液压比例控制系统在液压支架用安全阀试验台上的应用.pdf

2 0 1 3年 7月 第4 1 卷 第 1 4期 机床与液压 MACHI NE T0OL HYDRAUL I CS J u 1 ． 2 0 1 3 Vo 1 ． 41 No ． 1 4 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 1 4 ． 0 2 0 液压比例控制系统在液压支架用安全阀试验台上的应用 马 强 ， 1 ．煤炭科学研究总院，北京 1 0 0 0 1 3 ； 2 ．国家煤炭资源开采与环境保护国家重点试验室，北京 1 0 0 0 1 3 摘要针对原液压支架用安全阀试验 台流量调节过程繁琐、效率及检测精度低的问题，采用比例控制技术，进行闭环 流量控制。改进了试验台的液压系统，实现了流量调节的自动化 ，提高了试验效率及检测精度。 关键词液压支架用安全阀；试验台；比例控制技术 中图分类号 T D 3 5 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 1 4 0 5 7 2 Ap pl i c a t i o n o f Hy dr a u l i c Pr o p o r t i o n a l Co nt r o l S y s t e m i n Hy d r a ul i c S a f e t y Va l v e Te s t Ta b l e MA Q i a n g ， 1 ． C h i n a C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ，B e i j i n g 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a ； 2 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f C o a l M i n i n g a n d E n v i r o n me n t P r o t e c t i o n ，B e i j i n g 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e r e a r e p r o b l e ms e x i s t i n g i n t h e o ri g i n a l h y d r a u l i c s a f e t y v a l v e t e s t b e n c h，i n c l u d i n g c o mp l i c a t e d fl o w c o n t r o l l i n g p r o c e s s a n d l o w a c c u r a c y a n d d e t e c t i o n e f fic i e n c y ． T o s o l v e t h e p r o b l e ms ， t h e p r o p o r t i o n al c o n t r o l t e c h n o l o g y w a s u s e d t o r e a l i z e c l o s e d l o o p fl o w c o n t r o 1 ． T h e h y d r a u l i c s y s t e m o f t h e e x p e r i me n t p l a t f o r m w a s i mp r o v e d ． Th e a u t o ma t i o n o f fl o w r e g u l a t i o n i s r e a l i z e d， an d t h e t e s t e f f i c i e n c y a n d a c c u r a c y a r e i mp r o v e d ． Ke y wo r d sS a f e t y v a l v e f o r h y d r a u l i c s u p p o rt；T e s t b e n c h；P r o p o r t i o n a l c o n t r o l t e c h n o l o gy 安全阀是煤矿液压支架及立柱 的过载保护元件 ， 在系统过载时保证液压元件和系统的安全。其性能的 优劣不但直接决定了液压支架的可靠性，而且影响着 设备的正常运行和维护，因此需要通过测试台检测其 性能是否达到技术要求。同时，相关标准中针对液压 阀的检验要求也更加严格，这就对液压用阀试验设备 提出了更高的要求。因此，相应的检i 贝 4 手段要不断地 进行更新，以满足其发展要求。 国家标准G B 2 5 9 7 4 ． 3 - 2 0 1 0 煤矿用液压支架第 3部分液压控制系统及阀 中规定 安全阀不同项 目的试验需要在不同的流量段下进行 加载速度分 别为 0 ． 0 4 、0 ． 1 、0 ． 4 、1 ． 6 L ／ m i n等 。目前这些数 据都是通过量杯及秒表测得，试验过程颇显繁琐和重 复，且检测精度低，故对其进行技术改造已是势在必 行 。 1 原试验 台系统及其存在的问题 如 图 1 所示为改造前 的试验 台加载 系统 ，系统 由 3台油泵供油提供动力，通过电磁换向阀7实现对增 压器 1 0的控制 ，D T 1 得电时，通过增压器 1 0为被试 阀 1 2 增 压 ，D T 2得 电时 ，为 系统及 增压 器充 液 。系 统泵压通过控制远程调压 阀 5进行调节 ，流量 由调速 阀4调节 ，充液及增压动作的转换 由电磁换向阀 7 ， 行程开关 8 、9控制，被试件试验压力由压力传感器 1 1 测定 。 l O 图 1 改造前的试验台加载系统液压原理图 目 前 存在 的问题有 1 流量调节不便 。由调速 阀调节 ，通过 秒表 、 量杯测得试验所需流量，程序繁琐，效率及精度低 ； 2 无法实现流量的无级调节 ； 3 行程开关易损坏。