电液比例溢流阀在液压加载系统中的应用.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e als ／ No ． 9 ．2 0 1 1 电液比例溢流阀在液压加载系统中的应用 张红涛 王新 晴 梁 升 朱会杰 解放军理工大学工程兵工程学院 ， 江苏南京2 1 0 0 0 7 摘 要 液压加载系统是通过动态调 节电液比例溢流 阀溢流压力 ， 以控制 液压缸油液压力 ， 实 现对 液压 系统 负载的模 拟加 载。对电液 比例溢 流阀在液压加载系统 中的应用加 以阐述 ， 以及在安装调试过程 中电液比例溢流阀出现的问题进行分析 、 说明 ， 为液压加 载系统 正确调试和使用提供参考。 关键词液压加载系统； 电液比例溢流阀； 先导阀； 模拟加裁 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 0 9 0 0 2 5 0 3 Th e Ap p l i c a t i o n o f El e c t r o -h y d r a u l i c P r o p o i o n Re l i e f Va l v e t o Hy d r a u l i c Lo a d i n g S y s t e m Z H AN G H o n g - T a o WA N G X i n - q i n g L I AN G S h e n g Z HU Hu i - j i e I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g ，P L A u n i v ．o f s c i ． T e c h ，N a n j i n g 2 1 0 0 0 7 ，C h i n a A b s t r a c t T h e h y d r a u l i c s y s t e m o f l o a d i n g i s d y n a mi c a l l y a d j u s t e d b y t h e p r e s s u r e o f e l e c t r o - h y d r a u l i c p r o p o r t i o n r e l i e f v M v e t o c o n t r o l t h e o i l p r e s s u r e i n h y d r a u l i c c y l i n d e r a n d l o a d t h e s i mu l a t i o n l o a d o n t h e h y d r a u l i c s y s t e m． T h e a p p l i c a t i o n o f e l e c t r o h y d r a u l i c p r o p o rt i o n r e l i e f v a l u e t o h y d r a u l i c s y s t e m o f l o a d a d d i t i o n i s d e s c r i b e d ， a n d t h e p r o b l e ms i n i n s t a l l a t i o n a n d d e b u g g i n g p r o c e s s a r e a n a l y z e d a n d e x p l a i n e d i n t h i s p a p e r I t p r o v i d e s c o r r e c t l y d e b u g g i n g a n d u s e r e f e r e n c e f o r t h e h y d r a u l i c l o a d s y s t e m． Ke y Wo r d s h y d r a u l i c L o a d i n g s y s t e m； e l