液壓多路換向閥技術的用法

傳統換向閥的進出油口控製通過一根（gēn）閥芯來進行，兩油口的開口對應關係早在閥芯設計加工時已確定，在使用過程中不可能修改，從而使得通過兩油口的流量或壓力不能進行獨立控（kòng）製，互（hù）不影響。磁力泵
隨（suí）著微處理控製器、傳感器元件成本的下降（jiàng），控製技術的不斷（duàn）完善，使得雙閥芯控製技術在工程機械領域得以應用（yòng）。英國Utronics公司利用自己的技術及專利優勢研製出雙閥芯多路換向閥，已廣泛應用（yòng）於JCB、Deere、DAWOO、CASE等公司的挖掘機、裝載機及挖掘裝載機等產品上。為適應中國工程機械產品對液壓傳（chuán）動係統功（gōng）能要（yào）求。穩定性以及自動化控製程度的不斷提高，Utronics公司產品適（shì）時進入中國市場，現已初步完成廈工（5t）裝載機、詹陽（8t）挖掘機樣機（jī）調試並進（jìn）入試驗階段。
1、傳統單閥芯換向閥（fá）的缺陷：
　　傳統的單閥芯（xīn）換向閥所組成的液壓係統難以（yǐ）合理解決好以下（xià）功能和（hé）控製之間存在的矛盾：
　　（1）液壓傳（chuán）動係（xì）統設計時為提高（gāo）係統穩定（dìng）性，減少負載變化對速度的影響，要麽犧牲部分我們想實現的功能，要麽（me）增加額外的液壓元件，如調速（sù）閥、壓力控製（zhì）閥等，通過增加阻尼，提高係統速度剛度來提高係統的穩定性。但是這樣元件的增加（jiā）又會降低效率，浪費能源；還會使得整個係統的可靠性降低、增加成本。
　　（2）由於換向（xiàng）結構的特殊性，使得用戶在實現某一功能時必須（xū）購買相應的液壓元件，再加上工程機械（xiè）廠家會根據不同最終用戶要求設計（jì）出相應的功能，這樣會造成生產廠家采購同類、多規格的液壓控製元件來滿足不同功能要求的需要，不（bú）利於產品通用化及產品（pǐn）管理，同時會大大提高產品成本。
　　（3）由於執行機構進出液壓油通過（guò）一根閥芯進行控製，單獨控（kòng）製執行機構兩側壓力是不可能的。因此，出油側背壓作用於執行機構運動的反方向，隨著出油側背壓升高，為（wéi）保（bǎo）質執行機構的運動，必須提高進油（yóu）側壓（yā）力。這樣（yàng）會使得液壓係統消耗（hào）的功能增加，效率低，發熱增加（jiā）。
　　采用雙閥芯技術的液壓係統，由於執行機構進出油側閥口閥（fá）芯（xīn）位置及控製方式各自（zì）獨立，互不（bú）影（yǐng）響（xiǎng），這樣通過對兩閥芯控製方（fāng）式的不同組合，利用軟件編程能很好解（jiě）決傳統單（dān）閥（fá）係統不能解決的（de）問題，同時還可以輕易實現傳統液壓係統中難以實現的功能。
2、雙（shuāng）閥芯換向閥的兩種基本（běn）控製策略
　　由於雙閥芯換向（xiàng）兩油口控製的（de）靈活性，兩油口可分別采取流量控製、壓力控製或流量壓力控製。正麵介紹（shào）兩種簡單的控製策略（luè）。
（1）負載方向在整個（gè）工作（zuò）過程中保持不變
　　我們知道，對於汽車起重機、挖掘機、裝載機等而言，其液壓缸在整個工作過程中負載方向始（shǐ）終維持不（bú）變。下麵以起重機變幅液壓缸（gāng）為例來探討（tǎo）雙閥芯的控製策略。
　　起（qǐ）重機變（biàn）幅缸（gāng）在（zài）工作過程中其受力（lì），負（fù）載方向始終保持不變，因此我們可以采取液壓缸有杆控用壓（yā）力控製、無杆腔用流量控製的控製（zhì）策略。
　　無杆腔流量控製是通過檢（jiǎn）測連接到無杆腔側閥前後兩側的壓差，再根據所需流入或流（liú）出流量的多少，計算出（chū）閥（fá）芯開口大小；有杆腔側采用壓力控製，使該側維持一個低值（zhí）的壓（yā）力，使得更加節能、高效。
　　由於我們在無杆腔采用了流量控製，因此原控製係（xì）統中所用的平衡閥可用一個液控單向閥來代替。這樣可消除因平（píng）衡閥所帶（dài）來的係（xì）統不穩定（dìng），從而提高（gāo）係統穩定性。
（2）負載方向在工作（zuò）過程中發生改變
　　在這種情況下，采取“進油側壓力控製，出油側流量控製”，在液壓缸有杆腔側用壓（yā）力控製，無杆腔側有流量控製。
　　如負載方向不變，由於出油側采取了流量控製，我們可將雙向平衡閥用（yòng）液控單向閥來替換，從而提（tí）高係統的穩定性（xìng）。進油側用（yòng）壓力（lì）控（kòng）製器來維持一個較低的參考壓力，一（yī）方麵提（tí）高係統效率，另一方麵使係統不發生氣穴。