根据标准的规定，不 同 试 验项 目的加载时间不 同 ，需要频繁调节行程开关 以 满足要求，导致行程开关频繁损坏。 2 改造方案 2 ． 1 改造后 液 压 系统 的组 成 改造后 的加 载液压 系统如 图 2 所 示 ，在原 系统 的 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 0 9 作者简介马强 1 9 8 6 一 ，男，工学学士，工程师，现主要从事煤矿支护设备检测检验工作。Em a i l ma q i ang 5 2 5 1 6 3 ． c o n 。 5 8 机床与液压 第 4 1卷 基础上，增加了电磁比例换向阀、放大器、位移传感 器以及其他辅助设备。系统的流量大小、溢流时间及 试验次数等均由计算机进行设定 ，计算机根据每次设 定的参数为伺服比例阀提供数据，由伺服比例阀控制 液压系统的具体动作。位移传感器实时监测、反馈处 理 ，直至达到并满足 系统 的要求 。加载速 度 的设定 、 实时压力、时间及相应的动作均由计算机实时显示。 。 T3 l 。 『 占 l3 D 山 J I z 由 s 辞u I 辜 Y ‘ L_ _ J “ 1 一 过滤 器 2 一 油泵 3 、6 、卜电磁 换 向阀 4 一 比例溢流阀 5 一 压力 传感 器 8 _ 一 手动 调速 阀 9 、1 o _ _比例流 量 阀 l l 、1 2 、1 3 、1 6 一单向阀 1 4 一 位 移传感 器 1 5 6 l 增压 器 l 7 一 被试 件 图2 改造后的试验台加载系统液压原理图 2 ． 2 液压 系统 工作原 理 改造后的液压系统解决了原系统 中存在的问题 ， 而且操作简便，具有更高的控制精度。图2中比例流 量阀9的公称流量为 1 0 L ／ m i n ，比例流量阀 l 0的公 称流量为 3 I Mm i n 。 其工作过程 如下 启 动油泵 1 ，比例流量 阀 9的 D T 2得电，比例流量阀至左位，油液经单向阀 1 2进 入增压器 1 5 上腔 ，实现系统 1 ． 6 lMm i n的增压速度 ； 比例流量阀 9 D T 2失电，同时 比例流量 阀 1 0得电， 油液经阀9进行粗调，再经阀 1 0进行精确调整 ，通 过单向阀 1 1 ，进入增压器 1 5上腔 ，实现系统 0 ，4 ， 0 ． 1以及 0 ． 0 4 l Mm i n流量 的调节 当比例流量 阀 9 、 1 O故 障时 ，电磁换 向阀 6得 电 ，通过 手 动调 速 阀 8 进行流量调节，油液通过液控单 向阀 1 3进入增压器 上腔 ，实现 系统增压动作 。 增压结束后，比例流量阀9 、1 0失电，电磁换向 阀7得电，乳化液系统为系统及增压器充液，增压器 上行，系统可以实现快速动作， 油液通过电磁换向阀 7返回油箱。系统压力由比例溢流阀4来调节。 3 比例流量控制系统的应用 比例流量控制系统方框图如图3 所示。 图 3 闭环电液比例控制系统框图 试验要求在恒定流量下进行加载试验，这就要求 系统有较高的精度且具有跟踪反馈功能，即闭环控 制。试验开始时，试验人员输入所需的流量参数 ，控 制器 计算机接收到指令后发出信号给 比例放大 器 ，比例放大器根据计算机发 出的不 同指令 ，产生不 同的斜坡信号给比例流量阀，比例流量阀根据比例放 大器发出的不同的斜坡信号，相对应地调节其主阀芯 的开口度，由于压力补偿器的作用 ， 保证了比例流量 阀阀口压差恒定， 开口度的大小对应 比例流量阀的流 量大小 ， 即缸的运行速度根据比例放大器发出的不同 斜坡信号在变化 。 如图2所示液压系统，系统增压动作时，增压器 下行，同时带动位移传感器 ，将增压器的机械位移转 换成电压信号， 经过高选后的位置反馈信号作为负反 馈信号与前面计算机处理送来的指令信号相 比较， 从 而形成增压速度 的闭环控制 。 4 结束语 试验 台采用 目前较先进 的电液 比例控制技术 ，提 高了液压支架用安全阀试验的检测精度，实现了流量 的无级调节 ，改变 了试验 中流量反复测量 的缺点 ，同 时电液比例控制技术的应用提高了测试的自动化程度 和效率。该试验台的改进设计使得整个支架用安全阀 试验效率更高， 试验数据更精确和全面，为煤矿液压 支 架用安全 阀试验及研究工作提供 了更 为可靠 的技术 保障。 参考文献 【 1 】中国煤炭工业协会． G B 2 5 9 7 4 ． 3 - 2 0 1 0 煤矿用液压支架 第 3 部分 液压控制系统及阀[ S ] ． 北京 中国标准出版 社 ， 2 0 1 1 ． 【 2 】路甬祥． 电液比例控制技术 [ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 8 8 ． 【 3 】武鹏飞， 吴张永， 李红星， 等． 电液比例控制技术在铜电 解铣耳机上的应用研究[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 9 ， 3 7 5 9 49 5． 【 4 】李贵闪， 翟华． 电液 比例控制技术在液压机中的应用 [ J ] ． 锻压装备与制造技术 ， 2 0 0 5 6 2 83 0 ． 【 5 】 卢睿琦， 王旭梅． 电液比例控制阀及其在液压机中的应 用[ J ] ． 机电工程技术 ， 2 0 0 4 8 1 4 91 5 0 ． 【 6 】 马胜利， 李福霞． 电液比例控制技术在液压 自动张紧装 置中的应用[ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 8 1 1 1 3 71 3 8 ． 【 7 】 沈伟， 王军政， 汪首坤， 等． 电液比例阀静动态性能测试 系统的研制[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 5 7 1 0 81 1 0 ． 【 8 】 李根义 ， 张金喜， 魏兴乔， 等． 基于动阀套位移反馈的电 液比例方向节流阀动态设计与仿真[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 9． 3 7 4 6 97 1 ．