e c t r o h y d r a u l i c p r o p o r t i o n r e l i e f v a l v e ； p i l o t v a l v e； l o a d i n g s i mu l a t i o n O 引言 电液 比例溢流阀是一种性能介于普通液压控制 阀 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 3 2 5 作 者简介 张红涛 1 9 8 6 一 ， 男 ， 解放军理工大学工程兵工程学院在读硕士 研究 生， 主要从事液压检测方 面的研究 。 一 一 一 一 - - - - 一 - - 电气控制故 障， 反之则是液压系统故障。 2 当判断为液压系统故障时 ， 如果故障现象为液 压 缸活塞杆 自动外伸 即夹送辊 自动压下 ， 则原 因是 液压缸内泄， 需要更换液压缸 。如果是液压缸活塞杆 自 动缩 回 即夹送 辊 自动抬起 ， 则是无杆腔 回路 中单 向 阀或安全 阀内泄 ．这时需要依次更换这些 阀再判断具 体故 障点 ， 当更 换到某个 阀时 ， 故障消除 ， 就可判定为 该 阀故障。一般情况下应先换安全阀， 因为安全 阀在生 产过程中开启频繁 ．相对易发生因弹簧失效而导致 的 压力不足 ， 本次故障中的阀芯断裂较为少见。 3 区分伺服 阀故障和 电气控制故障 的方法可采 用伺服阀调试工具 ， 把伺服阀与 电气控制系统脱开 。 用 调试工具驱动伺服阀可判断出伺用 阀是否正常 。当然 也可更换一 台新的伺服阀来判断原伺服阀是否存在故 障，如果新 阀装上后系统故 障消失 ，可认 为是 阀的问 题 ， 如果换上新阀 ， 仍存在 问题 ， 就需要在 电气控制 系 与电液伺服 阀之间的阀 ，它可以根据计算机输 出的电 信号实现对液压系统的压力 、流量和运动状态等工作 参数 的连续 、 精确 、 远程控制。而且在制造可靠性 、 成 本 、 抗污染等方面有很好的性能 ， 因此广泛的应用于液 压控制系统中。液压加载系统是用来对挖掘机 ， 推土机 统上找原因了。 4 由于受到冲击， 压力传感器及位置传感 器都有 可能损坏 。 在确保换向阀和伺服阀接线可靠的前提下 ， 可以通过对 比现场机械表的读数和操作台 HMI 上的数 值是否一致来判断传感器 的好坏。 查找故 障不能靠拍 脑袋和碰 运气地 随机更换备 件 ， 只有经过综合分析判断， 才能准确及时地找到故障 排除问题 ， 保障生产顺利进行。 参 考 文 献 【 1 】 雷天觉． 新编液压工程 手册 [ M] ． 北京 北京理工大学 出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 2 ] 张利平． 液压气动系统设计 手册【 M】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 998 ． [ 3 】 马玉 贵， 马志军． 液压件检修 与故障排 除问答【 M】 ， 北 京 中 国 建材工业 出版社。 2 0 0 1 ． [ 4 ] 王积 伟， 吴振顺 ． 控 制S IZ [ M] ， 北京 高等 教育 出版社 ， 2 o 0 1 ． 25 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0l 1年 第 9期 等工程机械的作业性能进行评价 ，同时为发现和解决 液压系统全局性的 、 潜在 的故障提供依据的检测设备 。 本文以电液 比例溢流阀在加载系统 中使用时出现 的问 题进行分析 ， 以及解决问题的方案进行说明。 1 液压加 载系统 的组成与工作原理 液压加载系统由 P C 机控制与模拟加载阀块两部分 ． 组成 ，模拟加载阀块由两个先导式电液比例溢流阀， 两 个单向阀． 两个压力传感器 ， 一个温度传感器组成 如图 1所示 。这种把多个液压元件集成在一个模块中的方 案， 在满足加载性能的同时， 提高了抗污染能力 ， 减少振 动造成的工作故障， 使检测安装过程得到很好的简化 。 