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1、1第八章第八章 电液比例限制技术的工程应用电液比例限制技术的工程应用v8.1 电液比例限制技术在钢管水压试验机上的应用电液比例限制技术在钢管水压试验机上的应用v8.2 飞机拦阻系统的电液比例限制系统飞机拦阻系统的电液比例限制系统v8.3 电液比例限制技术在电液比例限制技术在CVT中的应用中的应用v8.4 管拧机浮动抱钳夹紧装置电液比例限制系统管拧机浮动抱钳夹紧装置电液比例限制系统v8.5 带钢对中装置电液比例限制系统带钢对中装置电液比例限制系统v8.6高速线材轧机上电液比例限制技术的应用高速线材轧机上电液比例限制技术的应用v8.7 电液比例限制在连轧管设备上的应用电液比例限制在连轧管设备上的应
2、用v8.8 船舰模拟平台电液比例闭环限制系统船舰模拟平台电液比例闭环限制系统v8.9 连铸机机械手液压系统连铸机机械手液压系统v8.10 热轧平整定位辊电液比例限制系统设计热轧平整定位辊电液比例限制系统设计v8.11 矫直机比例系统设计矫直机比例系统设计v8.12 比例技术在压铸机液压系统中应用比例技术在压铸机液压系统中应用28.1 电液比例限制技术在钢管水压试验机上的应电液比例限制技术在钢管水压试验机上的应用用v钢管水压试验机是制管生产线上的一台关键设备，用于试验钢管承受的钢管水压试验机是制管生产线上的一台关键设备，用于试验钢管承受的压力，以使钢管满足输送石油、自然气等的要求。在进行钢管水压
3、试验压力，以使钢管满足输送石油、自然气等的要求。在进行钢管水压试验时必需给钢管两端施加与管内水压值相适应的反作用，以保证管内试验时必需给钢管两端施加与管内水压值相适应的反作用，以保证管内试验水压达到要求的值。故要求施加在管端上的力在试压过程中要随着管内水压达到要求的值。故要求施加在管端上的力在试压过程中要随着管内水压值的变更而变更。水压值的变更而变更。图图8-1 机械杠杆式压力同步限制装置机械杠杆式压力同步限制装置1-主加压油缸；主加压油缸；2-被试钢管；被试钢管；3-放气装置；放气装置；4-压力同步装置；压力同步装置；5-增压缸；增压缸；6-换向阀换向阀v为了满足此要求，在钢管水压机中应设有
4、一套压力同步限制装置。从前为了满足此要求，在钢管水压机中应设有一套压力同步限制装置。从前国内大型钢管厂的试验机都是接受传统的机械杠杆式压力同步限制装置国内大型钢管厂的试验机都是接受传统的机械杠杆式压力同步限制装置以实现钢管试压过程中保证水压力平衡，如图以实现钢管试压过程中保证水压力平衡，如图8-18-1所示，是通过调整杠杆所示，是通过调整杠杆支点支点a a的位置来变更油压与水压值的比例关系，这种机械杠杆式压力同步的位置来变更油压与水压值的比例关系，这种机械杠杆式压力同步限制装置存在诸多缺点：灵敏度差且难于精确调整；只适于试管加压过限制装置存在诸多缺点：灵敏度差且难于精确调整；只适于试管加压过程
5、中的压力同步限制，不适用于压机卸压过程的压力同步等。对此我们程中的压力同步限制，不适用于压机卸压过程的压力同步等。对此我们考虑接受电液比例限制技术，如图考虑接受电液比例限制技术，如图8-28-2所示，接受电液比例溢流阀取代机所示，接受电液比例溢流阀取代机械杠杆压力同步限制装置，并与比例放大器、压力传感器等组成压力反械杠杆压力同步限制装置，并与比例放大器、压力传感器等组成压力反馈的闭环电液比例限制系统，其限制系统工作原理如图馈的闭环电液比例限制系统，其限制系统工作原理如图8-38-3所示。所示。图图图图8-2 8-2 接受电液比例限制技术的液压原理图接受电液比例限制技术的液压原理图接受电液比例限
6、制技术的液压原理图接受电液比例限制技术的液压原理图图图图图8-3 8-3 限制系统工作原理限制系统工作原理限制系统工作原理限制系统工作原理8.2 飞机拦阻器电液比例限制系统飞机拦阻器电液比例限制系统v飞机拦阻器是飞机着陆限制的协助措施之一，主要用于陆基飞机的应急飞机拦阻器是飞机着陆限制的协助措施之一，主要用于陆基飞机的应急拦阻以及舰基飞机的自由飞着陆和舰基自由飞失败后的应急拦阻。目前，拦阻以及舰基飞机的自由飞着陆和舰基自由飞失败后的应急拦阻。目前，国外较先进的某飞机拦阻器是纯机液系统，以拦阻网或拦阻钢缆连接在国外较先进的某飞机拦阻器是纯机液系统，以拦阻网或拦阻钢缆连接在一起沿机场跑道对称布置，
