贵州大学实用电液比例技术论文《电液控制技术及其应用》.doc

电液控制技术及其应用 摘要：电液控制技术广泛地应用于现代工业中，是工业发展水平的标志，本文就对电液控制技术，电液控制技术的发展、分类及应用进行阐述，了解电液控制技术的重要性，对电液控制技术有一定的掌握，知道它在生活中有些什么样的应用。关键字：电液控制技术；电液比例控制技术；电液伺服技术；机电一体化技术；电液比例控制前言 电业控制技术是在20世纪50年代后才逐渐发展起来的一门新兴学科，他不但是液压技术的一个重要分支，而且在自动控制领域有着重要的地位。电液控制技术是现代控制工程的基本技术要素，它融合了液压技术、微电子技术、检测传感技术、计算机控制技术及自动控制理论等实用技术与理论。电液控制技术推动了国民经济的发展，增强政治及军事实力，提高了现代工业发展的水平以及改善了人民的生活水平。电液控制已成为工业自动化和武器自动化领域的一个重要方面，在现在各个领域起到了不可或缺的地位。一、电液控制技术概述 液压控制技术的历史最早可追溯到公元前240年，一位古埃及人发明的液压伺服机构水钟。而液压技术的发展则是在18世纪欧洲工业革命时期，在此期间，许多非常实用的发明涌现出来，许多液压装置特别是液压阀得到开发和利用，使液压技术的影响力大增，18世纪出现了泵、水压机、水压缸等，19世纪初液压技术取得了一些重大的进展，其中包括采用油作为工作流体及首次使用电来驱动方向控制阀等。二战期间及战后，电液技术的发展加快，出现了两级电液伺服阀，喷嘴挡板原件及反馈装置等，20世纪五六十年代则是电液原件和技术发展的高峰期，电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手，特别是在航空航天上的应用，这些应用最初包括雷达驱动、制导平台驱动以及导弹发射架控制等，后来又扩展到导弹飞行控制、雷达天线定位、飞机飞行控制系统等。电液伺服阀作动器也被用于空间运载火箭的导航和控制，电液控制技术在工业上的应用也越来也多，最主要是机床工业，数控机床工作台定位装置等。在民用工业领域，液压控制系统用于仿形或数控机床，船舶舵机和消摆系统，冶金方面的钢带跑偏控制、张力控制、工程车辆转向系统，汽车的无人驾驶、自动变速、主动悬挂，试验装置方面的抗震试验台、材料试验机、道路模拟实验系统等。 电液控制技术按使用的控制元件的不同，可分为伺服控制技术、比例控制技术、和高速数字开关控制技术，分别以伺服阀、比例阀、高速数字开关阀作为其液压放大与控制的核心元件。二、电液比例控制技术概述1.1、电液比例技术发展概述 现代比例控制技术的发展可追溯到二次大战时期，在二次世界大战后期，由于军事需要，喷气式飞机速度要求很高，因此对控制系统的快速性，动态精度和功率重量比都提出了更高的要求。1940年底，在飞机上首先出现了电液伺服系统。19世纪50年代初期出现了高速响应的永磁式力矩马达，50年代后期又出现了以喷嘴挡板阀作为先导级的电液伺服阀，使电液伺服系统成为当时响应最快，控制精度最高的伺服系统。60年代，各种结构的电液伺服阀的问世，电液伺服技术日渐成熟。60年代后期，民用工程对电液控制技术的需求，显得更加迫切与广泛。但由于传统的电液伺服阀对流体介质的清洁度要求十分苛刻，制造成本和维护费用高昂，系统能耗也比较大，难以为各工业用户所接受。而传统的电液开关控制（断通控制）又不能满足高质量控制系统的要求。电液比例控制技术，就是要适应开发一种可靠，控制精度和响应特性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从60年代末以来，得到迅速发展。与此同时，还发展了工业伺服控制技术。