n 宁 甲 黼 {IP 2 ] bl ． PC 图 1 液 压 加 载 系统 工 作 原 理 图 液压加载系统是通过计算机发出控制信号 ．经过 模拟量输出模块输出伺服控制 ，放大板把控制信号转 化为电信号 ，控制模拟加载 阀块来调节电液 比例溢流 阀阀芯 的开 E l ， 调节油液压力的大小 ， 从 而在液压油路 中模拟工作装置外部负载。操作手进行操作需要检测 的设备 ，计算机采集模拟加载阀块 回油路 中温度传感 器信号 以及进 、 回油 口压力信号， 对数据进行分析， 从而 实现对工作装置液压系统的整体作业性能评价。 2 电液 比例溢流 阀的安装与调试 为了验证液压加载系统 的工作性能 ，进行如下试 验。需要 的试验器材有 液压工作试验 台， 液压模拟加 载系统 。 挖掘机斗杆液压缸等。把液压加载阀块如图 2 所示进行安装 ． 安装完毕后 ， 通过模拟加载系统对斗杆 液压缸进行加载 、 减载的液压试验 。通过 P C机对模拟 加载系统加载 0 ％ 即溢流 阀 1 或溢流阀 2的两端压差 为零 时 ， 油 液 畅通 ， 当换 向 阀上 位接 通 时 ， 液压 缸 不能 进行伸缩运 动 ，回油压力很 高 ，系统压力显示 P为 5 MP a ， 压力传感器 P l 显示 4 ． 8 2 MP a ， 压力传感器 P 2显 示 4 ． 7 4 MP a ； 换向阀下位接通时 ， 液压缸也不能进行伸 缩运动 ，系统压力 P显示 5 MP a ，压力传感器 P 1显示 4 ． 8 6 MP a ， 压力传感器 P 2显示 4 ． 7 5 MP a 。 2 6 2液 压 加 载 系统 试 验 台安 装 试验设备在正常工作情况下 ， 换 向阀中位接通时 ， 系统压力为零 换 向阀上位或者下位接通时 ， 斗杆液压 缸进行伸缩运动 ， 系统回油压力应该为零 。检测液压 作试验 台的工作状态 良好 ，斗杆液压缸在实际 【 作 l f 】 也能正常工作 ，只能说明使用电液 比例溢流阀过程 中 出现问题 ， 对故障进行以下分析 1 电液 比例溢流阀的背压问题 ， 根据压力传感器 P 2显示 回油压力很高 ， 说明液压试验台回油有背| | 。 先 导式电溢比例流阀的结构图如 3所示。 图 3先 导式 电液 比例 溢 流 喇 结 构 图 作 用 在先 导 阀上 的液 动力 F， 当液压 力 F与 比例 电 磁铁吸力 相等 ， 先导滑阀阀芯受力平衡 ， 阀芯稳定在 某一 位 置 。 先导 滑 阀 开 口一定 ， 先导 滑 阀 前腔压 力 即 主 阀上腔压力P 。 为一定值 P 。 P ， 主阀阀芯在上 下两腔 压力 p和 P 及弹簧力 、液动力的共同作用下处于受力 平衡 ， 主阀开 口一定 ， 保证溢流阀的进 口压力 p与电磁 吸力成正 比． 调节输入的电流大小 ， 及可调节阀的进 压力。由于有回油背压的作用 ，先导阀阀芯的受力改 变 ， 阀芯 需要 在 液动 力 和 电磁 力 、 由于背 压产 生 的油 压 阻力共 同作用下平衡 。只有 p 。 了 “ iT D ≥p 了 “ iT D 时先 ‘ } 斗 导阀芯才能打开 ， 由于系统压力和回油背压相差不大 ， 先导阀阀芯很难打开。主阀芯上下端面压力相等 ， 阀 什 J 打不开 ， 所以斗杆液压缸不能运动。 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ．9 ． 2 0 1 1 去掉液压试 验台回油路上的背压 阀，回油管直接放入 液压油缸中 ， 回油压力为零 。重启试验台 ， 经过试验可 知 液压缸依然不能运动 ， 或者运动速度及其缓慢 。 2 把模 拟加载 阀块 如 图 1所示 中溢流阀 2主 阀芯取出 ， 溢流 阀两端油液联通 ， 换 向阀上位移动 ， 液 压缸能够顺 利的完成伸缩运动 ，或者溢流阀 1的主阀 芯取出， 换 向阀下位接通 ， 液压缸能够顺利的完成伸缩 运动 ，试验说 明模拟加载 阀块 中的单向阀工作性能是 完好 的。