換向閥雙閥芯控制技術(shù)的使用精

1、換向閥雙閥芯控制技術(shù)的使用傳統(tǒng)換向閥的進(jìn)出油口控制通過(guò)一根閥芯來(lái)進(jìn)行，兩油口聽(tīng)開(kāi)口對(duì)應(yīng)關(guān)系早在閥芯設(shè)計(jì)加工時(shí)已確定，在使用過(guò)程中不可能修改，從而使得通過(guò)兩油口的流量或 壓 力不能進(jìn)行獨(dú)立控制，互不影響。隨著微處理控制器、傳感器元件成本的下降，控制技術(shù)的不斷完善，使得雙閥芯 控制技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域得以應(yīng)用。英國(guó)Utro nics公司利用自己的技術(shù)及專利優(yōu)勢(shì)研制出雙閥芯多路換向閥，已廣泛應(yīng)用于JCB、Deere、DAWOO、CASE等公 司的挖掘機(jī)、*車、裝載機(jī)及挖掘裝載機(jī)等產(chǎn)品上。為適應(yīng)中國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品對(duì) 液壓系統(tǒng)功能要求。穩(wěn)定性以及自動(dòng)化控制程度的不斷提高，Utronics公司產(chǎn)品適時(shí)進(jìn)入中國(guó)

2、市場(chǎng)，現(xiàn)已初步完成廈工(5t裝載機(jī)、詹陽(yáng)(8t挖掘機(jī)樣機(jī)調(diào) 試并進(jìn)入試 驗(yàn)階段。1、傳統(tǒng)單閥芯換向閥的缺陷傳統(tǒng)的單閥芯換向閥所組成的液壓系統(tǒng)難以合理解決好以下功能和控制之間存在的矛盾：(1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少負(fù)載變化對(duì)速度的影響，要么犧牲部 分我們想實(shí)現(xiàn)的功能，要么增加額外的液壓元件，如調(diào)速閥、壓力控制閥等，通過(guò)增 加阻尼，提高系統(tǒng)速度剛度來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是這樣元件的增加又 會(huì)降低效 率，浪費(fèi)能源;還會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)的可*性降低、增加成本。(2由于換向結(jié)構(gòu)的特殊性，使得用戶在實(shí)現(xiàn)某一功能時(shí)必須購(gòu)買相應(yīng)的液壓 元 件，再加上工程機(jī)械廠家會(huì)根據(jù)不同最終用戶要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的功能，

3、這樣會(huì)造成生 產(chǎn)廠家采購(gòu)?fù)?、多?guī)格的液壓控制元件來(lái)滿足不同功能要求的需要 ，不利于產(chǎn)品 通用化及產(chǎn)品管理，同時(shí)會(huì)大大提高產(chǎn)品成本。(3由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)出液壓油通過(guò)一根閥芯進(jìn)行控制，單獨(dú)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩側(cè)壓 力是不可能的。因此，出油側(cè)背壓作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的反方向，隨著出油側(cè) 背壓升 高，為保質(zhì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，必須提高進(jìn)油側(cè)壓力。這樣會(huì)使得液壓系統(tǒng) 消耗的功能 增加,效率低,發(fā)熱增加。采用雙閥芯技術(shù)的液壓系統(tǒng)，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)出油側(cè)閥口閥芯位置及控制方式 各自獨(dú)立，互不影響，這樣通過(guò)對(duì)兩閥芯控制方式的不同組合，利用軟件編程能很好 解決傳統(tǒng)單閥系統(tǒng)不能解決的問(wèn)題，同時(shí)還可以輕易實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)中難以

4、實(shí)現(xiàn) 的功能。2、雙閥芯換向閥的兩種基本控制策略由于雙閥芯換向兩油口控制的靈活性，兩油口可分別采取流量控制、壓力控制 或流量壓力控制。正面介紹兩種簡(jiǎn)單的控制策略。(1負(fù)載方向在整個(gè)工作過(guò)程中保持不變我們知道，對(duì)于汽車起重機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)等而言，其液壓缸在整個(gè)工作過(guò)程 中負(fù)載方向始終維持不變。下面以起重機(jī)變幅液壓缸為例來(lái)探討雙閥芯的控制策 略。起重機(jī)變幅缸在工作過(guò)程中其受力，負(fù)載方向始終保持不變，因此我們可以采取 液壓缸有桿控用壓力控制、無(wú)桿腔用流量控制的控制策略。無(wú)桿腔流量控制是通過(guò)檢測(cè)連接到無(wú)桿腔側(cè)閥前后兩側(cè)的壓差 ，再根據(jù)所需流 入或流出流量的多少，計(jì)算出閥芯開(kāi)口大小；有桿腔側(cè)采用壓力控

5、制，使該側(cè)維持一 個(gè)低值的壓力，使得更加節(jié)能、高效。由于我們?cè)跓o(wú)桿腔采用了流量控制，因此原控制系統(tǒng)中所用的平衡閥可用一個(gè) 液控單向閥來(lái)代替。這樣可消除因平衡閥所帶來(lái)的系統(tǒng)不穩(wěn)定 ，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定 性。(2負(fù)載方向在工作過(guò)程中發(fā)生改變?cè)谶@種情況下，采取 進(jìn)油側(cè)壓力控制，出油側(cè)流量控制”在液壓缸有桿腔側(cè)用 壓力控制，無(wú)桿腔側(cè)有流量控制。如負(fù)載方向不變，由于出油側(cè)采取了流量控制，我們可將雙向平衡閥用液控單向 閥來(lái)替換，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進(jìn)油側(cè)用壓力控制器來(lái)維持一個(gè)較低的參考?jí)毫?一方面提高系統(tǒng)效率，另一方面使系統(tǒng)不發(fā)生氣穴。為了使負(fù)載方向變化的工作機(jī)構(gòu)能得到很好控制，另外一個(gè)PI控制器將被運(yùn)用