7、将被拦阻飞机本身巨大的动能转化成液压能一起沿机场跑道对称布置，将被拦阻飞机本身巨大的动能转化成液压能而生成使飞机制动的摩擦力。而生成使飞机制动的摩擦力。图图8-4飞机拦阻器的简易模型飞机拦阻器的简易模型v(1)改进前液压系统改进前液压系统v图图8-5为国外某飞机拦阻器的液压系统原理图，它包括静压和动动压两部为国外某飞机拦阻器的液压系统原理图，它包括静压和动动压两部分。静压部分分。静压部分(由由6、7、8、9、10组成组成)保证飞机拦阻器在不工作时处于保证飞机拦阻器在不工作时处于锁紧状态；动压部分为能量转换装置，在飞机撞网带动尼龙带盘转动的锁紧状态；动压部分为能量转换装置，在飞机撞网带动尼龙带盘
8、转动的同时，也带动液压泵同时，也带动液压泵12转动，输出压力油，产生使飞机制动的摩擦力。转动，输出压力油，产生使飞机制动的摩擦力。图图8-5 纯机液系统原理图纯机液系统原理图1-转轴；转轴；2-尼龙带盘；尼龙带盘；3-摩擦制动盘；摩擦制动盘；4-摩擦片组件；摩擦片组件；5-梭阀；梭阀；6-手动泵；手动泵；7-单向阀单向阀1；8-平安阀平安阀1；9-压力表开关压力表开关1；1O-压力表压力表1；11-蓄能器；蓄能器；12-泵源；泵源；13-平安阀平安阀2；14-压力表压力表开关开关2；15-压力表压力表2；16-节流阀节流阀1(由凸轮机构调整由凸轮机构调整)；17-凸轮机构；凸轮机构；18-节流
9、阀节流阀2(手动调手动调整整)；19-单向阀单向阀2；2O-回油过滤器回油过滤器v(2)(2)纯机液拦阻器的不足纯机液拦阻器的不足v纯机液拦阻器中流入摩擦片组件的油液受节流阀纯机液拦阻器中流入摩擦片组件的油液受节流阀1717及及1818的限制。节流阀的限制。节流阀1818为一手动针阀，通过预先调整其开口量大小来适应不同重量、不同撞为一手动针阀，通过预先调整其开口量大小来适应不同重量、不同撞网速度飞机的拦阻，拦阻过程中节流口大小不变；节流阀网速度飞机的拦阻，拦阻过程中节流口大小不变；节流阀1717与一套凸轮与一套凸轮机构连接在一起，靠凸轮型面的变更来变更节流阀的通流实力，以限制机构连接在一起，靠
10、凸轮型面的变更来变更节流阀的通流实力，以限制刹车压力。通过调整凸轮起始工作角来调整拦停距离。对纯机液拦阻器，刹车压力。通过调整凸轮起始工作角来调整拦停距离。对纯机液拦阻器，当飞机撞网状况发生变更时当飞机撞网状况发生变更时(例如：飞机撞偏、飞机重量差异、刹车片摩例如：飞机撞偏、飞机重量差异、刹车片摩擦系数变更等擦系数变更等)，拦阻不能达到预期效果：同时若凸轮型面受损，拦停效，拦阻不能达到预期效果：同时若凸轮型面受损，拦停效果也会受到极大影响，限制精度不高。果也会受到极大影响，限制精度不高。v v v(3)改进后的液压系统改进后的液压系统v改进后的电液比例拦阻系统仍包括静压和动压两部分。系统的静压
11、部分改进后的电液比例拦阻系统仍包括静压和动压两部分。系统的静压部分不做改动，起到拦阻前保持拦阻器稳定状态以及飞机刚撞网时避开对系不做改动，起到拦阻前保持拦阻器稳定状态以及飞机刚撞网时避开对系统造成冲击的作用。动压部分将凸轮调整的节流阀改成电液比例溢流阀，统造成冲击的作用。动压部分将凸轮调整的节流阀改成电液比例溢流阀，这样通过调整比例溢流阀的输入电信号来变更系统输出压力，从而限制这样通过调整比例溢流阀的输入电信号来变更系统输出压力，从而限制使飞机制动的摩擦力。引入电信号更便于用计算机构成自动限制系统。使飞机制动的摩擦力。引入电信号更便于用计算机构成自动限制系统。对于不同型号、不同拦停距离的飞机，
12、只要事先计算出拦阻期间拦停位对于不同型号、不同拦停距离的飞机，只要事先计算出拦阻期间拦停位移与系统所须要达到的压力之间的关系，当拦阻飞机到达设定位移时，移与系统所须要达到的压力之间的关系，当拦阻飞机到达设定位移时，通过变更电信号的输入来变更系统输出压力通过变更电信号的输入来变更系统输出压力(即刹车力即刹车力)的大小，即可实的大小，即可实现拦阻，达到拦停要求。现拦阻，达到拦停要求。8.3 电液比例限制技术在电液比例限制技术在CVT中的应用中的应用v随着电子技术随着电子技术 随着电子技术和自动限制技术的性能速发展，车用变速器随着电子技术和自动限制技术的性能速发展，车用变速器的技术也越来越完善，形式
