探析提高美國(guó)SS混砂車特設(shè)液壓控制系統(tǒng)穩(wěn)定性方案

1、 探析提高美國(guó)ss混砂車特設(shè)液壓控制系統(tǒng)穩(wěn)定性方案 摘要：為解決我公司進(jìn)口混砂車特設(shè)液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，針對(duì)該設(shè)備存在的液壓系統(tǒng)控制器高故障率、維修成本昂貴的情況，對(duì)全車電路及液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，在對(duì)液壓系統(tǒng)控制器的電控系統(tǒng)深入了解的基礎(chǔ)上，決定對(duì)現(xiàn)有電控系統(tǒng)進(jìn)行深度改造，棄用現(xiàn)有的核心控制器，改用其他符合要求的oem廠家產(chǎn)品，達(dá)到提高提高控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，大幅降低維修成本的目的。關(guān)鍵詞：emm620控制器；phoenix contact pwm變送器；phoenix contact 電流變送器；phoenix contact數(shù)顯表；pvg比例閥組；danfoss 90系列液壓泵；4-2

2、0ma電流控制電磁閥一、故障現(xiàn)象及原因分析該混砂車投用12年，液壓控制系統(tǒng)故障頻發(fā)，主要是由于線路故障以及emm620液壓控制器故障造成的，線路故障通過更換線束，重新連接緊固接線端子已得到有效整改，但emm620液壓控制器的高故障率問題遲遲沒有得到解決，且新控制器性能不穩(wěn)定容易損壞，該控制器價(jià)格昂貴，維修成本極高。長(zhǎng)期以來嚴(yán)重影響該混砂車的使用，造成極大的施工風(fēng)險(xiǎn)。該控制器的缺陷為以下幾方面：1.1.使用時(shí)間不長(zhǎng)，平均壽命僅為1年。1.2.性能不穩(wěn)定，個(gè)別控制器需要多次通斷電才能起動(dòng)。1.3.顯示處于通電狀態(tài)后無法顯示排量或無法輸出控制信號(hào)。二、液壓系統(tǒng)、防凍液加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理1、美國(guó)s

3、s公司原廠emm620控制器功能及工作原理：圖1：emm620控制器液壓泵控制系統(tǒng)電路原理圖圖1所示為一典型的emm620控制器系統(tǒng)線路圖，主要組成部分為供電線、信號(hào)輸入、控制信號(hào)輸出三大部分，1號(hào)端子連接電源正極、2號(hào)及6號(hào)端子連接電源負(fù)極，5號(hào)端子接收電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)產(chǎn)生的0-5v之間的電壓信號(hào)，8號(hào)端子為排量傳感器的電源線，9號(hào)端子采集排量傳感器產(chǎn)生的頻率方波信號(hào)，10號(hào)端子為排量傳感器的負(fù)極。13號(hào)端子及14號(hào)端子均為信號(hào)輸出端子，區(qū)別在于13號(hào)端子輸出6-9v的電壓占空比信號(hào)，用于控制danfoss pvg比例閥組，14號(hào)端子輸出4-20ma的電流信號(hào)，用于控制danfoss 90系列

4、液壓泵?？刂破魍姾?號(hào)端子采集到0-5v的電壓信號(hào)，根據(jù)對(duì)應(yīng)的電壓值輸出4-20ma或者6-9v的pwm電壓信號(hào)，比例閥或液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)工作，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)葉片泵工作在流量計(jì)內(nèi)產(chǎn)生流量，傳感器將渦輪旋產(chǎn)生的頻率信號(hào)輸送給控制器，控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)計(jì)算并顯示排量數(shù)值。2、sauer danfoss閉式循環(huán)液壓泵及電控系統(tǒng)工作原理混砂車上配置的四臺(tái)閉式循環(huán)液壓泵均為sauer danfoss 90系列的液壓泵，danfoss t90系列軸向柱塞閉式泵將輸入能轉(zhuǎn)換成液壓能。輸入軸將旋轉(zhuǎn)力傳遞至缸體。泵前部及后部有軸承支撐輸入軸。輸入軸與缸體通過花鍵連接。在軸前部伸出泵殼體部分有唇型軸封防止泄

