液压元件故障分析 柱塞泵 电液比例恒压变量柱塞泵及其应用.pdf

2 0 0 0年摹 5期 例 重 匪 她 燕 液压 与 气动 i 扒 3 3 咆 铡恒厘囊量撞塞 冀 李 静 荣 深圳市爱力华实业有限公司 深圳市上步南路上步大厦 8 H 5 1 8 0 3 0电话 0 7 5 5 3 6 6 1 8 8 5 中 圈 分 粪 号 TH 1 3 7 5 I文 献 标 识 码 B文 章 编 号 i 0 0 0 4 8 5 8 2 0 0 0 0 5 0 0 3 3 0 3 I概 述 随 着 现 代 工 业 的 发 展 特 别 是 电子 技 术 和 传 感 技 术 的 发 展 液 压 控 制 技 术 也 发 生 了 很 大 的 变 化 为 发 挥 液 压 技 术 的 长 处 弥 补 其 不 足 把 电子 控 制 和 液 压 控 制 有 机 地 结 合 在 一 起 是 液 压 技 术 发 展 的 方 向 日本 油 研 公 司 生 产 的 A 系 列 电 液 比 例 恒 压 变 量 柱 塞 泵 是 以 恒 压 变 量 柱 塞 泵 和 比例 控 制 为 基 础 应 用 最 新 电子 技 术 传 感 技 术 来 控 制 泵 的 输 出 流 量 和 系 统 压 力 它 是 既 可 对 泵 的 输 出 流 量 进 行 比例 控 制 又 可 对 系 统 压 力 进 行 比 例 控 制 的 机 电 一 体 化 产 品 其 性 能 参 数 为 最 高 使 用 压 力 2 8 MP a 最 低 调 节 压 力 为 0 7 M P a 最 大 排 量 达 0 1 4 5 L r 流 量 调 节 所 需 最 低 压 力 为 2 MP a 流 量 控 制 滞 环 小 于 1 重 复 精 度 误 差 小 于 1 压 力 控 制 滞 环 小 于 1 重 复 精 度 误 差 小 于 1 具 有 工 作 范 围 广 控 制 精 度 高 性 能 优 越 等 优 点 2结 构 殛 工 作 原 理 电 液 比例 恒 压 变 量 柱 塞 泵 的结 构 图 和 液 压 原 理 图 如 图 1所 示 斜 盘 倾 角 位 置 传 感 器 是 装 于 斜 盘 上 的 角 度 传 感 器 用 来 检 测 斜 盘 倾 角 即 检 测 泵 的输 出 流 量 泵 的 性 能 特 性 曲 线 如 图 2所 示 其 工 作 原 理 为 当 起 动 泵 驱 动 电 机 时 比 例 电磁 阀 无 压 力 流 量 信 号 输 入 即 泵 空 载 时 泵 的 输 出 压 力 空 载 卸 载 压 力 通 过 比例 阀 7经 单 向 阀 或 恒 压 阀 8 作 用 于 斜 盘 控 制 柱 塞 3 平 衡 斜 盘 偏 转 弹 簧 作 用力 同 时斜 盘偏 转柱 塞 2液 压 腔 的液 压 油经 比 例 阀 流 出 从 而 使 斜 盘 倾 角接 近 于 零 泵 在 图 2所 示 空 载 卸 载 压 力 下 工 作 当 给 泵 一 流 量 压 力 信 号 时 放 大 器 6驱 动 比 例 电磁 阀 7 改 变 节 流 口 的 通 流 面 积 从 而 改 变 进 入 控 制 柱 塞 3和 偏 转 柱 塞 2的 压 力 油 的 压 力 使 斜 盘 偏 转 一 定 的 角 度 泵 输 出流 量 0 及 系 统 压 力 系 统 压 力 由 外 负 载 决 定 斜 盘 倾 角 位 置 传 感 器 4检 测 泵 的 输 出流 量 泵 