13、也更加多样化，在越来越多的车辆上得到应的技术也越来越完善，形式也更加多样化，在越来越多的车辆上得到应用。用。v车用无级变速器车用无级变速器CVT则避开了齿轮传动比不连续和零件数量过多的缺点，则避开了齿轮传动比不连续和零件数量过多的缺点，能够实现真正的无级变速。具有传动比连续、传递动力平稳、操纵便利、能够实现真正的无级变速。具有传动比连续、传递动力平稳、操纵便利、可使汽车行驶过程中常常处于良好的性能状态，其节约燃油、改善汽车可使汽车行驶过程中常常处于良好的性能状态，其节约燃油、改善汽车排放等特点。排放等特点。v金属带式无级变速器属于摩擦传动式无级变速器，它主要利用两个锥形金属带式无级变速器属于摩
14、擦传动式无级变速器，它主要利用两个锥形带轮来变更传动比，从而实现无级变速。从下图可见，发动机输出的动带轮来变更传动比，从而实现无级变速。从下图可见，发动机输出的动力经输入轴传到主动轮上，主动轮锥盘通过与金属带的力经输入轴传到主动轮上，主动轮锥盘通过与金属带的V型摩擦片的侧型摩擦片的侧面接触产生的摩擦力向前推动摩擦片，这样就使后一个摩擦片推压前一面接触产生的摩擦力向前推动摩擦片，这样就使后一个摩擦片推压前一个摩擦片，在二者之间产生推压力个摩擦片，在二者之间产生推压力.该压力形成于接触弧的始端，至终端该压力形成于接触弧的始端，至终端渐渐加大，这种推力经金属带的摩擦片作用在从动轮上，由摩擦片通过渐渐
15、加大，这种推力经金属带的摩擦片作用在从动轮上，由摩擦片通过与从动轮锥盘的接触产生的摩擦力带动从动轮旋转，这样就将动力传到与从动轮锥盘的接触产生的摩擦力带动从动轮旋转，这样就将动力传到了从动轴上。了从动轴上。图图8-6 金属带金属带CVT原理示意图原理示意图动画动画v金属带的主动轮、从动轮皆由可动锥盘部分和不行动锥盘部分构成，它金属带的主动轮、从动轮皆由可动锥盘部分和不行动锥盘部分构成，它们的中心距是固定的。工作中，当主、从动轮的可动锥盘作轴向移动时，们的中心距是固定的。工作中，当主、从动轮的可动锥盘作轴向移动时，变更了金属传动带的工作半径，从而变更了传动比。变更了金属传动带的工作半径，从而变更
16、了传动比。可动锥盘的轴向移可动锥盘的轴向移动量是依据发动机运用要求的变速比，通过液压限制系统分别调整主、动量是依据发动机运用要求的变速比，通过液压限制系统分别调整主、从动轮上作用油缸的压力来调整的。由于工作节圆半径可连续调整，所从动轮上作用油缸的压力来调整的。由于工作节圆半径可连续调整，所以可实现无级变速。以可实现无级变速。v系统接受的电液比例限制系统如下图所示，速比限制和夹紧力接受同一系统接受的电液比例限制系统如下图所示，速比限制和夹紧力接受同一压力源，由发动机带动泵运行。本系统主要由比例溢流阀、比例方向阀、压力源，由发动机带动泵运行。本系统主要由比例溢流阀、比例方向阀、油泵、主、从动轮油缸
17、和电子限制块组成。液压油从泵里被打出来，由油泵、主、从动轮油缸和电子限制块组成。液压油从泵里被打出来，由比例溢流阀依据限制系统的指令实时限制系统的压力。比例溢流阀依据限制系统的指令实时限制系统的压力。v液压油通过比例方向阀限制进入主动缸的流量，进一步限制主动轮可动液压油通过比例方向阀限制进入主动缸的流量，进一步限制主动轮可动锥盘部分前进的位移，通过金属带进一步变更从动轮可动锥盘部分的位锥盘部分前进的位移，通过金属带进一步变更从动轮可动锥盘部分的位置，从而间接的变更传动比。作为电子限制的输入信号，可以运用发动置，从而间接的变更传动比。作为电子限制的输入信号，可以运用发动机转速传感器和转矩传感器，
18、主动带轮的位移传感器，被动带轮的压力机转速传感器和转矩传感器，主动带轮的位移传感器，被动带轮的压力传感器。通过测量发动机的转速来调整速比，从而限制发动机转速满足传感器。通过测量发动机的转速来调整速比，从而限制发动机转速满足要求。要求。图图8-7 无级变速器限制原理图无级变速器限制原理图图图8-8 无级变速器外观图无级变速器外观图8.4 管拧机浮动抱钳夹紧装置电液比例系统管拧机浮动抱钳夹紧装置电液比例系统1-减振油缸减振油缸 2-水平传力机构水平传力机构 3-小箱体小箱体 4-夹紧缸夹紧缸 5-竖直传力机构竖直传力机构 6-大滑台大滑台 7-水平驱动缸水平驱动缸 8-夹爪体夹爪体 9-支撑轴支撑