5、油。缸體帶有9個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)柱塞，每個(gè)柱塞與黃銅滑靴通過球鉸相連。固定間隙式回程壓板使滑靴與變量斜盤接觸?；ピ谟薪嵌鹊男北P上繞主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，推動(dòng)柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。斜盤角度控制泵入系統(tǒng)的液壓油流量。伺服控制活塞推動(dòng)斜盤換位。機(jī)器操作者通過泵控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)伺服控制活塞兩側(cè)壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)泵排量設(shè)定。90系列液壓泵所使用的kveb電控排量控制系統(tǒng)是一個(gè)兩階的電液泵沖程控制系統(tǒng)，他通過機(jī)械反饋的方式實(shí)現(xiàn)泵斜盤角度的控制，第一階為先導(dǎo)閥控制，產(chǎn)生與所施加的電流信號(hào)成比例的壓差，第二階利用先導(dǎo)閥產(chǎn)生的壓差驅(qū)動(dòng)滑閥移動(dòng)，滑閥的移動(dòng)將壓力油輸送至泵伺服液缸內(nèi)，伺服缸內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)改變斜盤角度并以此控制泵的排量。電控

6、比例電磁閥為單線圈，電阻為650，電磁閥最小開啟電流為4ma左右，最大開啟電流為20ma左右，先導(dǎo)閥輸出的液壓油壓力與所電磁閥所施加電流值成正比。圖:2：閉式循環(huán)柱塞泵結(jié)構(gòu)圖3. danfoss pvg比例閥組的工作原理圖3：pvg比例閥組結(jié)構(gòu)示意圖pvg是片式多路閥，1組閥組最多可裝配12個(gè)工作聯(lián)。通過pve，可控制pvg閥組的1個(gè)工作聯(lián)或同時(shí)控制多個(gè)工作聯(lián)。工作聯(lián)a/b口的流量控制可由下列組合方式加以控制。 通過pve先導(dǎo)油控制閥芯位移。通過指定的工作模塊，pvg閥組將泵油量分配至相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這由控制閥芯 (pvbs)位移實(shí)現(xiàn)。壓力油通過pvp(比例閥泵側(cè)模塊)、pvsk、中間進(jìn)油聯(lián)或

7、其他系統(tǒng)接口進(jìn)入pvg，通過p油路進(jìn)入pvb(比例閥工作模塊)及通過t油路回油箱。同時(shí)，pvp/pvsk為pve提供先導(dǎo)油(pp)以驅(qū)動(dòng)閥芯(pvbs)。當(dāng)復(fù)位彈簧保持閥芯在中位時(shí)，p-a/b是封死的。pvbs朝pve方向移動(dòng)時(shí)，如上圖所示，打開了p到a，及b到t的連接通道，這是通過推動(dòng)pvm或控制pve而實(shí)現(xiàn)的。通過先導(dǎo)油(pp)作用在pvbs的右端，同時(shí)左端泄油，實(shí)現(xiàn)pve驅(qū)動(dòng)閥芯。圖4：先導(dǎo)液壓系統(tǒng)框圖先導(dǎo)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)閥芯進(jìn)而打開工作油口通道。先導(dǎo)液壓系統(tǒng)的核心是控制作用在閥芯兩端的先導(dǎo)油壓(pp)的電磁閥橋。它包括四個(gè)電磁閥，上邊兩個(gè)是常閉(nc), 下邊兩個(gè)是常開(no)。電控系統(tǒng)特