出 口 压 力 传 感 器 5检 测 系 统 的 压 力 4 5的 反 馈 信 号 送 入 比 例 放 大 器 与 预 先 设 定 的 压 力 流 量 信 号 相 比较 再 由 放 大 器 5输 出 信 号 控 制 比 例 阀 7 由 比例 阀 7控 制 偏 转 柱 塞 2和 控 制 柱 塞 3腔 的 收稿 日期 2 0 0 0 一 O 2 2 9 压 力 校 正 斜 盘 的 偏 转 角 度 达 到 校 正 泵 的输 出 流 量 0 和 系 统 压 力 户 的 目 的 I 连 续 改 变 输 入 信 号 的 大 小 就 能 使 泵 的 输 出 流 量 和 系 统 压 力 达 到 连 续 变 化 当 输 入 5 VDC 的流 量 信号 时 比例 阀使斜 盘 偏转 最 大 角 度 泵 输 出 最 大 流 量 在 外 负 载 的 作 用 下 随 着 压 力 的 升 高 达 到 设定值 时 压 力 传感器 5反馈 信号至 比例放 大 器 6 与 压 力 设 定 信 号 相 比 较 后 再 由放 大 器 6输 出 信 号 驱 动 比 例 阀 7改 变 斜 盘 偏 转 角 度 减 小 输 出 流 量 满 足 压 力 要 求 当 泵 的 输 出 压 力 达 到 恒 压 阀 8的 设 定 压 辅 忾 储 2 a 结 构 图 b 1 斜 盘 式 柱 塞 泵2 偏 转 柱 塞3 拉 御 柱 塞 4 斜 盘位 置 传 感 器5 压 力 传 感 器6 放大 器 7 控制阀 比例 阀 8 安全阀 恒压 阀 9 比倒 电磁铁 圈 l 电液比倒恒压 变量 柱塞泵的结 构置 原璃朗 O r f 一 维普资讯 3 4 液压与 气封 2 0 0 0年第 5期 力 时 作 用 于 恒 压 闷 8右 端 的 泵 输 出 压 力 克 服 弹 簧 力 推 动 阀 芯 左 移 这 时 泵 的 输 出 流 量 由 恒 压 闷 8来 控 制 处 在 图 2所 示 的 恒 压 阀 设 定 压 力 下 工 作 这 样 就 保 证 了 电液 比例 恒 压 柱 塞 泵 按 图 2所 示 的 特 性 工 作 在 任 何 参 数 下都 具 有 很 高 的 效 率 1 掣 一 譬 J 小 墒 入电 一 人 I当转 信 0 V 时为卸l旌J h 2安仝阍耻宜 力 图 2 性镌特性 啦线围 3特 点 电渣 比例 恒 压 变 量 柱 塞 泵 的 主 要 特 点 1 此 泵 是 比例 技 术 电 子 技 术 传 感 技 术 的 集 成 且其控 制 阀 传感器 比例控 制放大器 都很 小 装于 泵 上 成 为 高 度 集 成 的 机 电 一 体 化 元 件 特 别 适 用 于 自 动 控 制 应 用 于 系 统 可 以 简 化 结 构 且 体 积 小 而 紧 凑 2 此泵 的流 量 压力 通过 输 入 电压 信 号实 现 比 例控制 相 当于 流 量控 制 的斜 盘 位置 传感 器 和泵 出 口 压力传感 器检 测 的信号 通 过反 馈组成 闭环控 制 系统 不 断地 改变 斜 盘倾 角 达 到 精 确控 制 系统 的 流 量和 压 力 的 目的 所 以 其 线 性 重 复 性 和 稳 定 性 同 开 环 电液 比 例 恒 压 变 量 泵 相 比 都 大 为 改 善 3 在 空 载 下 系 统 能 保 征泵 的 斜 盘 处 于 零 倾 角 附 近 工 作 使 空 载 功 率 消 耗 最 小 在 有 负 载 时 此 