǎn)，而主油路則有功率利用系數(shù)高，能量損失小的特點(diǎn)。例如，輔助補(bǔ)償系統(tǒng)的功率設(shè)計(jì)為全系統(tǒng)功率的10，該系統(tǒng)的功率利用系數(shù)理論上可達(dá)93.8。可見，用泵控和輔助閥控的復(fù)合控制方式的同步系統(tǒng)，在提高同步精度和合理利用能源方面都是十分有效的。
如圖2所示，這類閥的特點(diǎn)是通過閥口A、B作單向補(bǔ)償，即根據(jù)同步誤差，由電液轉(zhuǎn)換或電磁轉(zhuǎn)換或機(jī)械轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)閥芯位移xv，向缸5或缸6補(bǔ)償液壓油。其補(bǔ)償流量為
(1)
(2)
其中：Cd—流量系數(shù)； W—面積梯度；
xv—閥芯位移量； ps—供油壓力；
p1、Q1及p2、Q2—分別為在兩個(gè)主油路上的負(fù)載壓力和流量。
由此可見，其補(bǔ)償流量(Q1、Q2)與負(fù)載壓力(p1、p2)成非線性關(guān)系。實(shí)際上，零開口閥仍有極小的遮蓋量，存在較小死區(qū)，并且制造或改裝較困難。
(2)正開口三通閥
如圖3所示，圖上u為正開口量，此時(shí)，
(3)
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