液壓壓下電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計

液壓壓下電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計

液壓泵站是液壓泵站的動力，它為系統(tǒng)提供壓力能，以滿足系統(tǒng)壓力和流量的需要。這是系統(tǒng)的重要組成部分。在某些電液伺服系統(tǒng)獲得重要應(yīng)用的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域,如軋機(jī)液壓壓下裝置,運(yùn)動模擬器,振動試驗機(jī)等大型電液伺服系統(tǒng),其工礦條件通常都是高壓、大流量,液壓泵站的設(shè)計,除滿足系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性要求外,還必須滿足系統(tǒng)對泵站工作可靠性所提出的更高要求。液壓泵站的設(shè)計主要有3方面:泵站的組成、泵站的噪聲和振動、泵站的監(jiān)控和安全保護(hù)。在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下,本文以簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)、長壽命的基本原則,介紹軋機(jī)液壓壓下電液伺服系統(tǒng)高壓、大流量液壓泵站的設(shè)計。1該站的組成如圖1所示,液壓泵站通常由泵組、油箱組件、溫控組件、蓄能器組件和污染控制裝置等5個獨(dú)立的單元組合而成。1大流量水泵的組成結(jié)構(gòu)泵組的作用是提供滿足系統(tǒng)壓力、流量需要的有壓流體。其設(shè)計主要有以下幾方面:大流量泵站一般采用多臺泵組并聯(lián)同時工作的結(jié)構(gòu),而為保證泵站長時間連續(xù)、可靠運(yùn)行,通常還采用泵組旁聯(lián)冗余。冗余的泵組平時不參加工作,而是處于等待狀態(tài),一旦工作中的某一臺泵組發(fā)生故障,它能立即開始工作;(2)列設(shè)計(3)節(jié)能設(shè)計(4)綜合設(shè)計2油箱油箱的主要功能是儲油、散熱、分離氣體及沉淀污物等。(1)油擠出的類型為提高液壓泵的吸油能力,使油箱內(nèi)的液面高于液壓泵的吸油口,因此油箱的型式一般采用旁置式或高架式油箱;(2)熱平衡的確定由于系統(tǒng)的功率損失較大,因此,油箱容量的確定,主要是根據(jù)系統(tǒng)功率損失引起的發(fā)熱量、油箱的散熱量以及冷卻器的規(guī)格,通過液壓系統(tǒng)的熱平衡計算來確定。3強(qiáng)制冷卻的系統(tǒng)溫控組件的功能是把系統(tǒng)中液壓油的工作溫度控制在一定的范圍之內(nèi)。對于高壓大流量電液伺服系統(tǒng),特別是閥控型電液伺服系統(tǒng),突出的問題是:系統(tǒng)功率損失較大,引起液壓油溫度升高,從而使油液黏度降低、泄漏增加、元件壽命縮短,并影響閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,必須在系統(tǒng)中設(shè)置冷卻器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。冷卻方式通常采用換熱效率高的水冷式冷卻器,其規(guī)格主要是根據(jù)系統(tǒng)的功率損失、油箱的散熱量,通過液壓系統(tǒng)的熱平衡計算來確定。油液的升溫可以通過起動循環(huán)泵工作、安全閥溢流,使油液均勻升溫。4輔助動力源設(shè)計蓄能器組件的功能是儲存壓力油并根據(jù)需要放出所儲存的液壓油去做功,作為泵的輔助動力源而高效地利用能量。采用蓄能器組件后,可以按系統(tǒng)所需的平均流量來選擇泵的規(guī)格,從而減小了泵的排量,并可減少系統(tǒng)的發(fā)熱。響應(yīng)快的系統(tǒng)一般采用皮囊式蓄能器,而響應(yīng)慢的系統(tǒng)可采用活塞式蓄能器。5防壓劑的選用實際經(jīng)驗表明,油液被污染是導(dǎo)致電液伺服系統(tǒng)故障的主要原因。對系統(tǒng)實施污染控制是提高系統(tǒng)工作可靠性和延長元件使用壽命的重要途徑。