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                            液壓系統比例閥共振問題探討

                            添加時間:2021-07-01

                            液壓系統振動產生的原因比較復雜,其造成的危害卻很嚴重,如壓力或流量脈動等產生的振動,可能使系統無法正常工作,降低元件的使用壽命。

                            本例對兩臺數控折彎機(63t和100t)在調試中出現的噪聲與振顫異?,F象進行診斷。

                            63t和100t數控折彎機工作時有液壓噪聲和機床振顫,由于油箱、液壓元件等都復合在機床床身上部,機床振顫與液壓噪聲較難分辨。

                            在對這兩臺設備進行初步檢查時,發現100t數控折彎機的主要問題是:①油箱蓋板未正常密封,油液已乳化變質;②泵吸油過濾器和油箱液面基本持平。63t數控折彎機的泵吸油口和液壓缸上端補油閥塊有漏油現象,于是,清洗了100t數控折彎機的油箱、吸油過濾器濾芯,更換了液壓油,并使加注新油后的液面在吸油過濾器以上,同時解決了63t數控折彎機的漏油現象。

                            開機工作時,發現低壓保壓工作時,噪聲和振顫較輕;高壓保壓工作時,噪聲和振顫就很嚴重。由此判斷情況異常與壓力有關,屏蔽電磁比例溢流閥后,單獨用安全閥做系統壓力調節閥,從低壓到高壓系統工作正常。

                            據此推斷,電磁比例溢流閥存在故障。檢查電器控制沒有異常,更換幾個新閥心及閥座后,問題依舊。

                            將有問題的比例閥閥心、閥座整體換裝于其他可正常工作的設備上,能正常工作。由此發現:問題僅僅伴隨著機床,與比例閥遷移無關。據此推斷比例閥與機床可能存在不能很好匹配的現象。分析比例閥座里的兩個節流阻尼孔可能不匹配,再次檢查并調整比例閥座上的兩個節流阻尼孔(從0.5mm~1.0mm),效果并不明顯,但仍然判斷此處是問題的關鍵所在。

                            推測比例閥工作時可能發生了共振現象。

                            根據機械控制系統原理,共振的數學模型函數應是典型的振蕩環節,其傳遞函數如下:

                            G(s)=V(s)/q(s)=K/[(1/ωn2)s2+(2ξ/ωn)s+1]

                            式中:ωn為無阻尼自然頻率;ξ為阻尼比。

                            由傳遞函數可知:ξ越小越易產生振蕩。ξ<1為欠阻尼振蕩,其特征為響應快,但在達到穩定值前有振蕩產生,即存在超調量。一般ξ=0.7較理想,可提供最迅速且基本無超調的響應。ξ<0.7,超調量較大。當ξ=1時,稱為臨界阻尼,此時不會產生振蕩,即無超調量} e>i時,則為過阻尼,其響應緩慢,滯后很大。

                            改進阻尼比

                            無阻尼自然頻率ωn和阻尼比ξ是振蕩環節的主要參數,其瞬態響應取決于這兩個參數。

                            最后決定改變阻尼比,如圖1所示,在件14與比例閥之間的工藝孔內加入圓柱銷,改變了腔內的容積和油液的通流截面積,振顫與噪聲顯著下降,仔細配做圓柱銷與阻尼孔間隙后,完全消除了振顫與噪聲。

                            電磁比例溢流閥是用輸入信號來調整控制液壓系統的,可實現快速、穩定、精確控制。本例中屬于開環控制系統(見圖2),因含有電子功率放大裝置,液壓源輕微的擾動都會引起輸出壓力或流量的很大波動。本例說明液壓系統中的振蕩環節在比例控制中影響,在現代液壓控制中是不能忽視的重要環節。

                            開環控制系統

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