1.2、电液比例控制技术的含义及特征 电液比例技术是以开环传动为主要特征的传统液压传动技术和以闭环控制为特征的电液伺服控制技术基础上，为适应一般工程系统对传动与控制特性提出的更高的要求，从上个世纪六七十年代开始逐渐发展起来的流体传动与控制领域中一个具有旺盛生命力的新分支综合性技术，既实现了液压动力传动，又具有电子控制的灵活性。 其电液比例控制技术有很多特点，在性能方面，除了与传统工业液压阀一样具有各种单一控制功能外，往往具有流量、方向与压力三者之间的多种符合功能，而且内含主控量力反馈的电液比例元件可适应多种控制输入方式，这些特点不仅表现在阀控元件，而且在容积控制元件中也越来越广泛地得到体现。在原理特点方面，高性能比例阀一般都内含主控制参量的反馈闭环，这种反馈闭环可以是主控制参量的机械或液压力反馈，也可以是主控制参量的电反馈。在结构特点方面它具有与插装阀结合，开发各种不同功能和规格的二通插装式比例阀。生产批量较大的比例压力阀、比例方向阀，常与开关阀通用主阀阀体等特点。 三、电液伺服技术概述 液压伺服控制系统是采用液压控制元件和液压执行元件的自动控制系统，又称为随动系统或跟踪系统。在这种系统中，执行机构能以一定的精度自动地按输入信号的变化规律动作。伺服控制技术是液压技术领域的重大分支，早在20世纪30年代就已出现了采用机液伺服控制的机液型调速器，1940年底在飞机上首次出现了电液伺服系统。而在20世纪50年代后期，又出现了以喷嘴挡板阀作为先导级的电液伺服阀，使电液伺服系统成为当时响应最快、控制精度最高的伺服系统，同时开发了采用电液伺服控制的电液型调速器。近二三十年来，越来越多的工业部门对高速响应、高精度、大功率的电液伺服控制系统的需求不断增加，使得电液伺服控制技术有了进一步的提高，不论在元件和系统方面还是在理论和应用方面都得到了较大的发展。电液伺服控制与其他类型的控制相比，具有功率-重量比大、响应速度快、控制精度高等优点，可实现液压系统位置、速度的高精度伺服控制。但是，由于点液伺服阀的结构比较精密复杂，各零件加工、装配和调试要求很高，价格昂贵，同时对液压系统的污染控制也极为严格，从而限制了它的应用范围。电液伺服系统又称跟踪系统，是一种自动控制系统，在这种系统中，执行元件能够自动、快速而准确地按照输入信号的变化规律而动作。同时，系统还起到信号功率放大的作用，这种由液压元件组成的系统称为液压伺服系统，其特点如下：1、 同是一个位置跟踪系统2、 伺服系统是一个功率放大系统3、 伺服系统是一个负反馈系统 电液伺服系统的基本原理：利用反馈信号与输入信号相比较得出偏差信号，该偏差信号控制液压能源输入系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，直到偏差等于零或足够小，从而使系统的实际输出与希望值相符。四、电液控制工程技术应用实例介绍（塑料注射机电液比例控制）塑料注射机控制系统图如下图138所示：3.1、系统原理分析 塑料注射机的电液控制系统的技术特征是变量泵电液比例速度控制系统控制进给速度，电液比例压力控制系统控制进给工作压力。这就是说，塑料注射机液压系统的液压动力回路与液压合模回路、液压注射及预塑回路等液压回路采用电液比例流量调控和电液比例压力调控。与定量泵电液比例控制系统相比较，从结构上来讲，负载感应型塑料注射机液压系统简化了结构，减少了液压元件，特别是液压动力回路；流量控制阶段，变量泵输出压力与负载相协调；压力控制阶段，电液比例流量阀进出口压差为115210MPa，系统输出的流量仅维持工作压力的需要，功率消耗小而效率高；动模对定模闭合的锁模过程中，保留利用肘杆机构受控弹性变形的力的放大效应原理，完成动模对定模的闭合及机械锁模，确保液压注射机机构运作规律的可靠性，既节约高效，又杜绝塑料注射机飞溅或塑料件成形缺陷事故；注射阶段，根据预塑熔融胶状塑料注入模具型腔中的成形原理，有效地控制慢速注入、快速注入、高压充填注入及保压防流涎，3种注入操作协调配合，无明显层次的连续注入，在极短暂的时间范围里，把在注射温度范围内经过预塑的熔融胶状塑料连续稳妥地注入模腔；预塑阶段，按塑化能力、注射量、成形周期三者之间的关系，从回路设计至元件选取上有效地控制预塑机构运行速度和注射液压缸活塞回程速度之间的协调关系，从控制程序上确保熔融胶状塑料预塑均匀、致密、无夹杂，防止预塑过程混入气泡及发气物质，产生注射不连续的缺陷等。