飛行影院升降平臺液壓控制系統單元的設計

張喜林，竇寶明，薛艷

(廣州機械科學研究院有限公司廣州寶力特液壓密封有限公司，廣東廣州510700)

飛行影院升降平臺液壓控制單元是飛行影院升降平臺控制系統中的一個關鍵部分，其性能直接影響飛行影院升降平臺在運行過程中的安全與可靠。

開發飛行影院升降平臺液壓控制系統單元，滿足飛行影院升降平臺液壓系統高效率低能耗、高可靠性及油缸低速時無爬行現象等要求，通過集成模塊化設計，開發出技術水平含量高、能夠滿足飛行影院升降平臺平穩快速升降的液壓控制單元，滿足我國飛行影院行業的需求。

此液壓控制系統參數及技術要求如下:

(1)液壓系統系統壓力:≤3.5 MPa;

(2)系統流量:3 000 L/min;

(3)裝機功率:270 kW;

(4)主缸參數:D280/d250 ×11 800;

(5)運行時間:單程上升時間30 ～35 s，單程下降時間40 ～45 s;

(6)主油缸行程:11.66 m;

(7)單組缸承重:20 ×104N;

(8)主缸最低開啟壓力0.3 ～0.5 MPa (兩組主油缸的同步精度須滿足能夠控制在10 mm 內);

(9)油缸低速無爬行，無液壓沖擊及噪聲。

1 升降平臺控制單元液壓原理的設計

飛行影院升降平臺是通過兩條同步油缸作為執行機構，推動載人的座椅平臺在高空上升和下降。一般情況下，載人升降平臺要求上升下降的速度非?？?，約在385 mm/s 左右，因此執行機構所需要的流量非常大。為了滿足系統大流量的需求，升降平臺液壓控制系統采用了通油能力強、壓力損失小的二通插裝閥加先導控制閥來實現執行機構快速的上升與下降，執行機構油缸速度的快慢通過先進的比例控制方案，因而流量可以按需要輸出，使得整個系統運行速度穩定、性能安全可靠，從而提高了液壓系統的使用效率，同時減少了由于油路壓力損失導致的發熱現象。其控制原理圖如圖1 所示。

此控制單元由五部分組成:第一部分為油缸上升下降控制單元，第二部分為比例閥控制單元;第三部分為緊急下降控制單元;第四部分為液壓防爆控制單元;第五部分為執行機構。

圖1 升降平臺控制單元液壓系統原理圖

1.1 液壓系統基本工作原理

P1、P2、P3、P4 提供動力源，電磁鐵SL1、SL3、SL4 帶電，其余電磁鐵不帶電，油缸6.1 及6.2開始上升;電磁鐵SL2、SL3、SL4、SL7、SL8 帶電，其余電磁鐵不帶電，油缸6.1 及6.2 開始下降，油缸上升到一定高度，切斷所有電磁閥的電信號，油缸處于保壓狀態;如有緊急情況發生，伸出去的油缸需要安全縮回來，需要電磁鐵SL5、SL6、SL7、SL8 帶電，油缸下腔的油通過緊急下降控制單元流回油箱;油缸升降速度及同步精度由比例閥3.1、3.2 來控制。

1.2 液壓系統集成模塊化設計

升降平臺液壓控制單元每一個組成部分都采用集成模塊化設計，將電動控制與手動控制集成于一體。

圖1 中的第三部分控制單元4.1、4.2 是將電磁球閥、手動開關閥、先導溢流閥及直動溢流集成于一體，組成一個兩級調壓回路，先導溢流閥的壓力調至高于系統壓力1 ～2 MPa，直動溢流閥調至低于負載壓力0.5 MPa 左右，油缸需要緊急下降時，使油缸有一定的被壓而緩慢平穩地下降。電磁球閥或手動開關閥作用是實現此回路高低壓力的切換。有電的情況下，升降油缸需要緊急下降，反向打開第四部分防爆閥，系統通過電磁球閥將油缸下腔切換到低壓狀態，使油缸慢慢地回落;如果有突發事件，整個系統突然斷電了，油缸需要回落，就必須通過手動開關閥，將油缸下腔的油切換到低壓回路，使油缸慢慢地下落。

第四部分控制單元是將二通插裝單向閥、電磁球閥、手動開關閥、壓力傳感器集成于一體，組成一個防爆回路，作用是萬一管路破裂時，單向閥能夠鎖死油缸，使得油缸保持在原位置不下降。油缸6.1、6.2 需要下降時，電磁球閥必須帶電，或打開手動開關閥，卸掉二通插裝閥上腔壓力，防爆閥才能反向打開，油缸才可以下降。因此電磁球閥或手動開關閥作用是切換二通插裝閥上腔的的壓力;手動開關閥作用是在斷電情況下，能保證防爆閥反向打開，油缸安全下降。壓力傳感器作用是油缸在保壓過程中，如果油缸保壓壓力下降，壓力傳感器就提供一個電信號給比例閥3．1、3．2，比例閥得到電信號后就打開閥口，給油缸補壓。

整個系統是將每個小模塊及比例控制閥集成為一個大的控制單元，安裝于升降油缸下腔油口，如圖1所示，這樣可減少元件之間的管路連接，降低管路之間的壓力損失，從而消除了管路接頭連接處的泄漏隱患，使得整個控制系統的安全可靠性能大為提升。

2 平臺同步控制系統

平臺在快速大流量運行過程中，平臺同步控制精度要求高。油缸快速上升時，油缸速度最快為385 mm/s，此時單只油缸所需要的流量為1 420 L/min，而且兩條油缸的同步精度不能超過10 mm (平臺兩油缸跨度8 000 mm)。因此選用大流量二通型雙反饋比例流量插裝閥作平臺同步控制閥。

所選的二通型雙反饋比例流量插裝閥，能實現輸入電信號對流量的比例無級調節，電反饋閉環范圍大，可抑制除負載壓力變化外的干擾，具有很好的控制精度和動態響應特性，而且在電閉環通道出現故障時在開環控制下能繼續工作，仍可連續控制閥的開口量，提高了系統的可靠性。因此這種二通型雙反饋比例流量插裝閥具有響應時間快、動態性能高、通油能力強、小流量時穩定性強等特點。其控制原理如圖2 所示。

圖2 雙反饋比例流量控制閥工作原理

3 應用效果分析

為了評估此液壓系統的技術性能，在客戶現場進行了大量的測試試驗，主要的測試數據如下:系統壓力:空載時2 MPa，滿載時2.8 MPa;平臺上升時間:系統6 個油泵供油時，系統流量約3 000 L/min，油缸上升時間為32 s;油缸下降時間:44 s;油缸同步精度:4 ～8 mm。

測試結果表明，該液壓控制系統能夠滿足客戶提出的飛行影院升降平臺的使用要求，而且整個控制系統采用了人機畫面，結構簡單，操作方便，便于檢測和監控。

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