用电液比例阀改造YTS-3型调速实验台

　　0 前言

　　YTS-3型调速实验台用于完成各类节流调速特性实验,包括进油节流调速、回油节流调速、旁路节流调速以及调速阀调速。实验中需要在一定系统压力与负载条件下,不断地改变节流阀(或调速阀)的开度,获得对应的油缸进给速度,依据这些数据得到一系列节流调速特性曲线。实验时需要记录的数据包括速度系统的压力p1、测试点的压力(p3, p4)、负载系统的压力p2,以及速度缸的进给速度v等,这些数据都是通过实验台面板上的机械仪表来获得。由于数据量较大,而且实验中靠手工按预定的操作步骤来改变有关参数,同时记录对应的数据,实验过程颇显繁琐与重复。因此对其进行改造是必要的,可以由计算机按程序来执行实验过程,改变有关实验参数并实时记录对应的数据,最后完成数据的整理、曲线的绘制与打印工作。

　　1 液压系统的改造

　　由于电液比例阀具有压力或流量连续、比例控制的特性,与计算机的接口简单,成本低廉,抗污染性能好,具有良好的性价比。因此,调速实验台的改造拟采用电液比例阀控制系统的方案,即在原系统的基础上,增加了电液比例溢流阀和流量阀。

　　为了不破坏原来的系统,增加的电液比例阀与原来的手动操作阀采用了并联结构,对液压系统作合适的改造后,使计算机控制与手动操作两种方式均可进行实验;同时,实现了用一个比例流量阀来完成4种节流调速回路的实验。如图1所示。其中, KP1、KP2是BY-10型比例溢流阀(0~10MPa),分别控制速度系统的压力p1与负载系统的压力p2; KQ是BQ-8型比例流量阀(0~8 L/min),用于取代HQ1、HQ2、HQ3等节流阀,实现流量控制; HT1、HT2是三通阀门,各具有两个通位,以便控制油路的连接;Q为涡轮流量传感器;图的左边是速度缸,右边是负载缸; KL1、KL2是油缸行程开关。

　　实验时,为了保证油路系统的正确,有关阀的工作位置必须按表1进行配置。

　　采用计算机控制方式时,除按表1配置有关阀的工位外,还应将手动溢流阀HP1、HP2关闭,由比例溢流阀KP1、KP2来调定速度系统压力p1与负载系统压力p2。采用手动操作方式时,则应将所有的比例阀关闭。

　　2 实验台控制系统的组成与原理

　　控制系统组成如图2所示,包括电液比例控制单元、信号处理单元以及计算机接口单元3部分。

　　(1)电液比例控制单元:将计算机输出的模拟电压信号(0~10V)按比例转换为驱动电流,由于比例阀的开度与驱动电流成正比,因此实现了用控制电压来调定系统的压力或流量,控制电压则由程序给出。对比例阀的控制既可以是开环也可以是闭环,考虑本系统的精度要求以及实验的需要,采用了开环控制。由于比例溢流阀的控制特性具有良好的线性,在程序中可按标定的线性方程给出控制电压信号;而比例流量阀的控制特性具有非线性,在程序中可用查表与插值计算的方法来获得控制电压值。另外,在做调速阀调速实验时,为了获得稳定的进给速度,需要根据得到的流量Q计算速度缸的实际进给速度v,然后与预定的进给速度v0做比较,对比例流量阀的控制电压值进行调整,这便是对比例流量阀作闭环控制,如图3所示。由此可看出,这里实际上是用比例流量阀来“模拟”调速阀的工作。