新型粉煤灰全自动压砖机液压控制系统.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 2年 第 1 1期 新型粉煤灰全 自动压砖机液压控制系统 周 晓亭 ， 杨 兵卫 天津 欧陆 重工 机械制 造有 限公 司 ， 天 津3 0 0 3 1 0 摘要 从国外的发展 与应用的现状出发， 介绍了新型粉煤厌全 自动压 砖机液压系统中先导控制系统的最新理念 及理论分析。 关键词 先导控制系统 液压半桥 液阻 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 l 1 - 0 0 4 2 0 4 Ne w Hy d r a u l i c S y s t e m f o r Bric k Pr e s s i n g M a c h i n e o f F l y Co a l As h ZHOU Xi a o r i n g， YA NG Bi n g -wei T i a n j i n E u r o p e a n H e a v y I n d u s t r y Ma c h i n e Ma n u f a c t u r i n g C o ． ， L t d ． ， T i a n j i n 3 0 0 3 1 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e d e v e l o p me n t a n d a p p l i c a t i o n o f f r o m a b r o a d t h e s t a t u s q u o， i n t r u e e d n e w a u t o ma t i c p r e s s u r e o f f l y a s h b r i c k ma c h i n e i n h y d r a u l i c s y s t e m t o c o n t r o l s y s t e m o f t h e fi r s t n e w d e s i g n c o n c e p t a n d t h e o r y a n a l y s i s ． Ke y wor d s pi l ot c o n t r o l s y s t e m ； h y dr a u l i c h a l f br i dg e； flu i d r e s i s t a n c e 0 引言 近年来 ， 我国逐渐用粉煤灰砖代替粘土砖的生产。 我国电厂的粉煤灰每年排 出量约为 1 ． 2亿 t ，利用量约 为 0 ． 7亿 t ， 尚未利用约为 0 ． 5亿 t ， 因此 ， 生产粉煤灰砖 足处理发电厂粉煤灰的一条有效途径 ，既可以解决发 电厂环保问题 ， 又可以生产出优质环保的新型建材 。 目前．国内粉煤灰砖的生产厂家通常采用德国拉斯克 公 司生产 的 1 4 0 0 t 粉 煤灰压 砖 机组 ， 其 中液压 控 制系统 由德 国 R E XR O T H 公 司生 产 ，此套 压 砖机 自动 化 程度 极高， 其压力 可达 l O 0 0 t ， 速度为 3 2块 1 6 s ， 年产量可达 到 5 0 0 0 ～ 6 0 0 0万块 。但是 ， 该粉煤灰压砖机在国内的生 产存在如下问题 ① 由于该压砖机是针对德国生产设 计的 ，而中国的粉煤灰主料成分及干湿度与德国的粉 煤 灰主 料成 分 及 干湿 度有 很 大差别 ，德 国 的粉煤 灰 主 料极为干燥 ． 而中国的粉煤灰主料非常湿 ， 因此 ， 在中 国国内生产过程中 ，该压砖机液压控制系统的控制速 度 受到 制约 ， 原有 的 3 2块砖 1 6 s的速 度是 达不 到 的 ， 系 统压力及生产节拍都受到影响；②该压砖机的液压系 统控制泵只有单泵控制 ，该控制泵既要控制充液阀的 开闭 ，又要控制先导 比例减压阀的压力以调整变量柱 塞泵的输出流量， 当快速压制工序时 ， 大泵及充液阀一 并向主缸供油时 ，由于充液阀瞬时开启压力变化较大 导致大泵先导 比例减压阀压力波动 ，致使充液阀的控 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 7 2 5 作者简介 周晓亭 1 9 5 8 一 ， 男 ， 浙江湖州人 ， 高工 ， 学士 ， 研究方向为液压 控制系统及液压伺服比例控制 系统。 