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讨论用于精密运动控制的电液控制阀
来源: | 作者:转载 | 发布时间: 2018-05-15 | 51 次浏览 | 分享到:

www.6662016.com www.vedasereem.com 想要在你的应用中得到最平滑的,最有效的液压运动控制系统吗?如果你对阀的选择经验很丰富,那么这,就会显得与众不同了。


高性能控制阀是液压运动控制系统中工作负荷最大的元件。选择合适的阀使得在机器设备优异的工作性能,低的维护和导致生产大量的次品,需要大量的关注之间大不相同。


本文想讨论的是一个基本指导,即关于如何选择和应用这些阀,使得你的液压运动控制系统免维护。该指导主要讨论那些市面上具有伺服品质的四通阀,其利用运动控制器提供的±10V的指令信号,实现对液压油缸的运动控制。


油缸运动典型的采用四通阀。主要有两种类型-关于其术语,在工业上还没有形成完全的统一意见,但是下面的分类似乎基本可以涵盖:

? 伺服品质的比例方向阀是最通用的类型,采用力马达,强电磁铁,或者音圈来推动阀芯运动。这类阀通常无需调节。

? 电流驱动的伺服阀,这种“最初的”伺服阀,包含射流管型或者喷嘴挡板型,由电流驱动,典型的电流范围从±10 mA 到±200 mA。这些阀需要周期性的重新调整零位或者中位。


在工业上,现在越来越多的使用伺服品质的比例阀。其通常比传统伺服阀性能更高,更紧凑。


线性阀

运动控制器采用的算法通常假定系统是一种线性响应,意味着给阀2V的指令信号,其得到的速度将是1V信号时的两倍。为了实现良好控制,阀的流量与指令信号也应该是线性的(图1)。

图1:零遮盖阀芯-流量与指令信号的线性关系

诸如“kink”,“knee”和“progressive”的术语指的是非线性阀。非线性阀肯定可以用,但是其需要在运动控制器进行更多的设置,也就是需要用线性化算法补偿器非线性过程。传统的,非线性阀(图2和图3所示)非常适合于提供高的速度控制以及低速时的精密调节。需要注意的是,如果非线性阀在零位时性能并不好,其优势就荡然无存了。

图2:非线性阀芯-双增益?

图3:非线性阀芯-抛物线(Curvilinear)型,指令信号增加,流量变化加快


零遮盖,正遮盖和负遮盖阀芯

零遮盖的阀芯意味着一旦有电压输入,液压油就会有输出流动。对需要快速改变油液方向的动态系统,这是极其重要的。正遮盖阀芯(图4)意味着当阀芯移动一定距离之后,油液才会开始流动,也就是说流量的输出需要等待一段时间。正遮盖阀芯在反向运动时没有延时是不可能的。

图4:正遮盖阀芯-有死区,指令大于2V时,才有流量输出


在某些情况,特别是压力控制,负遮盖就非常适合。负遮盖阀芯的特点就是,在中位,会有极少的压力油P与A和B相通,且与T相连。这种设计使得系统从关到开的系统响应过渡很平滑。


OBE集成放大器

带集成放大器OBE的阀不需要独立的放大电路板。典型的,对于一个好阀,你不需要调节集成放大器。对于运动控制,阀芯位置反馈是必须的-集成放大器利用反馈,提供指令信号所需的精确流量。


不同性能的阀

阀的制造商提供不同性能的阀。举个例子,BOSCH的4WREE比4WRPEH便宜且响应更慢。如样本上所示,便宜些的阀其电磁铁更小,频宽更低,响应更慢,线性略差,所有这些都使得控制变得困难。


而且,便宜些的阀在节流边用更高的压差作为流量的限定,也就是指P口与A、B口的压差,A、B口与T口的压差。这是因为阀体里面的伯努利力比电磁铁力更大,阀趋向于关闭,破坏了控制环。这与很多人的直觉相反。除非你能够意识到这一点,困惑自然就没有了。


头疼的权衡

如果选择了一种低性能正遮盖阀芯(阀响应时有死区),且是非线性阀芯的阀,其伯努利力就会导致很多问题。


然而,如果客服了这些问题就可以节省成本,特别是对于OEM用户来说。诸如这样的应用-当你需要经过一次艰苦繁杂的设置以及精密的调节过程,之后就可以应用于批量,这种情况就值得去做-优化设定一个并没那么好的阀。相反,如果量不大,或者只是一次性的应用,则就应该考虑用一个更高品质的阀。


控制阀的技术发展水平

想要对不同制造商的阀进行精确的对比是比较难的,因为阀本身的说明就有很多不同。然而,对于大多数需要快速的动态响应和精密的运动控制(0.001 inch或更少)应用来说,一个在-3dB频率响应(5%幅值)具有100Hz或更高,阶跃响应10ms或更少的阀是很不错的。


一些最新出品的阀性能有了很大提高,如某款NG6产品,流量40~60lpm,上述同样的条件频宽达到400Hz,阶跃响应5ms。


Delta测试了不同制造商的不同的阀,因此积累了相当多的技术数据和曲线,可以很方便的给客户提供专业的建议。


Atos SpA—两种阀DLHZO-TEB和DLKZOR-TEB。单级阀,尺寸有NG6和NG10。订货号Part number中的字母L代表阀套,其可以提供更精密的控制和更快速的响应。

DPZO-LEB是两级阀,尺寸从NG10到NG35。EB表明其是基本的积分数字驱动器。

ATOS有一种渐进式阀芯(progressive-spool)的阀,在零位附近表现也非常好。


BoschRexroth—4WRREH阀只有NG6规格。其响应快速,阶跃响应约5ms。4WRPEH具有NG6和NG10两种规格。NG6响应不如4WRREH,但也是相当的好。

4WRVE规格从NG10到NG35。其比4WRLE具有更高的性能。4WRLE规格也从NG10到NG35。

 

Eaton— 可提供NG6和NG10的高频响控制阀:KBS-03和KBS-05。


Moog— D661具有很高的响应,D681至D685系列可提供更大的流量??商峁┓螴SO4401规格05至10。D633/634和D636/637也有很好的测试效果。

Moog的79系列阀具有极高的响应,即使在大流量的场合。


Parker Hannifin—DFPlus音圈阀具有很高的响应。D1FP和D3FP分别对应NG6和NG10。D1FH性能不如D1FP,但性能同样很好。


ALA 工业 (Yuken Kogyo)—Yuken的LSVG-01-EH和LSVG-03-EH带集成放大器,响应快,输出线性,但是D03和D05系列阀的最大输出流量只有60L/min。YUKEN也提供同样高频的阀D05阀SE1024,流量可达130L/min。YUKEN甚至提供更快速响应的不带集成放大器的阀,其允许更高的电压输入。


结论

设计一个满足你的应用需求的液压运动控制系统需要多方面的考虑。选择一个合适的阀是必须的,也期望通过上述的罗列对你经验的提升有更好的帮助。

其它的一些重要的因素包括选择合适的位置、压力或者力传感器;阀尽可能的靠近油缸即控制器只控制油缸(无油液或者软管的膨胀或压缩);选择合适的运动控制器等等。

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