行業動態

ST HYDRAULIC

  

3 可編程閥控單元

以高速開關閥為代表的數字流量控制技術采用數字信號控制閥或者閥組,使得閥控系統輸出與控制信號相應的離散流量。高速開關閥只有全開和全關兩種狀態,節流損失大大減小;增加了控制的靈活性和功能性;閥口開度固定,對油液污染的敏感度降低。然而,正因為這些特性,這種數字閥要大規模的應用于工業,還有許多問題需要解決:首先,高速開關閥在開啟和關閉的瞬間,對系統造成的壓力尖峰和流量脈動,執行器的運動出現不連續的現象。其次,高速開關閥的響應必須進一步提高,穩定長時間的切換壽命也是必須的。第三,在數字閥島的應用中,所選擇的高速開關閥的啟閉需要同步。在數字流量控制技術發展成熟之前,國外一些廠家綜合了數字信號控制的靈活性以及比例閥在高壓大流量工業場合的成熟應用,開發出閥內自帶壓力流量檢測方式,結合電液流量匹配控制技術與負載口獨立控制技術,閥的功能依靠計算機編程實現的可編程閥控單元(Programmable valve control unit)。

伊頓(Eaton)公司開發的ZTS16系列多路閥,額定壓力是35 MPa,單片流量為130L/min,單個閥最多包含6片閥,12個閥芯,如圖14所示。采用CAN總線進行通訊,每片閥自帶DSP數字信號處理器完成信號的采集與上位機信號的處理,生成相應的PWM數字信號,直接驅動先導音圈電機工作。該閥每個工作油口自帶濺射薄膜壓力傳感器,每個閥芯裝有LVDT位移傳感器,能夠將工作油口的壓力流量情況實時的反饋至DSP,實現壓力流量的完全可控。該閥采用負載口獨立控制技術,使得執行器的動作更加靈活。閥的功能完全通過編程來實現,不用添加其他壓力補償元件或者先導回路即可實現壓力控制或者流量控制及工作模式的切換。對于多執行器的應用場合,可以通過程序實現負載敏感和三種抗流量飽和的方案。目前已在JCB、Deere、DAWOO、CASE等公司的挖掘機、叉車和裝載機上示范應用。

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                                                                                                                                                     自研十聯閥定制產品

Husco公司研發了采用螺紋插裝閥結構的EHPV液壓閥,采用雙向兩位控制閥,且帶壓力補償機構,如圖15所示。通過4個閥組形成的液壓橋式回路控制執行器端口的運動狀態。該閥使用CANJ1939總線進行信號的傳遞和控制,可以根據操作者的指令,通過執行器端口的壓力來調節閥的開度。使用該閥可以省去平衡閥組,使得系統的控制功能增加。在復雜運動控制中,采用協調控制算法,提高了操作者的操作效率。EHPV的PWM控制信號頻率為100Hz,額定壓力為350×105Pa,有75 L/min、150 L/min和800L/min三種規格。佐治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的Amir Shenouda對其應用在小型挖掘機上的性能進行了實驗[67] 。其實驗特點在于,將裝有插裝閥閥組的集成閥塊安裝在近執行器端,避免了液壓管路對控制系統的影響和液壓容腔對控制性能的延遲作用。對于EHPV可編程閥在流量模式切換上和節能性方面的優點給予了理論和實驗證明。另外,此系列閥還應用于JLG公司的登高車上,并進行了系列化生產,動臂下降速度增加12%,泄漏點減少27%,流量增加25%,系統穩定性增加[68] 。

雖然可編程閥控單元(Programmable valve control unit)并不能算嚴格意義上的數字閥,但其采用數字信號直接控制,能夠實現高壓大流量的應用。內置傳感器且與數字控制器相配合使用。通過程序,可以自主的決定閥的功能,使得多種多樣的功能閥和先導閥可以用同一種閥控單元的形式替代。在數字液壓元件真正產業化之前,是現有工業應用升級換代和研究的重要方向。對于可編程閥控單元的研究,目前的研究重點在于:①嵌入式傳感器技術與數字信號處理技術;②控制策略開發與傳統功能閥等效技術;③負載功率匹配和多執行器流量分配控制技術。


  

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