4 2 制压力产生波动 ， 幅度有时达到 3 0 ％． 其后果造成大泵 输 出流量不稳定 ， 使压砖的质量受到相当大的影响 ， 严 重 时砖 压 出时是 不成形 的 。 1 改善液压控制油路 的意义 新型粉煤灰全 自动压砖机液压控制系统 目的在于 克服现有技术的不足 ， 提出一种设计合理 、 控制油路采 用双联泵的控制方法对液压系统进行控制以保证压砖 机大泵输 出流量稳定和压砖质量 的粉煤灰全 自动压砖 机液 压控制 系统 。 2 改善液压控制油路的方法 以下结合附图对本系统做进一步阐述。 2 ． 1 改进后新型粉煤灰全 自动压砖机液压 控制回路系统 一 种 粉 煤灰 全 自动压 砖 机 液压 控 制 系统 ，如 图 1 所示 ． 该控制系统 的控制泵组为双联泵 ， 第一个泵用于 控制恒功率柱塞泵 ， 其具体控制方式为 第一个泵的输 出端经压油过滤器 与油路控制集成模块的 P l端 口相 连接 ， 该油路控制集成模块 的 P l 端 口通过油路控制集 成模块分别与叠加先导式溢流阀 、 变量泵控制模块 、 及 蓄能器的输入端相连接 。 叠加先导式溢流阀 、 变量泵控 制模块的输出端通过油路控制集成模块分别与恒功率 变量 柱 塞泵 相连 接 ．实 现对 恒 功率 变量 柱 塞泵 的压力 控制 ， 即 压力油通过叠加先导式溢流阀进行压力调整 后经油路控制集成模块 的 A3端 口给恒功率变量柱塞 泵提供 X2控制压力。 通过变量泵控制模块进行压力调 整并经油路控制集成模块的 A 2和 B 2端 口给恒功率变 量柱塞泵提供 X1控制压力和 X 3控制压力 ，该变量泵 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 1 ．2 0 l 2 控制模块 由阻尼孑 L 、先导式 比例减压阀和叠加溢流 阀 连 接构 成 ，该 阻尼孔 由两 个 分别 为 1 ． 0 ra m 及 0 ． 6 ra m 的 阻尼孑 L 串联而成 。第二个泵用于控制充液阀 ， 其具体控 制方式 为第二个泵的输 出端与油路控 制集成模块的 P 2端 口相连接 ， 控制集成模块的 P 2端 口通过油路控制 集成模块与充液 阀控制模块相连接 。充 液阀控制模块 的输 出端通过油路控 制集成模块与充液 阀相连接 ， 即 压力油通过充液 阀控制模块进行压力调整并经油路控 制 集 成模 块 的 Al和 AB 1 端 口与充 液 阀相 连接 用 于 控 制充液 阀， 该充液阀控制模块 由叠加式减压阀 、 叠加式 双单向节流阀和电磁换向阀依次连接构成。 ⑩ 图 1 原 拉 斯 克 公 司 液 压 先 导 油 路 控 制 系 统 原 理 图 2 _ 2 原德国拉斯克压砖液压系统控制油路存在的问题 下面以德 国拉斯克压砖机为例进行说明 ，图 l为 德国拉斯克压砖机的液压控制系统连接示意图。该液 压控制系统的工作原理为 控制泵组包括齿轮泵 4 ． 0和 电动机 5 ． 0 ，该泵组电机功率为 7 ． 5 k W，齿轮泵排量为 l O m L ／ r ， 压力为 1 6 MP a ， 电动机启动后泵输出压力油经 压力油过滤器 7 ． 0进叭油路控制集成模块的 P口， 经 P 口由减压 阀 8 ． 0将 P 口压力 调 节 到 5 M P a ，然后 分 为二 路 ①第一路经油路控制集成模块的 A 3口给恒功率变 量 柱 塞 泵 提 供 X2控 制 压 力 I4 MP a ， 该 路 经 P 1 ． 1给 变量柱 塞泵提供 XI 、 X3的控制压力以及经 P 1 ． 2给充 液 阀提供控制压力。由于泵输 出流量的变化是 由泵的 变量斜盘的角度变化来控制的，因此泵斜盘的最大摆 角为最大排量 V g m a x ，泵斜盘 的最小摆角为最小排量 V g m i n ，而控制泵斜盘摆角的是 内置机液伺服阀 A。 其 外部控制压力即为 X1 ， 该泵在 出厂内已将该阀的控制 压力 1的范围限制在 4 1 5 b a r ，即 X1 4 b a r 时为泵的 最 小 排量 ， Xl 1 5 b a r 时 为泵 的 最大 排量 。