浅析伺服控制在土方机械液压操纵系统

液压英才网用心专注、服务专业液压英才网用心专注、服务专业近年来，在现代公路建设中，工程机械以其一机多用的优点应用越来越普及，尤其是全液压工程机械当中尤为突出。例如：对于全液压挖掘机来说，其液压系统主要由动臂升降、斗杆收放、挖掘斗转动、转台回转、整机行走等几部分组成。由于挖掘机工作时，动作频繁、作业条件多变、需要经常改变各个换向阀中的液流流向，同时在其工作过程中各部分间需经常出现复合动作，而它们的每一个动作均由多路阀来控制，多路阀是靠其换向阀阀杆的移动来控制液流方向的。过去的多路阀的阀杆大部分都是用手通过阀杆直接搬动的，由于其费力而频繁的操作，一方面各动作间不易协调，另一方面司机易于疲劳。随着土方机械液压传动中出现高压大流量的情况，操纵换向阀的需要的力也增大，单靠手动控制感到相当困难，甚至不可能，于是出现了伺服操纵液压工程机械各种主要动作，即先导控制。1先导控制的基本原理先导控制就是利用由手柄直接控制的若干先导阀，使其先导回路的控制油进入各个换向阀(主阀)，从而推动换向阀阀芯移位，实现工程机械各机构的动作，即由先导阀(伺服阀)操纵同路换向阀(主阀)，再由换向阀操纵主机动作，如图1所示。这个系统设有独立的控制油泵7，控制油经过伺服油缸有杆腔，流入阀套2和阀芯所组成的A腔，在图示位置时，A腔与C腔、c腔与回油口E均不通，活塞不动，与活塞相连的阀套和连杆也静止不动，此时铲刀固定不动，即手柄处于“中立”位置时，伺服阀的阀芯处于中间位置情形。2在挖掘机实际应用举例减压阀式先导阀操纵换向阀是先导操作实际应用较多的一种，其结构及系统符号如图3所示。2.1工作原理：先导控制阀如图2所示。两个先导控制阀包括四个阀，四个阀各自控制机械的一个单独动作，左先导控制阀控制斗杆油缸的伸缩和左、右回转动作，右先导控制阀控制动臂油缸的伸缩和挖掘斗油缸的伸缩。其先导控制基本原理如图2所示。液压英才网用心专注、服务专业液压英才网用心专注、服务专业当控制杆1向左压下时，压板2向左翻转，同时克服弹簧6和弹簧7的反力向下推动杆3和阀座5。弹簧6的压力使轴14向下运动，打开通道11，于是先导压力油能够流经通道16及11，再经通道19流出油口15进入主控制阀。先导压力油作用在主控制阀芯末端，使其动作以控制工作装置及回转操作。而作用在主控制阀芯的另一端的油，经油口17、回油通道10进入回油腔8返回液压油箱。只要杆4不压下，回油通道10就打开而通道12关闭。弹簧7在卸压时提供足够的压力使控制杆返回“空档”位置。在先导控制杆向左运动时，限流弹簧6被压缩。限流弹簧迫使轴14向下运动。轴14的运动控制油流经通道11的先导油压力值。先导油流经通道11进入主控制阀。主控制阀芯的运动使流人油缸和或马达的油改变方向。根据先导控制杆的微小运动可使对油缸和或马达进行微调控制操作。2.2调整先导压力：从先导控制阀送到主控制阀的先导油压力增加，直接使输入控制阀阀芯移动，使流向工作装置(油缸和／或马达)的压力油流量增加，同时又使先导压力成比例增加。所以先导控制杆微动可对油缸和(或)马达进行微调控制操作。使工作装置和回转操作符合操纵者的要求。用于行走操作的先导阀与用于工作装置和回转的先导阀相似。左、右行走控制阀各自有一套“手柄／脚踏板”联合控制。同样可对行走操作进行调整以改变行走速度。国产WY160、WY250型挖掘机就是采用这种减压阀式先导阀，从国外引它的挖掘机亦采用类似操纵。从图3右侧系统符号科可以看出。一个手柄通过先导阀体内四个减压阀可分别操纵两主换向阀的工作。2.3伺服操纵(即先导操纵)的特点：通过以上对先导操纵回路的基本原理和实例分析，其特点可概括成以下几点：液压英才网用心专注、服务专业液压英才网用心专注、服务专业①操纵轻便，作用在操纵手柄上的力一般在2.5kg以下，减轻了驾驶员机的工作强度，提高工作效率。②一个操纵手柄可操纵两主换向阀，实现多个方位、甚至多个主机机构的联合动作，减少了操纵手柄数，使操纵系统结构紧凑，布置方便。③采用先导控制，可把先导阀布置在操作方便的地方，多路阀(即主阀)可布置到任何适当的地方以减少功率损失，提高系统的总效率。④采用先导控制还有助于改善系统的调速性能。