8、性：pve由小電流的電壓信號(hào)控制 閥芯位移與控制電壓(u)呈比例關(guān)系 通過供電針腳(ubat 或者udc)為pve供電. us /udc 比值是驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)pveu來說，是特定范圍的電壓 若us 針腳懸空則us = udc.4、phoenix contact pwm變送器結(jié)構(gòu)及工作原理圖5：pwm變送器電氣原理圖端子功能定義：1 信號(hào)輸入端子；2 信號(hào)接地端子；3 24v電源供電；4 電源接地；5 輸出信號(hào)電源；6 信號(hào)輸出；7 24v電源供電；8 電源接地；rl負(fù)載電阻按照上圖所示的方法完成電路搭建后，假設(shè)5號(hào)端子電壓為值為us，當(dāng)1號(hào)端子接收0-5v之間的電壓信號(hào)后，會(huì)在5號(hào)端子輸出5%-

9、95%us的pwm占空比信號(hào)。該信號(hào)可用于控制danfoss的pvg比例閥組。5、phoenix contact電流變送器結(jié)構(gòu)及工作原理圖6：電流變送器電氣原理圖端子功能定義：1 信號(hào)輸入端子；2 信號(hào)接地端子；3 24v電源供電；4 電源接地；5 電流信號(hào)+；6 電流信號(hào)-；7 24v電源供電；8 電源接地；按照上圖所示的方法完成電路搭建后，當(dāng)1號(hào)端子接收0-5v之間的電壓信號(hào)后，會(huì)從5號(hào)端子輸出4-20ma正極電流信號(hào)，電流通過6號(hào)端子回流回控制器，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制。該信號(hào)可用于控制danfoss的使用kn系列電磁閥的90系列液壓泵。根據(jù)功能選擇開關(guān)選擇所需的輸入輸出信號(hào)類型，例如輸入信號(hào)

10、為0-5v電壓信號(hào)，輸出信號(hào)為4-20ma電流信號(hào)，則需將dip s2的1、2號(hào)開關(guān)，s1的1號(hào)開關(guān)打開。6、phoenix contact數(shù)顯速率表的結(jié)構(gòu)原理圖7：數(shù)顯表電路圖端子功能定義：1 供電電源正；2 供電電源負(fù)；3 信號(hào)輸入a；4 信號(hào)輸入b；5 重置；6 控制信號(hào)輸出；該數(shù)顯表可接收最大30v電壓的頻率信號(hào)，通過設(shè)定不同的參數(shù)可實(shí)現(xiàn)混砂車干添、液添、排量、輸砂速度的顯示功能。三、混砂車液壓控制系統(tǒng)總體改進(jìn)方案針對(duì)我公司ss mc-100桶混砂車存在的上述問題，通過對(duì)該設(shè)備特設(shè)液壓電控系統(tǒng)的研究分析，認(rèn)為上述液壓系統(tǒng)控制器高故障率、維修成本昂貴的情況可以解決，并制定了如下方案：即分

11、離特設(shè)部分液壓電控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：（1）使用phoenix contact pwm隔離變送器實(shí)現(xiàn)對(duì)danfoss pvg比例閥組的控制功能，使用松下電阻和bourns電位器搭建2.5v-3.75v的信號(hào)輸入電路，使用12v電源為輸出信號(hào)的供電電源，將輸出pwm信號(hào)的占空比控制在50%-75%之間；圖8：分壓電路示意圖（2）使用phoenix contact 電流隔離變送器實(shí)現(xiàn)對(duì)danfoss 90系列液壓泵控制功能：（3）使用phoenix contact 數(shù)顯表實(shí)現(xiàn)對(duì)特設(shè)所有排量數(shù)據(jù)的顯示功能，將控制器和顯示器集成安裝到現(xiàn)有的控制面板上，使用原車的電位器作為控制器信號(hào)輸入源，以最小的成本完成全套控制、顯示系統(tǒng)的改造。四、改進(jìn)效果分析通過對(duì)混砂車特設(shè)液壓電控和數(shù)顯系統(tǒng)的改造，成功將電控和數(shù)顯系統(tǒng)進(jìn)行分離，大幅提高了控制器及顯示器的使用壽命，有效解決了液壓系統(tǒng)控制器高故障率、維修成本昂貴的問題，通過成本測(cè)算，改進(jìn)后的顯示控制系統(tǒng)所需的材料費(fèi)用僅為原車