電液等效“準數控”液壓梯度調壓探討

王培文，陸 紅，強 偉

（1.徐州壓力機械有限公司，江蘇徐州221004；2.徐州煤礦工程機械裝備有限公司，江蘇徐州221004）

0 引言

現代重型機械設備，其液壓動力調控輸出多已采用先進的數控技術。作為以PLC和比例閥為核心的電液一體數控系統，相比傳統液壓動力的電液調控系統，占用空間較小，性價比較高。但是由于重型機械設備相對惡劣的工作環境，必然對精密數控系統產生嚴重干擾并帶來不良影響。本文期望借助于電氣串聯電路的分壓原理，設計多閥串聯密集壓力梯度的先導液壓回路，充分發揮PLC多路程控邏輯電路的數控輸出，實現密集液壓梯度的等效“準數控”電液調控。

1 液壓系統壓力的梯度調控

先進重型機械設備液壓動力系統的輸出設計要求為數控無級調壓。但在現場實際操作使用的工況下，也并非苛求絕對無壓力級差的平滑調壓曲線。作為惡劣環境中使用的重型機械設備的電液操控系統，調控穩定性更加重要，而調壓精確度和性價比的要求則處于次要地位。

1.1 串聯密集梯度調壓回路

依據電氣串聯電路原理設計的液壓回路，采取密集液壓梯度升降壓的方式，是基于PLC程控各先導電磁閥的、可單獨和組合式控制通電動作、實現梯度壓差變換的等效“準數控”調控，如圖1所示。

1.2 微小壓差調壓回路

圖1簡約表達了在重型設備的液壓動力源中，以旁路聯接形式設置的液壓梯度微差調壓回路。其在PLC程控下的調壓能效如下：①僅有先導電磁閥YV1通電時、0.63MPa調壓閥的液壓旁通斷路；控制插裝閥的壓力閥插件使得液壓動力源的液壓系統維持在0.63MPa壓力值。②僅有先導電磁閥YV2通電時、1.6MPa調壓閥的液壓旁通斷路；控制插裝閥的壓力閥插件使得液壓動力源的液壓系統維持在1.6MPa壓力值。③僅當先導電磁閥YV1和YV2同時通電時，則有0.63MPa和1.6MPa調壓閥的同時被旁通斷路；此時控制插裝閥的壓力閥插件，使得液壓動力源的液壓系統達到兩閥相加壓力值2.23MPa。④按上述方式單獨通電或分別組合通電的先導電磁閥旁通與斷路控制，圖示調壓回路可實現的梯度調壓分級數為（2n-1），其中n為調控先導電磁閥的個數。僅當n取值5時，調壓回路調壓分級數為（25-1）=31。

圖1 微差調壓回路

1.3 密集調壓梯度

設定圖示調壓回路要求的壓力最大為25MPa，則平均相鄰調壓級差梯度僅為（25MPa/級數31）≈0.806MPa。對于重型液壓設備，液壓動力系統的壓力波動、壓力級差調節及示值誤差等往往等于或超過1.0MPa這個界限值。另外，由于重型設備輸入電源的電壓、電流也不是絕對穩定不變的，因此調控輸出小于1.0MPa的調壓梯度，也應當在重型液壓設備許用范疇之列。

若期望進一步減小回路的平均調壓級差，只要在此基礎上取值遞增指數n+1=（5+1），則每增加一個先導調壓電磁閥，即可使調壓回路的調壓梯度數相比n=5條件增加一倍。

1.4 調壓回路的實施可行性

①為降低本液壓回路中各閥的壓力損失及流量阻力，應按照從各高壓級到低壓級的排列順序，依次增大先導調壓電磁閥的公稱通徑。②與使用環境條件較高的比例先導閥調控相比，微差密集梯度調壓回路的操控可靠性提高。雖有占用較大立體空間的不足，但對于基礎固定的非移動使用重型液壓設備來說，則便于故障維修和配件的快捷更換。③密集梯度調壓回路對液壓油的理化品質、過濾精度等相關指標要求，遠不如精密型比例先導閥的要求苛刻。另外在頻繁高低壓、大范圍跨度快速調壓的場合，有望克服比例先導閥“滯環”對壓力閥瞬間快速啟閉靈敏度的影響。

2 結語

本文充分利用PLC程控邏輯電路多路輸出的優勢，設計了多閥串聯先導和相鄰壓差梯度的調控液壓回路，探討了等效電液“準數控”密集梯度調壓的可行性。并結合現有數控電液比例閥的調控液壓回路，進行了實用性技術分析。可為設計完善的標準回路功能閥島，應用于先進的重型液壓設備的數控設計及升級改造提供參考。

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