19、轴 10-凸轮随动轴承凸轮随动轴承图图9动画动画v工作机理介绍：管拧机是用于生产石油套管的关键设备，夹紧装置为其工作机理介绍：管拧机是用于生产石油套管的关键设备，夹紧装置为其主要部件。首先，经步进梁输送过来的带有经过预拧的管箍的钢管进入主要部件。首先，经步进梁输送过来的带有经过预拧的管箍的钢管进入抱钳位置，夹紧油缸抱钳位置，夹紧油缸4活塞杆伸出，带动由夹爪提活塞杆伸出，带动由夹爪提8等组成的四杆机构夹等组成的四杆机构夹紧钢管。然后，水平油缸带动整个滑台相接箍卡盘移动。到达位置后，紧钢管。然后，水平油缸带动整个滑台相接箍卡盘移动。到达位置后，卡盘夹紧管箍并带动其绕卡盘中心旋转，由于钢管在加紧装置
20、加紧下固卡盘夹紧管箍并带动其绕卡盘中心旋转，由于钢管在加紧装置加紧下固定，这样，管箍被拧紧。定，这样，管箍被拧紧。v在拧紧管箍过程中在拧紧管箍过程中，拧箍力所产生的沿水平径向力通过竖直传力机构转，拧箍力所产生的沿水平径向力通过竖直传力机构转化为竖直径向力传递给大滑台，竖直径向力干脆传递给大滑台。这样，化为竖直径向力传递给大滑台，竖直径向力干脆传递给大滑台。这样，钢管拧箍力均转化为竖直向下的力。凸轮随动轴承钢管拧箍力均转化为竖直向下的力。凸轮随动轴承10为大滑台支撑导向为大滑台支撑导向轮。在水平传力机构的作用下，全部的竖直力均转化为水平力传递给液轮。在水平传力机构的作用下，全部的竖直力均转化为水
21、平力传递给液压减振油缸而被液压减振系统吸取。保证在加紧钢管的同时，允许钢管压减振油缸而被液压减振系统吸取。保证在加紧钢管的同时，允许钢管存在确定的偏心。存在确定的偏心。图图图图8-10 8-10 液压系统原理液压系统原理液压系统原理液压系统原理v液压站：一用一被变量柱塞泵液压站：一用一被变量柱塞泵5，电磁溢流阀，电磁溢流阀6，用于泵的空载起动及工，用于泵的空载起动及工作时起平安爱护作用。过滤冷却接受旁置式，模块化设计，系统不工作作时起平安爱护作用。过滤冷却接受旁置式，模块化设计，系统不工作时仍可以单独进行过滤冷却。时仍可以单独进行过滤冷却。v1.减振支路：调整减压阀减振支路：调整减压阀8及换向
22、阀及换向阀9，油液推动油缸，油液推动油缸13活塞杆伸出，推活塞杆伸出，推动水平传力机构调整滑台及钢管位置。达到志向位置后，换向阀动水平传力机构调整滑台及钢管位置。达到志向位置后，换向阀9切换到切换到中位。工作时，通过传力机构传递过来的力向后挤压活塞杆，无杆腔油中位。工作时，通过传力机构传递过来的力向后挤压活塞杆，无杆腔油液流向蓄能器，蓄能器内压力上升，油液的压力对活塞杆产生的推力与液流向蓄能器，蓄能器内压力上升，油液的压力对活塞杆产生的推力与水平传力机构的力平衡，此刻，活塞杆停止运动。在这个过程中，外力水平传力机构的力平衡，此刻，活塞杆停止运动。在这个过程中，外力均被蓄能器吸。均被蓄能器吸。v
23、2.夹紧支路：夹紧支路用于夹紧钢管，保证在拧箍的时候钢管不会发生夹紧支路：夹紧支路用于夹紧钢管，保证在拧箍的时候钢管不会发生打滑现象。通过调整两位四通电液换向阀来达到夹爪体松开和夹紧动作。打滑现象。通过调整两位四通电液换向阀来达到夹爪体松开和夹紧动作。活塞杆伸出，夹爪体夹紧钢管，夹持钢管的力通过调整比例减压阀来实活塞杆伸出，夹爪体夹紧钢管，夹持钢管的力通过调整比例减压阀来实现。这样，就可以依据不同规格的钢管设置不同的压力级别。避开因调现。这样，就可以依据不同规格的钢管设置不同的压力级别。避开因调定压力不变而在加工不同规格的钢管时出现夹坏钢管或出现打滑现象。定压力不变而在加工不同规格的钢管时出现
24、夹坏钢管或出现打滑现象。v3.水平支路：在接箍拧紧过程中，换向阀水平支路：在接箍拧紧过程中，换向阀19处于中位状态，此时油缸浮处于中位状态，此时油缸浮动。在接箍及钢管螺纹螺旋传动的作用下，钢管带动滑台向前移动，油动。在接箍及钢管螺纹螺旋传动的作用下，钢管带动滑台向前移动，油缸被滑台驱动。缸被滑台驱动。8.5 带钢对中装置电液比例限制系统带钢对中装置电液比例限制系统8-11 8-11 带钢对中装置电液比例限制系统原理图带钢对中装置电液比例限制系统原理图带钢对中装置电液比例限制系统原理图带钢对中装置电液比例限制系统原理图v工作原理为：液压马达带动导板和导辊沿水平方向左右移动，来调整带工作原理为：液