X1是 由 P 1 ． 1 经 先 导 比例 减 压 阀 l 0 ． O减 压后 由 5 MP a减 至泵 的变 量压力 0 ． 4 ～ 1 ． 5 MP a 的控制压力 ， 此压力与变量缸 C的 连杆 弹簧是一组 压力平衡 体 ， X1 增 大则斜盘 角度增 大 ， 泵 的输 出流量加大， 反之则泵 的输出流量减少 ， 从 这点看 X1的稳定对 泵的输 出稳 定起到决定性作用 。 X3为 泵 的 内置减 压 阀 的调 整压 力 ， 其 压 力值 应较 系统 压力高出 2 MP a以保证整个压机压力超负载荷时由此 泄荷 ， 保证设备 的安全 。② 第二路 由 P 1 ． 2点经电磁换 向阀 l 1 ． 0及 调速 阀 1 2 ． 0再 由油路 控制 集成 模块 的 A1 、 Bl 两端 口来控制充液阀的开闭。由于充液阀开启 时 ， 其过流量 为 3 6 0 0 L ／ mi n ， 其超大的过流量导致 P 1 ． 2 点 压力 的 瞬间波 动 ， 由 P 1 ． 1与 P 1 ． 2在 同一 油道 中必 然 被 波及 到 ，此 时 先导 比例减 压 阀 的进 12 I 压 力 P必然 导 致其下流 出口 的压力变化 ， 那么 XI的瞬间波动也就 在 所难 免 。 2 ． 3新型 液压 控制 油路 的优点 和积极 效果 本液 压控 制 系统采 用 双联 泵 的控 制 泵组 见 图 2 ． 一 组 泵 专 门用 来控 制 变量 柱 塞泵 的 变量 斜盘 ．另一 组 泵专 门用来开闭充液阀 ，每组泵的出口都有一组溢流 阀来保证其输出的稳定 ，这样 即使在加压过程中充液 阀同时打开 ， 由于该路 已有减压阀保证其使用压力， 故 不会对控制泵所用的先导 比例阀的压力带来影响 ， 故 泵的输出压力及流量都是相当稳定的，从而提高 了压 砖速 度和 质量 ， 同 时扩大 了压砖 机适 用范 围。 泵输出 图 2新 型 液压 系统 的 先 导 油 控 制 回路 原 理 图 3 新 型液压控制 回路 的改进基理 3 ． 1 函数分 析 如图 1所示 ， 新型液压控制油路分为二部分 P 1 部 分为恒功率变量柱塞泵的控制部分 ，该部分控制系统 与现有液压控制系统的区别是 变量泵控制模块中采 用先导式比例减压阀 1 0 ． 0以替换原系统中的比例溢流 阀 ， 并 将 1 ． 0 ra m 输 入液 阻 及 0 ． 6 m m输 出液 阻 1 4 ． 0在 比 例减压阀前后串联使用 ，其功能为组成一组 B型液压 43 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0l 2年 第 1 1期 半桥。 P 2部分为充液阀启闭控制部分 ， 此部分前面已作 了介绍 ， 不再 描述 。 液压半桥简图见图 3 ，表示外加控制信号 X与受 控腔 A 敏感腔 。 F是作用于主阀另一端面上液压 力， 液动力 、 摩擦力之合力。液压参数P与 q三者之间 的函数关系 ， 滑阀阀口为全周时 ， 其过流断面与外加控 制信号 y成线性关系， 如果采用圆孔阀口或锥形 阀口， 其 过 流断 面与 l ， 成非 线性 关 系。 6 mm 图 3 B 型 液压 半 桥 示 意 图 流人 ， 或流出 一 敏感腔量纲为 l的流量 ， 对 B 型半 桥表示 为 、 ／ -- 一 式中p 液桥供油压力； y 阀 V 1 的预 开 口量 ； d 图形液 阻直径 。 三种液压半桥的特性曲线如图 4所示。 最 1 Y 1 f a A型半桥 D 9 ＼ 、＼ ＼ 、 Qt 图 4 A型 B型及 C型液fl i, 半桥特性 曲线图 图 4中变 量 的变化范 围如 下 参变量 一 g ⋯≤ 9 ≤ g m “ 即一 ≤ - ≤ 自变量 - Y o y - 1 ≤ 44 固变 量 p 0 ≤p ≤p 。 即一 1 ≤ ≤1 图 4中量 纲为 1的特性 曲线 ， 表 明如下 重要 特性 1 稳态特性曲线及稳态间的过渡特性曲线。 在曲线 中， 以卫 0为参变量的曲线 ， 表示敏感腔无流量进出。 q 0 即功率级已处于某一平衡位置的一系列稳定工况。 这是 一 切控制阀或变量泵控制活塞的最长用的稳态工况。 以阀为例 ， 它的全部稳态调节范围． 都应落在这根 曲线上 。