3.2、系统的特点1)、采用插装阀集成块，具有体积小，流量大，效率高的特点。2)、控制块能满足各个工况对速度及压力的不同要求。3)、该控制块是一种容积式分级调速和节流式无级调速的混合系统。在大范围无级节流调速的过程中，通过泵1,2的切换，可大幅度降低溢流损失，从而大大的提高系统的效率。3.3、注塑机注射速度的大小对制品质量的影响1)、当注塑速度过低时：制品易形成冷接缝，而且也不易充满复杂的型腔。特别是对于结晶型塑料薄壁制品，表现更为突出。2)、当注射速度过高时：熔融塑料高速流经喷嘴，易产生大量的摩擦热，会使塑料热分解和变色。同时模腔内气体来不及排出，在制品中形成气泡。3)、注射速度分三段控制：为了得到优质制品，注射速度可按注射充模行程、工艺条件、模具结构及制品的要求分三段控制：、慢快慢：有利于充模过程中模腔内气体的排出；细长型蕊的定位；减少制品的内应力。、慢快：用于成型厚壁制品；可避免产生气泡；提高制品外表面的质量。、快慢：用于成型薄壁制品；可减小制品的内应力；提高制品尺寸和几何形状精度。3.4、注射过程所要求的速度曲线由于注射速度对产品质量有较大的影响，所以很多注塑机对注射速度都采用闭环的过程控制，为此必须在螺杆上装设位移传感器，以便获得位移和速度的反馈信号。图13-9是注射过程所要求的速度曲线。在工作前首先存入控制器中，在注射过程中位移传感器的反馈信号经A/D转换后送入控制器，经运算后获得螺杆的运动速度。 该实际速度值与预先存在控制器内的设定值相比较，并将差值经D/A转换后输出到比例放大器，通过比例节流阀开口的变化，调节液压缸的速度，使其按设定速度曲线运行。四、电液控制技术与机电一体化技术的关系随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广。 机电一体化技术是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。 电液控制技术又是电气与液压两种技术的结合，所以电液控制技术与机电一体化技术是相互交融、相互包涵的。要学好电液控制技术必须对机电一体化技术有一定的了解，要在学好机电一体化的基础上才能更好地学习电液控制技术。电液控制技术与机电一体化技术有着很多的相同之处和不同之处。相同之处：它们都是自动化控制的技术，有着很高的控制精度、灵敏度、可靠性。并且都与计算机、电子等技术有很密切的关系，都是不同的领域的结合的突破和发展。不同之处：电液控制技术是以机、电、液为核心，而机电一体化技术是机械与电气、电子的结合与发展。五、结语通过对电液控制技术的学习，让我们对电液控制技术有了一定的了解，知道了它的重要性。现今，电液控制技术已成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品不可或缺的重要手段，得到了相关工业界、技术界的格外重视。电液控制技术不仅应用于工业方面，还在生活、军事等方面有着广泛的应用。小到日常生活中的日用品，大至国家的军事、国防、航空航天等电液控制技术都得到了充分的利用。因为电液控制技术的发展不仅推动着我国工业的发展，还让人们的生活水平有了提高，改善了我们的生活质量，并且增强了我国的军事力量，让我们国家变得更强大。所以我们要好好学习电液控制技术，为国家的发展做出自己的贡献。通过对本课程的学习也让我对我们专业的学习有了更深入的理解，知道了我们专业是结合了机械、电气、电子、液压为一体的学科，它需要我们去学习多方面的知识。我们既要对机械有一定的掌