25、压马达带动导板和导辊沿水平方向左右移动，来调整带钢中心线所在位置，并由制动器保证其位置不变。导板位置调整完毕、钢中心线所在位置，并由制动器保证其位置不变。导板位置调整完毕、制动器锁死之后，带钢运动的中心线即被限制在该导板纵向中心线位置。制动器锁死之后，带钢运动的中心线即被限制在该导板纵向中心线位置。油缸油缸9可以带动齿条齿轮机构来完成夹棍夹紧及松开带钢动作。可以带动齿条齿轮机构来完成夹棍夹紧及松开带钢动作。v对中装置前端安装的检测光栅对中装置前端安装的检测光栅13用来实时检测带钢的实际宽度用来实时检测带钢的实际宽度w1，作为，作为输入信号输送给输入信号输送给PLC。安装在油缸活塞杆上的位移变送
26、器，测量出来的。安装在油缸活塞杆上的位移变送器，测量出来的信号经过确定的转化关系转化为加紧槽宽度信号反馈给信号经过确定的转化关系转化为加紧槽宽度信号反馈给PLC。两个信号。两个信号在在PLC内部经计算后，输出信号给比例放大板，进而限制比例阀完成相内部经计算后，输出信号给比例放大板，进而限制比例阀完成相应动作，使夹棍随带钢的宽度而变更，保证夹紧带钢而不出现翻边应动作，使夹棍随带钢的宽度而变更，保证夹紧带钢而不出现翻边8.6 高速线材轧机上电液比例限制技术的应用高速线材轧机上电液比例限制技术的应用v在高速线材轧机在高速线材轧在高速线材轧机在高速线材轧机的液压系统中用了大量的电机的液压系统中用了大量
27、的电液比例方向阀来限制执行机构液比例方向阀来限制执行机构的方向和速度。水平轧机机架的方向和速度。水平轧机机架横移液压原理图如右图横移液压原理图如右图:8-12 机架横移液压原理图机架横移液压原理图v当更换轧辊或孔型时，当更换轧辊或孔型时，需将机架从轧线上移需将机架从轧线上移出。机架横移从受力出。机架横移从受力分析看，负载一般是分析看，负载一般是恒定的，但在运动过恒定的，但在运动过程中有速度切换，用程中有速度切换，用一般的开关阀至少需一般的开关阀至少需三个阀，若接受比例三个阀，若接受比例限制系统只用一个比限制系统只用一个比例方向阀即可。运卷例方向阀即可。运卷小车托盘升降的液压小车托盘升降的液压原
28、理图如下：原理图如下：8-13 运卷小车托盘升降液压原理图运卷小车托盘升降液压原理图8.7 电液比例限制在连轧管设备上的应用电液比例限制在连轧管设备上的应用v在在PQF连轧机设备上有多处应用电液比例位置闭环限制技术：连轧机设备上有多处应用电液比例位置闭环限制技术：PQF连轧连轧管机主传动接轴支承装置、轧机出口辊道在线高度调整装置、芯棒支承管机主传动接轴支承装置、轧机出口辊道在线高度调整装置、芯棒支承架支承辊位置限制、机架拉出及推入装置及轧机机架侧向移动装置等。架支承辊位置限制、机架拉出及推入装置及轧机机架侧向移动装置等。在此以主传动接轴装置为例来说明。在此以主传动接轴装置为例来说明。PQF连轧
29、机主传动接轴支承装置用连轧机主传动接轴支承装置用于于PQF连轧管机更换三根传动轴进的精确定位。如下图所示，接轴的位连轧管机更换三根传动轴进的精确定位。如下图所示，接轴的位置完全由液压缸的位置精度保证，位置误差小于置完全由液压缸的位置精度保证，位置误差小于1mm，否则接轴无法顺，否则接轴无法顺当插入。当插入。v在此处传统的开关限制和一般的开环限制液压缸已经不能满足要求，而在此处传统的开关限制和一般的开环限制液压缸已经不能满足要求，而接受液压比例闭环位置限制，接受带位移传感器的油缸作为执行元件，接受液压比例闭环位置限制，接受带位移传感器的油缸作为执行元件，利用油缸上的位移传感器检测油缸的位移，作为
30、闭环限制的反馈元件。利用油缸上的位移传感器检测油缸的位移，作为闭环限制的反馈元件。其限制原理示意图如下：其限制原理示意图如下：8-14 PQF连轧管机主传动接轴位置限制原理图连轧管机主传动接轴位置限制原理图8-15 PQF连轧管机主传动接轴支承装置连轧管机主传动接轴支承装置v计算机按设定的换辊位置计算机按设定的换辊位置x给出限制电流给出限制电流ie，位置传感器检测出轴的实际，位置传感器检测出轴的实际位置，并将信号电流位置，并将信号电流if返回至计算机进行比较，产生偏差电流。此偏差返回至计算机进行比较，产生偏差电流。此偏差电流经过电气放大推动比例阀工作，使液压缸推动接轴向着消退偏差的电流经过电气