如果控制信号从一个稳态值变到另一个稳态 值 ， 则经过短暂 的过渡过程 此时运行于卫 ≠0的曲线 g 0 上 后 ， 应 回到这根 曲线上 ， 从原先的工况点转移到另 一 个工况点。其余各根卫 ≠0的曲线， 用来描述一个受 g o 控 活 塞的速 度 控制 特性 ， 对 于各类 阀 ， 则 可在 评 价其 动 态特性时应用 。 2 C型半桥的特性 曲线是 B型曲线的镜像。所 以， 只要讨 论 B型半 桥 的有关 特性 ，不必再 讨 论 C型 半桥 的特性 。 3 - 2压 力增益 和流 量增益 分析 一 般 用 q 0和 y 0处 的相关 值表示 半桥 的增 益 。 A型半桥 的压 力增 益 1 考 P o B型半桥的压力增益 K 邮 吉 K 。 A型半桥 的流 量增 益 I c。 a q v fi oo 0 B型 半桥 的流量 增益 C o B V o ．B c叭 可见， A型半桥的压力增益和流量增益均为 B型 半桥的一倍 ； 即双控制边 阀 A型半桥 的灵敏度是单控 制 边 阀 B型半 桥 的一倍 。 上述液桥的特征参数， 压力增益和流量增益都是 在 ， 0点取 得的 。在动 态分析 时 ， 要 用 到 ， 这些 参 C ． r 、 f o 数 ， 并且也使用压力增益和流量增益的名称 ， 其绝对值 并不等于 y 0点的液桥特性参数而是 y ≠0某一工况 点相应的斜率。但是 ， 在允许近似的条件下一般采用 Hv d r a u l i e s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ NO ． 1 1 ． 2 0 l 2 液压同步马达在 D C J 9 0 0型 运架一体机中的应用 张 超 郑州新大方重工科技有限公司 ， 河南 郑州4 5 0 0 6 4 摘 要 该 文通过介绍 实现执行 器同步工 作的几种控制方式 ， 并结 合设 备总体设 计要求及成本费用的综合考虑 ， 就采用 的 R o n z i o的齿 轮 同步马达实现辅支腿 同步控制的技术进行分析， 并指出了影响同步精度 的重要 因素。 结合实例探讨 同步 马达的控制方式 及如何改善 影响 同步的因素 ． 并提 出更 为简 洁可靠 的同步技术措施。 关键词 液压同步马达 运架一体机 中图 分 类 号 T H1 3 7 ． 5l 文献 标 识 码 A 文章 编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 01 2 l l 一 0 0 4 5 0 2 Ap p l y t he Hy d r a u h c S y nc h r o n o us M o t o r t o DC J 9 0 0 T y p e T r a n s p o r t e r e c t Ma c h i n e zHANG Ch Z h e n g z h o u Ne w Da F a n g He a v y I n d u s t r y S c i e n c e T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ． ，Z h e n g z h o u 4 5 0 0 6 4， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s s e v e r a l c o n t r o l me t h o d s o f t h e r e a l i z a t i o n a b o u t a c t u a t o r s y n c h r o n o u s W O r k ， a n d c o mb i n e d w i t h t h e e q u i p me n t o v e r a l l d e s i g n r e q u i r e me n t a n d c o s t i n t o c o n s i d e r a t i o n ， i t u s e s t h e Ro n z i o g e a r s y n c h r o n o u s mo t o r a n d a u x i l i a r y l e g s y n c h r o n o u