6、 到有桿腔的壓力控制器中，當(dāng)負(fù)載方向改變后，無(wú)桿腔的壓力將減小；如果仍將有桿 腔維持一個(gè)很低的壓力，當(dāng)負(fù)載很大時(shí)，液壓缸將向反方向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)我們可 用所增 加的PI控制器監(jiān)視無(wú)桿腔壓力的變化，當(dāng)PI控制器檢測(cè)到無(wú)桿腔壓力低 于所設(shè)定 的參考值時(shí)，將提高有桿腔壓力控制器所設(shè)定的壓力，從而保證系統(tǒng)的正常工作。3、Ultro nics液壓控制系統(tǒng)Ultro nics公司是一家集設(shè)計(jì)、研究和制造的電子液壓技術(shù)公司。其液壓控制系 統(tǒng)采用了 CAN總線通信，雙閥芯控制技術(shù)，通過(guò)兩個(gè)閥芯的組合控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行 機(jī)構(gòu)多種控制，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低能源損耗，同時(shí)還可使得系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單，降 低成本,加快產(chǎn)品開(kāi)

7、發(fā)速度，這些都是傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)所不能做到的。Ultronics控制系統(tǒng)的硬件一般由操縱手柄、 電控單元ECU、調(diào)節(jié)閥、雙閥 芯液壓閥組和外接傳感器或開(kāi)關(guān)等組成，其間通過(guò)CAN總線通信，液壓閥組為電控 系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的交匯點(diǎn)，系統(tǒng)的另一個(gè)重要組成部分就是軟件。手柄為光電非接觸形式，最多可帶4個(gè)比例輸出或2個(gè)比例輸出和最多5個(gè)開(kāi) 關(guān)。開(kāi)關(guān)有比例式和自鎖式供選擇。其防護(hù)等級(jí)達(dá)到了IP67。手柄的延時(shí)特性、輸出曲線和死區(qū)等可通過(guò)專用軟件 JoyVal進(jìn)行修改。電控單元ECU其供電壓有12V和24V兩種,25路和50路兩種接口，提供模擬 與數(shù)字輸入、輸出接口，同時(shí)該電控單元還提供了 CAN信接口 ,使得

8、系統(tǒng)可以 接收 傳感器或控制信號(hào)或與其它系統(tǒng)進(jìn)行連接。ECU中存儲(chǔ)了系統(tǒng)控制所需的所有應(yīng)用程序,該應(yīng)用程序可將來(lái)自于手柄或連接于ECU上的其它器件和信號(hào)（如傳感器檢測(cè)信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)信息等，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成各個(gè)閥芯動(dòng)作的指令。Ultronics控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于其獨(dú)特的雙閥芯控制技術(shù)，每片閥有兩個(gè)閥芯，相 當(dāng)于將一個(gè)三位四通閥變成兩個(gè)三位三通閥的組合 ，兩個(gè)閥芯既可單獨(dú)控制，也可根 據(jù)控制邏輯進(jìn)行成對(duì)控制，并且兩個(gè)工作油口都有壓力傳感器，每一個(gè)閥芯都有位置 傳感器，通過(guò)對(duì)傳感信號(hào)的閉環(huán)控制可以分別對(duì)兩路液壓油的壓力或流 量進(jìn)行控制, 具有很高的控制精度，通過(guò)不同的組合可以得到許許多多的控制方

9、 案,以滿足系統(tǒng)的 需要。每片閥都有兩個(gè)完整的設(shè)置好的混合信號(hào)ASIC （模擬型專用集成電路 和一個(gè)R ISC （精簡(jiǎn)指令處理器。這些控制器給傳感器提供激勵(lì)和補(bǔ)償、給控制傳動(dòng)裝 置 提供動(dòng)力、提供閥芯控制軟件以及CAN總線通信。閥芯動(dòng)作控制策略以及具體的參數(shù)可由用戶根據(jù)被控執(zhí)行元件的要求進(jìn)行設(shè)置或修改。控制閥接收到指令后，其內(nèi)嵌式處理器就運(yùn)行閥芯動(dòng)作控制軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)定的機(jī)能，多個(gè)閥間的功能協(xié)調(diào)是由 ECU完成的,從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)功能。這種分級(jí)控制方式使系統(tǒng)的應(yīng)用具有非常好的靈活性，同時(shí)易于構(gòu)建復(fù)雜的控制系統(tǒng)。Ultronics控制系統(tǒng)功能的多樣性是通過(guò)應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)的,通過(guò)有針對(duì)性的編制 控制軟件。Ultro nics控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能是極其廣泛的。履帶挖掘機(jī)、輪式 挖掘機(jī)、裝載機(jī)等先進(jìn)機(jī)型在操作舒適性、作業(yè)效率、作業(yè)成本消耗、故障診 斷、環(huán)境保護(hù)等方面所做的努力，比如發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)與液壓系統(tǒng)的適應(yīng)控制、特定作 業(yè)功能等，