31、放大推动比例阀工作，使液压缸推动接轴向着消退偏差的方向运到，直至偏差为方向运到，直至偏差为0。此时放大器输出为。此时放大器输出为0使接轴停在设定的换辊位使接轴停在设定的换辊位置上。置上。v当当 ，比例阀，比例阀A得电；当得电；当 ，比例阀电磁，比例阀电磁铁铁B得电；当得电；当 ，比例阀电磁铁，比例阀电磁铁A、B均断电，液压缸停均断电，液压缸停止。止。8.8 船舰模拟平台电液比例闭环限制系统船舰模拟平台电液比例闭环限制系统v1.主机功能结构主机功能结构v模拟船舰平台主要用于室内模拟船舰在猛烈风模拟船舰平台主要用于室内模拟船舰在猛烈风 模拟船舰平台主要用于室模拟船舰平台主要用于室内模拟船舰在猛烈风
32、浪下的海上环境，试验人员坐在平台上的模拟船舱内模拟船舰在猛烈风浪下的海上环境，试验人员坐在平台上的模拟船舱内，感受模拟风浪的作用，以此来探讨人的身体反应及进行抗眩探讨。内，感受模拟风浪的作用，以此来探讨人的身体反应及进行抗眩探讨。该平台还可以作为游戏机运用，使人享受到失重的动感刺激。该平台还可以作为游戏机运用，使人享受到失重的动感刺激。v该平台为三个自由度的框架式结构。由底座、密封舱、液压缸组成及两该平台为三个自由度的框架式结构。由底座、密封舱、液压缸组成及两个特殊的支架构成。其工作原理图如下个特殊的支架构成。其工作原理图如下:图图8-16 船舰模拟平台液压系统原理图船舰模拟平台液压系统原理图
33、1-定量液压泵；定量液压泵；2，7-溢流阀；溢流阀；3-二位三通电磁换向阀；二位三通电磁换向阀；4-压力表；压力表；5，8-单向单向阀；阀；6-电液比例复合阀；电液比例复合阀；9-液压缸；液压缸；10-位移传感器；位移传感器；11-冷却器冷却器v2.液压系统的工作原理液压系统的工作原理v平台的液压系统中，其油源为定量泵平台的液压系统中，其油源为定量泵1，可同时向三个液压缸，可同时向三个液压缸9供油，供供油，供油压力有先导式溢流阀油压力有先导式溢流阀2设定并通过压力表设定并通过压力表4显示，与阀显示，与阀2遥控口相连的遥控口相连的二位二通电磁换向阀二位二通电磁换向阀3用于限制液压泵用于限制液压泵
34、1的升压与缷荷，单向阀的升压与缷荷，单向阀5用于防用于防止压力有倒灌。驱动平台实现三个自由度运动的三个液压缸止压力有倒灌。驱动平台实现三个自由度运动的三个液压缸9的油路结构的油路结构完全相同，各复合阀完全相同，各复合阀6内的减压阀分别用于设定个液压缸的工作压力，以内的减压阀分别用于设定个液压缸的工作压力，以使个缸压力互不影响；使个缸压力互不影响；v利用复合阀中减压阀和电液比例方向阀的特殊通道构成对主节流口的负利用复合阀中减压阀和电液比例方向阀的特殊通道构成对主节流口的负载压力补偿，从而使三个液压缸的运动速度与负载无关，而仅受限制电载压力补偿，从而使三个液压缸的运动速度与负载无关，而仅受限制电流
35、的影响，以实现三个液压缸的动作同步。工作时候，只要流的影响，以实现三个液压缸的动作同步。工作时候，只要 给比例限制给比例限制器输入预想的限制电流波形，并用它来限制比例阀，平台就能输出相应器输入预想的限制电流波形，并用它来限制比例阀，平台就能输出相应波形。两组溢流阀波形。两组溢流阀7与单向阀与单向阀8构成交叉阀组，用于防止液压缸的双向冲构成交叉阀组，用于防止液压缸的双向冲击和补油。位移传感器击和补油。位移传感器10用于对液压缸进行位置检测，检测到的数据用用于对液压缸进行位置检测，检测到的数据用来显示并反馈至计算机实现系统的闭环限制。冷却器来显示并反馈至计算机实现系统的闭环限制。冷却器11用于系统
36、回油的用于系统回油的冷却。冷却。8.9 连铸机机械手液压系统连铸机机械手液压系统v连铸机机械手是炼钢连珠生产线上扇形段安装和维护的重要设备。由液连铸机机械手是炼钢连珠生产线上扇形段安装和维护的重要设备。由液压驱动的机械手液压执行元件布置图如图压驱动的机械手液压执行元件布置图如图8-17所示。所示。v图中的摆臂升降缸驱动机械手摆臂在图中的摆臂升降缸驱动机械手摆臂在585的范围内运动，以便将起吊的范围内运动，以便将起吊扇形段的吊钩伸到不同角度的扇形段上。在摆臂角度增大时，摆臂液压扇形段的吊钩伸到不同角度的扇形段上。在摆臂角度增大时，摆臂液压缸要克服正向载荷，在摆臂角度减小（摆臂收回）时，摆臂液压缸