泵 有 负 载 传 感 泵 的 变 量 特 性 压 力 流 量 两 者 同 时 适 应 实 际 功 率 的 适 应 控 制 最 大 限 度 地 提 高 匹 配 效 果 无 节 流 和 溢 流 损 失 是 理 想 的 高 效 节 能 元 件 比 电 液 比例 负 载 传 感 泵 有 节 流 损 失 还 要 节 能 4 此 泵 可 方 便 地 改 为 数 字 式 电 渡 比例 恒 压 变 量 柱 塞 泵 因 为 油 研 公 司 已 开 发 出 一 种 I H 数 字 式 放 大 器 只要 拆 击 此 泵 的 比例 阀 驱 动 放 大 器 改 用 1 H 数 字 式放 大器 就 能实 现数 字 控制 其 控 制信 号 流程 图如 图 3所 示 1 H 数 字 式 放 大 器 采 用 标 准 接 口便 于 同 计 算 机 连 接 4应 用 电液 比例 恒 压 变 量 柱 塞 泵 已应 肝精 密 注 塑 机 液 压 系 统 中 我 们 将 此 泵 用 在 一 台 合 模 力 为 2 M N 流 量 为 2 2 0 I mi n 压 力 为 2 1 MPa的 注 塑 机 单 泵 液 压 系 统 中 系 统 原 理 图 如 图 4所 示 槿拟竹 辅 1 机 逋 电豫 2 4V 匮嘲 I L 通 信 挣 制 传感 放 大嚣 效戢样运算拄制 托制软什 I I 数字 放人器 画 耨 韫机构 l 力 传感嚣 一J l竺苎 l 屯袱比例 盘量 搴l泉 拆 上艘 人嚣 图 3 数字式控制 信号流程围 圈 4注塑 机 单 泵 液 压 系 统 原 理 围 电 渡 比例 恒 压 泵 作 为 液 压 系 统 的 动 力 源 既 可 连 入 信 号 可 实 现 螺 杆 移 动 慢 一 快 一 慢 快 一 慢 慢 续 地 调 节 进 入 各 液 压 缸 和 液 压 马 达 的 流 量 叉 可 使 泵 一 快 用 于 注 塑 不 同 塑 料 制 品 的 不 同 速 度 曲 线 要 求 的 输 出 压 力 跟 踪 各 缸 或 马 达 在 不 同 工 况 时 的 压 力 在 调 整 范 围大 速 度 稳 定 性 好 在 保 压 过 程 中调 整 变 量 泵 锁 模过 程 中 电磁 阀 1 1 1 3换 向 快速 时 1 4换 向 调 的 压力输 入信 号 可 以设 定不 同的系统保 压压 力 如 设 整 恒 压变 量 泵 的流 量 压 力输 入信 号 可实现 合模 缸 高 定 最 高 电 压 5 VDC 时 可 设 定 系 统 最 高 压 力 为 2 压 快速 台模一 低压 低速 合模 一高压 低速锁 模过 程 注 MPa 输 入 电压 2 5 VDC时 匿力 为 1 0 MP a 注塑部 塑 过 程 中 电磁 阀 2 3换 向 调 整恒 雎 变量 泵 的流 量输 分 螺 杆上 装有 位置 传感 器和转速 传感 器 它 们的反 馈 维普资讯 2 0 0 0年第 5期 液压 与气对 3 5 自来水作为液压介质时的质量控 李 佳 鑫 周 华 杨 华 勇 浙 江大学流体 传动 厦控制 国家重点实验室 浙江省杭州市3 1 0 0 2 7 摘要 用 来水 作 为 液 压 介 质 具 有 清 洁 安 全 环 境 友 好 无 产 品 污 染 等优 点 但 来水 中 存 删 童 鍪 i l邸砌 J 蛳 张 J 关 键 词 自 来 水 液 压 介 质 质 量 控 制 协 I 1 1 一 1 l 一 