　　為了使負載方向變化的工作機（jī）構能得到很好（hǎo）控製，另外一個PI控製器將被運用到有杆腔的壓力控製器中，當負載方向改變後，無杆腔的壓力將減小；如果仍（réng）將有（yǒu）杆腔維（wéi）持一個很低的（de）壓力，當負載很大時，液壓缸將向反方向運動。此時我們可用所增加的PI控製（zhì）器監（jiān）視無杆腔壓力的變（biàn）化，當PI控製器檢測到（dào）無杆腔壓力低於所（suǒ）設定的參考值時，將提（tí）高有杆腔壓（yā）力控製器所設定的壓力，從而（ér）保證係（xì）統的正常工作。
3、Ultronics液（yè）壓控製係統：
　　 Ultronics公司（sī）是一家集（jí）設計、研究和製造（zào）的電（diàn）子液壓技（jì）術公司（sī）。其（qí）液壓傳動控製係統采用了CAN總線通（tōng）信，雙閥芯控製技術，通過兩個閥芯的組合控製，可實現（xiàn）對執行機（jī）構多種（zhǒng）控製，以提高（gāo）係統的穩定性，降低能源損耗，同時還可（kě）使得係統更加簡單，降低成本，加快產品開發速度，這些都是傳統的電子係統所不（bú）能做到的。
　　 Ultronics控製（zhì）係統（tǒng）的硬件（jiàn）一般由操縱手柄、電（diàn）控單元ECU、調節閥、雙閥芯液壓（yā）閥組和外接傳感器（qì）或（huò）開關（guān）等組成，其間通過CAN總線通信，液壓閥組為電控係統與液壓係統的交匯點，係統的另一個重要組成部分（fèn）就是軟件（jiàn）。
　　手柄為光電非接觸形式，最多可帶4個（gè）比例輸出或2個比例輸出和最（zuì）多（duō）5個開關。開關有比例式和自鎖式供選擇。其防護等級達到了（le）IP67。手（shǒu）柄的延時特性、輸出曲（qǔ）線和死區等可（kě）通過專用軟件JoyVal進行修改。
　　電控單元ECU其供電壓有12V和24V兩種，25路和50路兩種接口，提供模擬與數字輸入、輸出接口，同時該電（diàn）控單（dān）元（yuán）還提供了CAN信接口，使得係統可以接收傳（chuán）感器或控製信（xìn）號或與其它係統進（jìn）行連接。ECU中存儲（chǔ）了係（xì）統控製所需的所（suǒ）有應用程序，該應用程序可（kě）將來自於手（shǒu）柄或連接於ECU上的其它器件和信號（如傳感器檢測信號、發動機控製係統信息等（děng）），經處理後轉換成各個閥芯動作的指令。
　　 Ultronics控製係統的關鍵在於其獨（dú）特的雙閥芯控製（zhì）技術，每片（piàn）閥有兩個閥芯（xīn），相當於將一個三位四通閥變成兩個三位三通閥的組合，兩個閥（fá）芯既可單獨控製，也可根據（jù）控製邏輯進行成對（duì）控製，並（bìng）且兩個（gè）工作油口都有壓力傳感（gǎn）器，每一個閥芯都有位置傳感器，通（tōng）過對傳感（gǎn）信號的閉環控製可以分別對兩路液壓（yā）油的壓力或流量進行控製（zhì），具有很高的控製（zhì）精度，通過不同的組合可以得到許許多多的控製方案，以滿足係統的需要。
　　每片閥都有兩個完整的設置好的混合信號ASIC（模擬型專用集成電路）和一個RISC（精簡指令處理器）。這些控製器給傳感器提供激勵和（hé）補償、給控製傳動裝置提供動力、提供（gòng）閥芯控製軟件以及CAN總線通信。閥芯動作控製策略以及具（jù）體的參數可由用戶（hù）根據被控執（zhí）行元件的（de）要求進行設置或修改。控製閥（fá）接收到指令後，其內（nèi）嵌式處理器就運行閥芯動作控製軟件實現設定的機能，多個閥間的功能協（xié）調是由ECU完成的，從而實（shí）現複雜的係統功能。這種分級（jí）控製方式使係統的應用具有非常好的靈活性，同時易於構建複雜（zá）的控製係統。
　　 Ultronics控製係統功能的多樣性是通過應用軟件（jiàn）實現的，通過有針對性的編（biān）製控（kòng）製軟件。Ultronics控製係統可實現的功能是極其廣泛的。履帶挖掘機、輪式挖掘機、裝載機等先進機型在操（cāo）作舒適性、作（zuò）業效率、作業成本消耗、故障診斷（duàn）、環境保護等方麵所做的努力，比如發動（dòng）機狀態與（yǔ）液壓係統的適應控製、特定作業功能等，采用Ultronics係統都可（kě）實現。
　　總之，通過CAN總線（xiàn）通訊、獨特的雙閥芯結（jié）構和壓力、位移傳感器的應用以及壓力或流量的閉環控製技術、Ultronics公司的電子液壓傳動控（kòng）製係（xì）統使工程機械控製係統在功能的多樣性、實現的（de）靈活性、較低的（de）性（xìng）價比以及控製理念、維修模式等諸多方麵都將引發一次（cì）革命性的變化。

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