37、受到缸要克服正向载荷，在摆臂角度减小（摆臂收回）时，摆臂液压缸受到负向载荷的作用，且正载荷和负载荷的大小均随着摆臂角度的变更而变负向载荷的作用，且正载荷和负载荷的大小均随着摆臂角度的变更而变更。更。8-17 机械手液压执行元件布置图机械手液压执行元件布置图1-卷筒回转驱动马达；卷筒回转驱动马达；2-减速机；减速机；3-卷筒；卷筒；4-扇形段；扇形段；5-机械手摆臂；机械手摆臂；6-摆臂升降缸；摆臂升降缸；7-吊钩摇摆缸；吊钩摇摆缸；8-插销缸；插销缸；9-吊钩锁紧缸吊钩锁紧缸8-18 机械手液压系统原理机械手液压系统原理1-恒压变量泵；恒压变量泵；2-平安阀；平安阀；3-压力补偿阀；压力补偿阀
38、；4-比例方向阀；比例方向阀；5-FD型平衡阀；型平衡阀；6-伸缩伸缩液压缸；液压缸；7-平安阀；平安阀；8-压力补偿器；压力补偿器；9-比例方向阀；比例方向阀；10-梭阀；梭阀；11-平衡阀；平衡阀；12-液压液压马达；马达；13-制动液压缸；制动液压缸；14-减速机；减速机；15-卷筒卷筒v摆臂升降缸驱动回路是一个典型的摆臂升降缸驱动回路是一个典型的 摆臂升降缸驱动回路是一个典型的正、摆臂升降缸驱动回路是一个典型的正、负载荷随液压缸行程变更的液压限制回路。负载荷随液压缸行程变更的液压限制回路。v摆臂运动速度还须要依据生产节奏随意调整，为此，接受比例方向阀摆臂运动速度还须要依据生产节奏随意调
39、整，为此，接受比例方向阀4限限制液压缸的运动速度和方向。为了削减负载随摆臂角度变更对比例方向制液压缸的运动速度和方向。为了削减负载随摆臂角度变更对比例方向阀阀口压差的影响，保持油缸运动速度的稳定，在比例方向阀进口串联阀阀口压差的影响，保持油缸运动速度的稳定，在比例方向阀进口串联了一个进口压力补偿器了一个进口压力补偿器3；为了克服摆臂收回时出现的负向载荷，在液压；为了克服摆臂收回时出现的负向载荷，在液压缸无杆腔安装了缸无杆腔安装了FD型平衡阀型平衡阀5；为了实现摆臂油缸在随意位置牢靠停留，；为了实现摆臂油缸在随意位置牢靠停留，在油缸无杆腔设置了液控单向阀在油缸无杆腔设置了液控单向阀6；平安阀；平
40、安阀7用于爱护无杆腔及其管路。用于爱护无杆腔及其管路。v卷筒驱动马达限制回路用于升、降扇形段。卷筒驱动马达限制回路用于升、降扇形段。这是一个典型的由液压马达这是一个典型的由液压马达12驱动的卷扬机限制系统。当起吊重物时，马达克服正向负载，当放下驱动的卷扬机限制系统。当起吊重物时，马达克服正向负载，当放下重物时，马达承受负向负载。重物时，马达承受负向负载。v为了调整重物（扇形段）的升、降运动及其速度为了调整重物（扇形段）的升、降运动及其速度，系统接受了电液比例，系统接受了电液比例方向阀方向阀9，且在比例方向阀进口设置了进口压力补偿器，且在比例方向阀进口设置了进口压力补偿器8；为了实现重物；为了实
41、现重物的匀速下降，在重物下降时马达回油口设置了平衡阀的匀速下降，在重物下降时马达回油口设置了平衡阀11，该平衡阀干脆，该平衡阀干脆安装在马达的油口上，具有防止液压油管炸裂引起重物自由下滑的作用。安装在马达的油口上，具有防止液压油管炸裂引起重物自由下滑的作用。因为液压管路由于高压而意外裂开时，平衡阀中的单向阀可将马达回油因为液压管路由于高压而意外裂开时，平衡阀中的单向阀可将马达回油口牢靠关闭，将重物停留在空中随意位置，避开重物成为自由落体引发口牢靠关闭，将重物停留在空中随意位置，避开重物成为自由落体引发事故。事故。v吊钩摇摆缸、吊钩摇摆缸、吊钩锁紧缸、插销缸虽然也有负向负载，但因其负载小，吊钩锁
42、紧缸、插销缸虽然也有负向负载，但因其负载小，动作和工况简洁，接受了液压传动中的回油节流调速方案。动作和工况简洁，接受了液压传动中的回油节流调速方案。v机械手液压系统是一个包含有电液比例限制和一般液压传动的系统。机械手液压系统是一个包含有电液比例限制和一般液压传动的系统。系系统接受集中供油方案，大泵限制马达和摆臂缸（须要大流量），小泵限统接受集中供油方案，大泵限制马达和摆臂缸（须要大流量），小泵限制其余三个油缸，油源均为恒压源。该系统的工况特点是执行元件均存制其余三个油缸，油源均为恒压源。该系统的工况特点是执行元件均存在负向负载，操作人员依据须要限制各执行元件随机运动，各执行元件在负向负载，操作