污染控制的主要技術(shù)手段是使用過濾器清除油液中的固體污染物。泵站的污染控制主要有以下幾方面:(1)管道和油箱的防銹泵站系統(tǒng)的所有管道和油箱均采用不銹鋼材料,以防管道、油箱內(nèi)壁產(chǎn)生銹蝕剝落物;采用氬弧焊進(jìn)行焊接,以防產(chǎn)生焊縫熔渣;(2)壓力油路過濾如圖1所示,在主液壓泵出油口安裝帶差壓發(fā)信裝置的高壓精過濾器,主要用來保護(hù)泵下游的液壓元件;(3)離線過濾為了對油箱的油液進(jìn)行循環(huán)過濾,可由獨(dú)立的大流量螺桿泵和帶差壓發(fā)信裝置的低壓高精過濾器組成離線過濾。離線過濾不受主系統(tǒng)壓力和流量波動的影響,并在主系統(tǒng)不工作時的間歇時間對油液進(jìn)行預(yù)凈化。此外,離線過濾系統(tǒng)還與熱交換器裝置結(jié)合,實現(xiàn)對油液的溫度調(diào)節(jié)和污染綜合控制;(4)磁性過濾在油箱內(nèi)放置磁鐵,用來吸附油液中的鐵磁性顆粒污染物,使其從油液中分離出來;(5)通氣過濾為防止外界顆粒污染物從油箱呼吸孔侵入,在油箱呼吸孔上裝設(shè)高精度空氣濾清器。2降低泵的噪聲高壓、大流量液壓泵站的突出問題是:噪聲和振動的加劇嚴(yán)重影響泵站的正常運(yùn)行,并惡化工作環(huán)境。因此,對噪聲和振動的控制日益引起重視。對噪聲和振動的控制主要有以下幾方面:(1)選用低噪聲元件為降低泵的噪聲,選用低噪聲液壓泵,并按大排量、低轉(zhuǎn)速運(yùn)行確定泵的規(guī)格。選用低噪聲溢流閥、單向閥等;(2)降低結(jié)構(gòu)傳播噪聲為防止泵的振動傳到其他部分誘發(fā)噪聲,在泵組的傳動底座上加防振墊;在泵的吸油管路中設(shè)置橡膠補(bǔ)償接管;在泵的排油和泄油管路中靠近泵的一段用軟管;(3)降低液體傳播噪聲采用長度短、直徑大的吸油管;取消吸油過濾器;合理地設(shè)計油箱的結(jié)構(gòu),使油液中的氣泡在油液再次進(jìn)入系統(tǒng)之前能完全逸出。3對泵站的監(jiān)控和安全保護(hù)為保證泵站的安全、可靠、連續(xù)運(yùn)行和延長使用壽命,采用PLC和計算機(jī)控制系統(tǒng)對泵站的起動、運(yùn)行進(jìn)行完善的安全保護(hù)和狀態(tài)監(jiān)控。(1)壓力保護(hù)在每臺泵的出油管路設(shè)置安全閥,用于過壓保護(hù);在泵站設(shè)置壓力傳感器,對泵站的工作壓力進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控;(2)聯(lián)鎖保護(hù)單元鎖組吸油路上的碟閥必須全部打開;油箱內(nèi)的液位必須高于最低液位;油箱內(nèi)油液溫度高于最低工作溫度;油箱內(nèi)油液溫度低于最高工作溫度;(3)聯(lián)排設(shè)備臂的剩余并聯(lián)泵組中的一臺作為冗余泵組,禁止所有泵組同時起動;(4)溫度監(jiān)控油箱內(nèi)油液溫度高于工作溫度時,冷卻系統(tǒng)工作;油箱內(nèi)油液溫度低于工作溫度時,冷卻系統(tǒng)關(guān)閉;(5)液體萃取位置的監(jiān)控通過液位計顯示油箱內(nèi)的液位和工作循環(huán)液位的變化;通過液位傳感器在計算機(jī)操作臺上對油箱內(nèi)的液位進(jìn)行監(jiān)控;(6)隔離和隔離采用帶指示燈和壓差發(fā)信裝置的過濾器可實現(xiàn)在泵站本地和計算機(jī)操作臺上對濾芯被污染物堵塞的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,以確定是否更換濾芯;(7)液壓壓下電液系統(tǒng)實際應(yīng)用效果定期對油箱內(nèi)的油液進(jìn)行取樣,根據(jù)油樣化驗結(jié)果確定是否換油。本文介紹了高壓大流量液壓泵站設(shè)計的一些基本問題,武鋼3000mm中板軋機(jī)液壓壓下電液伺服系統(tǒng)的實際應(yīng)用表明:在液壓泵站最高工作壓力為28MPa,峰值輸出流量為1500L/min的工況下,已連續(xù)、安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行3年多,完全滿足了液壓壓下伺