s c o n t r o l t e c h n o l o g y a r e a n a l y z e d ， a n d p o i n t e d o u t t h e i mp o r t a n t f a c t o r s i n fl u e n c i n g t h e s y n c h r o n i z a t i o n p r e c i s i o n ． C o mb i n e d w i t h t h e e x a mp l e s o f s y n c h r o n o u s mo t o r c o n t r o l me t h o d a n d h o w t o i mp r o v e t h e e f f e c t s o f s y n c h r o n i z a t i o n f a c t o r ，a n d p u t f o r w a r d a mo r e c o n c i s e a n d r e l i a b l e s y n c h r o n i z a t i o n o f t e c h n i c a l me a s u r e s ． Ke y wo r ds h y dr au l i c s y nc h r o no u s mo t o r； t r an s po r t e r e c t ma c h i n e 0 前 言 目前， 实现液压执行器同步工作的主要方法有 ① 在每个液压马达或油缸的回路都装有流量控制阀； ② 比例阀反馈控制； ③采用分流集流阀； ④齿轮同步分流 器； ⑤柱塞式同步分流器， 这几种实现同步运动的方法 在 同步控制精度和实现成本上各不相同。经过综合考 虑 ．我公司在运架一体机主支腿和辅助支腿液压系统 中都使用意大利 R o n z i o 罗茨 公司生产的 F D R A系列 齿 轮 同步马 达来实 现左 右 支腿 的同步运 动 。 1 同步马达介绍 收稿日 期 2 0 l 2 一 o 4 0 5 液压同步马达是 由加工精度较高 、尺寸相 同的若 作者简介 张超 1 9 8 1 一 男， 河南郑州 1 人， 工程师， 学士， 研究方向为液压 干个液压马达组成 。相同的尺寸和较高的加工精度 ， 使 系统及其控制。 得通过每一个液压马达的流量 排量 近似相同 再者 ． ’ - 一“ 卜 ” 。 卜“” - ‘ 卜“ _ 卜一 ’ 卜“ 卜一 “ 卜” - “ - 一” -一 十- - - - * - - A ． - 一 十-一 十- 一十 一 十- - - - ”十一 十” 十-* 十一 * 一 恒定 的压力增益和流量增益 ， 即用液桥特征参数来表 制状态。最终得出结果是新型粉煤灰全自动压砖机出 不 。 砖 的效率 及压 砖 的质量都 达 到 了国际标 准 ． 并 且 已应 A型半桥具有对称性好 、线性度高和增益大 的优 点 ， 但要控制双边 的轴向尺寸精度 ， 工艺要求较高； B型 半桥增益适度 ， 稳定性要求低 ， 应用较普遍。 4结 论 综上所述 ， 采用了 B型液压半桥的液压控制油路 ． 即变量柱塞泵的先导压力调整范围较大， 增益曲线平 缓 ， 变量泵控制压力 xl的稳定性得到了大大的提高， 完全达到了预测 的状态 ， 超过了德国拉斯克压机的控 用 于九华 山电厂及 禹城 发 电厂 。 参 考 文 献 【 l 】 李杜云． 液压元件与系统【 M】 ． 北 京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． 【 2 】 吴根茂． 实用 电液 比例技 术【 M 】 ． 杭州 浙江大学 出版社 ， 2 0 0 6 ． 【 3 】 王庆国． 二通插装阀控制技术[ M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 4 ] 俞新陆． 液压机的设计与应re[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 7 ． 【 5 】 吴正直． 粉煤灰房建材料的开发 与应用【 M 】 ． 北京 中国建材工 业 出 版社 ． 2 0 0 3 ． 45