长时间的工作使用 ，液压油的性质会发生变 化 ， 油液中可能存在颗粒等其它污染物 ， 堵塞阻尼孔 、 内泄孔等细小的油液通道 。打开模拟加载阀块 ， 检查先 导式电液 比例溢流阀的阻尼孔是畅通的 ．没有被液压 油的污染物堵塞 。先导式 比例溢流 阀的先导阀的回油 方式采用的是 内泄方式 ， 先导阀的回油孔也是畅通的。 对油液通道进行清洗 ． 重启试验台进行测试 ， 斗杆液压 缸仍然不能进行运动 。 3 检 查 先导 阀阀 芯 。在 零加 载 的情 况 下 ， 没 有 电 流 ， 电磁力为零 ， 只能是先导阀阻尼孔、 先导 阀阀芯 、 先 导阀座 的间距设置不合理 ，先导 阀阀芯的运动空 间受 到限制 ， 当先导 阀阀芯受到液动力时 ， 阀芯不能打开 ， 所以斗杆液压缸不能运动 。使用内六角扳手 ， 调整先导 阀阀座 的位置 ，使先导 阀阀芯在阻尼孔和先导阀阀座 之间有合适 的运动空间，使阀芯受到液动力作用时阀 芯能够移动。重新操作液压试验台， 斗杆液压缸能够正 常运动了 ， 通过工控机进行对模拟加载模块 的加载、 减 载 ， 能够很好的进行工作和检测。同时在调节先导阀阀 座前 ， 放大板输 出的电流范围是 0 8 0 0 m A， 电液比例溢 流阀的加载压力范围是 0 ～ 3 0 MP a ， 他们成正比关系。当 先导阀阀座调整 以后 ， 电流与压力的关 系也发生变化 ， 电流与压力的关系就要重新标定 ， 以确保加载、 减载过 程的准确性 、 安全性 。 3 结束语 液压加载系统通过室内模 拟作业取代室外实验 ． 检测液压工作装置在不同负荷条件下 的反应 ，对液压 工作装置的作业性能进行评价 如操作性 、 异 响 、 温升 与整体作业性能 ， 同时为发现和解决液压系统全局性 的故障提供依据 。电液 比例溢流阀是液压加载系统 的 核心 ，本文以电液 比例溢流阀在液压加载系统的安装 与调试过程中出现的问题进行分析 ，说明要使阀可靠 工作 ， 尤其要解决好电液比例溢流 阀的背压 、 孔堵塞 、 先导阀阀芯运动空间等问题 。液压加载系统通过电流 控制电液 比例溢流阀开度的大小 ， 对于远程伺服控制 ， 以及在精确加载方面有重要的意义。 参 考 文 献 【 1 】 王积伟， 章宏 甲， 黄谊． 液压和气压传 动[ M】 ． 北京 机械工业 出 版社． 2 0 0 5 ． 【 2 】 路 甬祥， 胡大绂 ， 郁 凯元． 新原理 比例溢流 阀基 型阀的开发【 J ] ． 浙江大学学报． 1 9 8 5 1 ． 【 3 】 郁凯元， 胡大绂， 路 甬祥． 闭环控制先导 比例溢流 阀压 力一 流量 特性计算机仿真[ J ] ． 中国机械工程， 2 0 0 0 6 ． 【 4 】 刘江 ， 谭 宝 成， 牟 云霞 ． P L C在 电液 比例控 制 系统 中 的应用 【 J ] ． 机 电一体化， 2 0 0 8 ． 【 5 ] 贾光政， 孟 祥伟， 张富臣． 基 于 P L C的比例控 制液压加载系统 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 0 7 ． [ 6 ] 谢 建， 胡一全， 田桂等． 基于电液 比例 溢流阀的模拟 加载系统 的研究 [ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 9 1 ． 类金刚石薄膜 “ D L C ” 是英文“ D I A MO N D L I K E C A R B O N” 一次 的缩写。D L C是一种 由碳元素构成 、 在性质 上和钻石类似， 同时又具有石墨原子组成结构的物质。类金刚石薄膜 D L C 是一种非晶态薄膜 ， 由 于具有高硬度和高弹性模量 ， 低摩擦 因数 ， 耐磨损 以及 良好 的真空摩擦学特性 ， 很适合于作为耐磨 涂层 ， 从而引起了摩擦学界的重视。 目前制备 D L C薄膜的方法很多， 不 同的制备方法所用的碳源 以及到达基体表面的离子能量不同 ， 沉积的 D L C 膜的结构和性能存 在很大差别 ， 摩擦学性 能也 不 相 同。 2 7