液壓馬達新零件產品電液數字閥
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    用數字信號直接控制的閥,稱電液數字閥。數字閥可直接與計算機接口,不需要D/A轉換器。與伺服閥、比例閥相比,這種閥結構簡單,工藝性好,制造成本低,抗污染能力強,重復性好,工作穩定可靠,功耗小。在計算機實時控制的電液系統中,可部分取代比例閥或伺服閥。

    用數字量進行控制的方法很多,用得最多的是由脈數調制( PNM)演變而來的增量控制法以及脈寬調制( PWM)控制法。

    一、數字閥的結構

    圖6-55所示為由步進電動機直接驅動的數字流量閥。步進電動機4依計算機的指令轉動,通過滾珠絲杠5把轉角變為軸向位移,帶動節流閥閥心6移動將閥口開啟,從而控制了流量。這個閥有兩個節流口,它們的面積梯度不同,右節流口為非全周開口,左節流口為周開口。閥心向右移動時首先打開右節流口,由于非全周界通流,故流量較??;繼續向右移動時打開全周界通流的左節流口,流量增大。在這里,由于液流從軸向流入,且流出時與軸線垂直,所以閥在開啟時的液動力可以將向右作用的液壓力部分抵銷掉。這個閥從閥心6、閥套1和連接桿2的相對熱膨脹中獲得溫度補償。

    圖6-55所示閥是開環控制的,但裝有單獨的零位位移傳感3。在每個控制周期終了,閥可由零位位移傳感器控制回到零位。這樣可保證每個控制周期都在相同位置開始,使閥的重復精度提高。

 

左節流口    右節流口

    圖6-55步進電動機直接帶動的數字流量閥

1-閥套2-連接桿3-零位位移傳感器4-步進電動機5-滾珠絲杠6-閥心

    圖6-56所示為用力矩馬達和球閥組成的高速開關型數字閥。力矩馬達某一線圈通電時如銜鐵順時針偏轉,便推動先導級球閥2向下運動,關閉壓力油口P。。L:腔與回油P。接通,球閥4在液壓力作用下上升,PA腔與壓力油P。相通。而左邊的先導級球閥1壓在上邊位置,Li腔與壓力油通,球閥3向下關閉,PA腔與回油腔PR斷開。反之,當另一線圈通電使銜鐵逆時針偏轉時,情況剛好相反,PA腔與回油腔PR相通。這種閥的流量小,僅1.2L/min,工作壓力可達20MPa,最短切換時間0.8ms。

    圖6-57所示為錐閥型高速開關電磁閥。當線圈4通電時,與閥心1為一體的鐵心2被固定元件3吸引而使閥開啟,油液由P口流人T口。為防止開啟時閥因穩態液動力而關閉和減小控制電磁力,該閥通過射流對鐵心的作用來補償液動力。斷電時則由彈簧復位。該閥的行程為0. 3mm,動作時間3ms,控制電流0.7A,額定流量12 L/min。

6-56球閥型二位三通高速開關閥

6-57錐閥型高速開關電磁閥(二位二通,常閉)

  1-閥心2-鐵心3-固定元件4-線圈5-彈簧

    二、數字閥的使用

    (一)增量式數字閥

    增量式數字閥用步進電動機作電·機械轉換器。增量控制法是在脈數調制( PNM)信號中,使每個采樣周期的脈沖數在前一采樣周期的脈沖數基礎上,增加或減少一些脈沖數,從而達到需要的幅值,因而稱增量法,用這種方法控制的閥稱增量式數字閥(見圖6-58)。

增量式數字閥

    圖6-58增量式數字閥控制的電液系統

    增量式數字閥控制的電液系統框圖如圖6-58所示。由計算機發出需要的脈沖序列,經驅動電源放大后使步進動機按信號動作,步進電動機每得到一個脈沖后便沿控制信號給定方向轉一步距角。步進電動機轉動時,帶動凸輪、螺紋或齒輪齒條等機構將轉角AO轉換成直線位移Ax,從而帶動閥心或擋板等移動。按步進電動機原有位置和實際轉動的步數,得到數字閥的開度,計算機可因此控制液壓缸按需要規律運動。

    (二)脈寬調制式數字閥

    脈寬調制信號是具有恒定頻率、不同開啟時間比率的信號,如圖6-59所示。脈寬時間f。對采樣周期丁的比值稱為脈寬占空比。用脈寬信號對連續信號進行調制,可將圖6-59a中的連續信號調制成圖6-59b中的脈寬信號。如調制的量是流量,則每采樣周期的平均流量q=q。f。/T就與連續信號處的流量相對應。

    脈寬調制( PWM)式數字閥電液控制系統如圖6-60所示。由計算機產生的脈寬調制的脈沖序列經功率放大后驅動快速開關數字閥,控制流量、壓力使執行元件克服負載阻力運動。在閉環系統中,由傳感器檢測的輸出信號反饋到計算機中形成閉環控制。

    如果信號是確定的周期信號或其他給定信號,可預先編程由計算機產生脈寬調制信號;如果信號是不確定的,則信號源需經模數轉換器A/D轉換后輸入計算機,再將信號進行脈寬調制后輸出。

    b1

6-59信號的脈寬調制

a)連續信號b)脈寬調制信號

    系統也可采用模擬信號控制。此時將計算機通道切斷,輸入的模擬信號由脈寬調制器完成脈寬調制,經功率放大后驅動高速開關閥和執行元件。計算機控制和模擬信號控制時功放部分是相同的。

    目前,電液數字閥已在機床、成形機械、工程機械、冶金機械、試驗機、汽車、飛行器等方面得到了應用。隨著計算機在工業控制中的普遍應用,作為聯系計算機與液壓系統的橋梁的數字閥,定將不斷發展并形成液壓技術的一個新分支。


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