J 中 圈 分 类 号 TH 1 3 7文 献 标 识 码 B文 章 编 号 1 0 0 0 4 8 5 8 2 0 0 0 0 5 0 0 3 5 0 2 引 富 液 压 介 质 的 质 量 对 液 压 元 件 和 系 统 的 可 靠 性 和 寿 命 有很 大影响 所 以用 自来 水作 为液 压介质 时 也 必须 对 自来 水 的 质 量 进 行 控 制 自来 水 的 成 分 不 仅 仅 是 H 它 还 包 含 氯 离 子 钙 离 于 镁 离 子 等 其 他 离 子 在 自来 水 中 如 果 氯 离 子 的 含 量 超 过 了 2 0 0 mg L 即 使 是 不 锈 钢 材 料 也 会 发 生 腐 蚀 破 坏 同 样 如 果 自来 水 的 p H 值 超 出 6 8 8的 范 围 材 料 发 生 腐 蚀 的 概 率 也 将 大 大增 加 镁 离 子和钙 离 子会 和其 他离子 结 合产 生 硬 垢 同 时 自来 水 中 的 颗 粒 和 微 生 物 含 量 还 会 降 低 系 统 效 率 损 坏 元 件 使 介 质 腐 败 增 加 腐 蚀 危 险 自来 水 的 质 量 主 要 由 硬 度 颗 粒 含 量 微 生 物 含 量 这 几 个 部 分 决 定 因 此 自来 水 的 质 量 控 制 主 要 就 是 对 硬度 颗粒 含量 微生 物含量 进行 控制 1硬 度 控 制 自来 水 中 镁 钙 离子 的 含 量 决 定 了 自来 水 的 硬 度 镁 钙 离 子 的 含 量 越 高 则 硬 度 越 高 且 越 容 易 形 成 水 垢 因 此 要 控 制 水 垢 的 形 成 就 要 对 水 的 硬 度 进 行 控 制 降 低 水 的 硬 度 或 使 镁 钙 离 子 的 活 性 降 低 的 物 理 或 化 学 方 法 有 很 多 种 其 中 可 对 自来 水 进 行 软 化 处 理 虽 然 能 消 除 水 垢 收 稿 日期 2 0 0 0 0 1 2 9 基金项 目 浙江省 自然科学基金资助项 目 的 形 成 但 腐 蚀 却 更 严 重 因 为 矿 物 质 离 子 如 钙 镁 等 对 水 的 润 滑 性 能 的 提 高 有 一 定 作 用 在 相 同条 件 下 使 用 去 离 子 水 时 元 件 的 腐 蚀 比 在 自来 水 状 态 下 要 增 加 2 O倍 左 右 而 且 水 的 软 化 成 本 太 高 消 除 水 垢 最 简 单 便 宜 快 捷 的 方 法 就 是 对 水 进 行 磁 化 处 理 图 l即 为 管 路 水 流 的 磁 化 安 装 示 意 图 水 的 磁 化 处 理 只 需 在 传 输 管 路 外 壁 上 安 装 能 产 生 足 够 磁 场 强 度 的 永 磁 铁 或 电 磁 铁 且 磁 铁 的 北 极 到 南 极 方 向 要 和 管 内 流 体 流 动 的 方 向 一 致 这 样 才 能 起 到 消 除 水 垢 的 效 果 在 磁 力 作 用 下 水 垢 晶 体 结 构 会 产 生 变 化 同 时 水 垢 晶 体 的 稳 定 fi e 是 由 离 子 的 极 化 程 度 决 定 的 而 且 离 子 极 化 程 度 越 高 水 垢 晶 体 的 稳 定 性 越 低 两 者 成 反 比关 系 这 样 磁 场 的 存 在 阻 止 了 水 垢 的 形 成 井 能 促 进 水 垢 晶体 的 溶 解 口磁 场 弋 一 方 I nJ 舸 了 小