回路中,油缸压力变化,并结合整个系统的体积要求小,所以油箱不大,容易发热的考虑,可以使用比例控制阀来进行压力的调节。
普通控制的阀不能按比例进行连续的阶跃控制,是纯粹的单一动作式开关阀,其阀开口方向、开口量或弹簧设定力都是一定的,不能根据实际情况变化采集回的信息对目标进行自动补偿控制。
比例控制阀则能按比例进行连续的阶跃控制,根据实际情况变化采集回的信息对目标进行自动补偿控制,其阀开口方向、开口量或弹簧设定力都是随动的,实现一系列连续可控的随动变化的动作。可以说一个比例控制阀其最终功用相当于一系列按一定规律组成的同性质普通阀的集合,只是相比之下比例阀系统构成简单、成本低、占地小、容易实现控制。
常用的压力阀包括溢流阀与减压阀。减压阀与溢流阀的区别:溢流阀控制的是进油口压力,减压阀控制的是出油口压力;常态时溢流阀的阀口是关闭的,而减压阀的阀口是开启的;溢流阀的泄漏油是从溢流口回油箱的,减压阀的泄油口是单独接油箱的。我们可以根据具体情况确定选用比例溢流阀与比例减压阀。
抬升加热板需要快速运动,且为单作用式,选用柱塞缸。当加热板抬升起来后,为防止加热板由于自身的重力作用而下坠,需要锁紧装置。通过方案比较可以使用液控单向阀。具体系统原理图如下:
 
图2.4  液压系统原理图
该系统中我们采用比例溢流阀6。若在5与7之间装有比例减压阀,由于比例减压阀是通过出油口控制压力的,所以在7的进油口压力为调节压力(如若液压泵的出口压力为10Mpa,而需要调节液压缸进油口的压力为0.5Mpa,那么在减压阀的进油口的压力为10Mpa ,7的进油口处的压力为0.5Mpa。)。而比例溢流阀的压力控制是进油口处。所以在该系统中我们采用比例溢流阀。
该系统中单向阀7利用单向阀的锥形阀芯保压效果好的优点,实现冷却时的保压。利用比例溢流阀来控制液压缸的压力。但细节部分我们的回路仍存在着一些问题:
第一,在冷却过程中,电机已经停转,虽然回路中有保压效果较好的单向阀7,但是,由于种种原因,也会有泄露,所以为了保持压力不下降,需要重新启动电机从而带动泵的运转给系统加压,所以为了减少停机过程中,为了保持压力不下降而频繁的启动电机,可以考虑使用蓄能器进行压力的补充。
第二,由于比例溢流阀是要求精度比较高的阀,所以对液压油的要求也很高,如果油液的小颗粒比较多,那么油液的流动就会带动颗粒导致液压元件的磨损,故我们需要在液压油进入系统前进行粗精度的过滤,比例阀的属于精密型的液压元件,所以在其前要加一个滤油精度更高的滤油器。
修改如下图:
图2.5  液压系统原理图修改一
该设计已加滤油器与蓄能器,但是在抬升回路中设计有些冗杂。抬升回路的要求比较低,即大力量及快速抬升,单作用,还有就是在抬升上去后,防止因重力的作用而下坠。柱塞缸本身就是差动的回路,快速运动已经解决,只需要有一个锁紧回路即可,我们曾经列出的锁紧回路较复杂,所以我们可以使用一个专用阀:上升的时候没有背压,下降的时候有一个背压,以防止加热板自身重量。
修改如下图:
图2.6  液压系统原理图修改二
该设计图简化了抬升回路的液压阀,同时将抬升回路的换向阀改为两位三通。
专用阀的设计:
图2.7  专用阀结构设计
PE管多为圆形的管材,为使PE管件的移动过程较平稳,使用两个液压缸带动管件移动,两缸同步运动,同步可以利用机械手段实现。另外由于是两个缸,查阅液压书及相关资料我们知道液压缸并联可以加大力,液压缸串联可以加快速度。所以若是两缸可以实现串并联的切换将会使系统工作更高效。实现串并联切换就需要我们确定什么情况下串联什么情况下并联。所以我们在液压缸的出油口安装压力传感器,当达到设定的压力值得时候,5DT得电,此时两个缸由串联改为并联,增大力减小速度。
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