本模块讨论了使用液压先导供油来控制液压系统。我们介绍了使用先导压力控制的背景和原因,并讨论了其应用类型。
什么是先导控制系统
在液压系统中,通常使用较小的“先导”阀来控制较大的“主级”阀。CETOP 5(NG10) 以上的液压方向阀通常都配有先导阀,如我们的示例所示。
先导控制的工作原理
移动主阀中较大阀芯所需的力明显高于移动小先导阀。这意味着它们需要更大的弹簧,并且需要更大的电磁铁。通过使用小型液压阀将流量供应到主级阀芯的末端,我们仍然可以使用小型标准电磁铁,但具有足够的功率来切换它,并且还能够添加额外的控制,例如压力调节或时间延迟。
不同类型的先导压力控制
先导压力系统有多种不同的使用方式和方法。
最简单的方法可能如上所示,用一个小的方向阀控制一个较大的方向阀。我们还在压力溢流阀培训模块中看到,许多溢流阀都有小型先导溢流阀在其主压力控制级上工作。。
对于移动工业控制阀块,我们经常看到主阀芯由小型电液比例减压阀控制。它们控制阀芯两端的压力,从而使阀芯逆着弹簧移动,与它们施加的压力成比例。
压力控制阀排油口
正如我们在负载控制策略模块中讨论的那样,压力控制阀始终需要稳定的参考压力来工作。如果我们将阀门安装在液压缸上,并且它只看到 A 和 B 管压力,那么它只能设置为 30 bar 加上液压缸管线压力。如果使用比例或伺服输出控制,则该压力不太可能为零。
在这些情况下,我们应该添加一条先导泄油管,以提供来自油箱的零压力参考。然而,为了省钱,许多制造商使用通向大气的排气阀,从阀门周围的空气中提供这个零参考。这在理论上是可以的,但在实践中,我们现在有一个开放的排气口,通常是在挖掘机臂的雨水和污垢中,它会让水和空气进入我们干净的流体系统,有时甚至会导致我们运动部件的末端生锈。为了防止灰尘进入,阀门制造商开始在阀门端盖内添加小过滤器,而不仅仅是一个小孔。这种方法效果出奇地好,而且很有趣,因为人们意识到这些过滤器经常被涂上油漆,所以根本没有空气间隙,灰尘或水也没有机会进入。由于这种方法有效,我们现在看到了一系列新的排气阀,排气孔上有橡胶密封圈。现在的理论是,腔室内的空气提供了零参考,由于空气是可压缩的,因此阀芯和体积变化的任何变化都不显著。这应该没问题,直到阀门密封开始泄漏到这个被困的空气体积中,阀门功能开始发生变化。这可以通过简单的阀门更换来解决,但识别故障可能很困难。
先导供油/排油系统
先导压力控制系统通常用于确保更好的控制,特别是高性能比例和伺服控制系统。它们通过确保控制阀具有一致的供油和排油压力来实现这一点。令人担忧的不仅仅是标称压力的变化,还有出现的峰值压力尖峰。例如,如果您快速移动液压缸,您可能会在运动开始和停止时在压力和回油管线中看到尖峰,并且在流量返回油箱时在回流管道中看到明显变化。当其他执行器(而不仅仅是我们控制的执行器)移动时,这些峰值和低谷也可能出现。
为了防止这些主线压力尖峰反馈到控制阀并影响我们控制的机器,我们可以使用单独的供油和排油管路。它们的使用将取决于特定的应用,但添加单独的先导供油很常见,因为它通常不太昂贵,而且因为它会更加稳定,它应该可以消除控制不佳的大部分风险。
先导供油系统设计
为了消除系统执行器和先导控制阀之间相互作用的所有风险,我们可以添加单独的先导供油。
它们具有单独的、稳定的先导阀压力供给,与主油源分开。这是因为主压力可能会根据用点的操作而波动。它还可能需要不同的先导阀压力设定。
先导压力供油可以通过减压阀直接从供油油路中获取,从而为其提供单独的、稳定的压力。或者,它们可能有一个完全不同的泵和过滤系统为其供油。
关于先导阀的提示和技巧
不要仅仅因为系统有单独的先导供油或排油,就认为它本身不会有压力波动。一些阀门,特别是减压阀和泄压阀,可能会有令人惊讶的很大的泄油量。这些阀门本身可能会扰乱先导排油压力,应进行检查。
原文始发于微信公众号(液压传动与控制):液压先导控制设计策略
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