电液比例方向阀综合试验装置研究

    随着现代工业自动化程度的不断提高,电液比例技术的应用越来越广泛。电液比例阀在拥有优良的静态性能和适当的动态性能的同时,具有价格低廉、工作可靠、维护简单等优点,当前大量液压系统中都采用了先进的电液比例阀。因此,液压系统的品质直接受到比例阀性能的影响,所以必须对比例阀特性进行试验。作者主要研究测试电液比例方向阀性能的综合实验装置,用于测试其稳、动态性能以及进行电液比例位置控制系统性能实验。

    1　实验装置的方案论证与选择

    电液比例方向阀的稳态性能包括稳态控制特性和稳态负载特性。控制特性用于表征控制输出量与控制输入量之间的关系;负载特性用于表征在某一设定的控制输入量时,其相应控制输出量的稳态抗负载干扰性能。一般要测试的项目有流量与输入信号特性、压力与输入信号特性、流量与阀压降特性、流量与负载压差特性等。动态性能包括阶跃响应和频率响应特性。阶跃响应特性用以考核电液比例元件的时域特性,频率响应特性是指被测系统对一组不同频率的等幅正弦输入信号的响应特性。对于位置控制系统性能实验主要是检测系统对位置控制的精度及其动态响应。要完成电液比例综合实验,需要构建3个系统:液压回路系统、参数测量系统和数据分析及校正系统。

    液压回路系统。选择比较典型的具有O型中位机能的四通电液比例方向阀作为实验阀。稳、动态性能测试和比例位置控制实验对油路的要求是不一样的。如果选择分开按不同的要求来组装油路,则可以减短管道长度,减少压力和能量损耗,但是同时也带来了因更换油路而产生的效率低、组合复杂等问题。反过来如果选择将两种油路组合起来,通过开关阀来选择油路,可以减少操作的麻烦,但是会使管路变长,开关阀和弯道也会影响油液的流动。应该在满足测量精度的要求上,尽量方便操作者进行实验操作。因此,应该想办法将两种特性的测试管路整合到一起,这样既方便操作者,又节省实验台空间。

    参数测量系统。对于稳态特性的测试,需要测量被试阀的输出流量、压力、温度等。这些参量可以通过直接读数的仪器或者相应的传感器来测量。若考虑利用计算机对实验进行分析和控制,应该选择传感器来作为测量工具。对于动态特性的测试,可以有4种方法测阀的输出信号: (1)采用低摩擦、低惯性的动态计量缸驱动速度传感器; (2)在装有内置式阀芯位置传感器而没有装内置式压力补偿流量控制器的阀内,用阀芯位置信号作输出信号; (3)如果不带内置的阀芯位置传感器,也没有内置式压力补偿的流量控制器,则可以安装外置式阀芯位置传感器,以及合适的测量放大器,以此信号作为阀的输出信号;(4)可以通过阀的流量来作为输出信号进行测量。对于位置控制性能实验,则需测量负载缸的活塞位移。考虑实验装置要简化空间,减短液压回路及满足测量精度要求,可以考虑选择流量作为稳态性能的测量信号,以液压缸的位移作为动态性能和位置控制性能的测量信号。