43、人员依据须要限制各执行元件随机运动，各执行元件不存在同时运动的过程。不存在同时运动的过程。8.10 热轧平整定位辊电液比例限制系统设计热轧平整定位辊电液比例限制系统设计8-19 平整定位辊液压系统原理图平整定位辊液压系统原理图v选用带压差补偿器的比例方向阀选用带压差补偿器的比例方向阀3.1和和3.2作为主要限制元件，以达到较作为主要限制元件，以达到较高的同步限制精度。比例方向阀便于设定起停斜坡时间和速度切换限制，高的同步限制精度。比例方向阀便于设定起停斜坡时间和速度切换限制，能使辊道起动、停止、变速时运动平稳，同时在液压马达的进出口间设能使辊道起动、停止、变速时运动平稳，同时在液压马达的进出口
44、间设置双向溢流缓冲阀置双向溢流缓冲阀4.1和和4.2，能避开液压马达，能避开液压马达2个油口的压力出现异样，个油口的压力出现异样，吸取系统的冲击和振动，使设备运行更加平稳。为解决安装空间尺寸小吸取系统的冲击和振动，使设备运行更加平稳。为解决安装空间尺寸小与输出转矩大的冲突，考虑选用带行星减速机的一体化液压马达与输出转矩大的冲突，考虑选用带行星减速机的一体化液压马达6.1和和6.2作为驱动装置，尺寸小，驱动力矩大。设计的液压系统如图作为驱动装置，尺寸小，驱动力矩大。设计的液压系统如图8-19所示，所示，与其他设备共用油源。与其他设备共用油源。v液压系统计算机仿真液压系统计算机仿真v依据所设计的液
45、压系统，可以知道对于单个辊道而言，其驱动液压系统依据所设计的液压系统，可以知道对于单个辊道而言，其驱动液压系统属于典型的四通滑阀限制液压双向马达，限制框图如图属于典型的四通滑阀限制液压双向马达，限制框图如图8-20所示。所示。8-20 平整定位辊液压系统限制框图平整定位辊液压系统限制框图v液压系统的阶跃响应和斜坡响应计算机仿真曲线如图液压系统的阶跃响应和斜坡响应计算机仿真曲线如图8-21所示。从响应所示。从响应曲线可看出干扰力矩对系统输出影响较小，响应时间、超调量和调整时曲线可看出干扰力矩对系统输出影响较小，响应时间、超调量和调整时间几个指标均较为志向。调整间几个指标均较为志向。调整KI可使系
46、统输出转速满足要求。可使系统输出转速满足要求。图图8-21 仿真曲线仿真曲线v结论结论v某热轧厂平整定位辊原电气驱动系统改造后，选用了上述液压系统，实某热轧厂平整定位辊原电气驱动系统改造后，选用了上述液压系统，实践表明该设计元件选型、系统设计合理，同步精度高，起动、制动与运践表明该设计元件选型、系统设计合理，同步精度高，起动、制动与运行平稳，调速便利，基本解决了原驱动系统的不足之处。行平稳，调速便利，基本解决了原驱动系统的不足之处。8.15 矫直机比例系统设计矫直机比例系统设计8-22 矫直机外观图矫直机外观图v对金属塑性加工产品的形态缺陷进行的矫正，是重要的精整工序之一。对金属塑性加工产品的
47、形态缺陷进行的矫正，是重要的精整工序之一。轧材在轧制过程或在以后的冷却和运输过程中常常会产生种种形态缺陷，轧材在轧制过程或在以后的冷却和运输过程中常常会产生种种形态缺陷，诸如棒材、型材和管材的弯曲，板带材的弯曲、波浪、瓢曲等。通过各诸如棒材、型材和管材的弯曲，板带材的弯曲、波浪、瓢曲等。通过各种矫直工序可使弯曲等缺陷在外力作用下得以消退，使产品达到合格的种矫直工序可使弯曲等缺陷在外力作用下得以消退，使产品达到合格的状态。状态。v矫直机是对金属棒材、管材、线材等进行矫直的设备。矫直机通过矫直矫直机是对金属棒材、管材、线材等进行矫直的设备。矫直机通过矫直辊对棒材等进行挤压使其变更直线度。一般有两排
48、矫直辊，数量不等。辊对棒材等进行挤压使其变更直线度。一般有两排矫直辊，数量不等。也有两辊矫直机，依靠两辊（中间内凹，双曲线辊）的角度变更对不同也有两辊矫直机，依靠两辊（中间内凹，双曲线辊）的角度变更对不同直径的材料进行矫直。主要类型有压力矫直机、平衡滚矫直机、鞋滚矫直径的材料进行矫直。主要类型有压力矫直机、平衡滚矫直机、鞋滚矫直机、旋转反弯矫直机等等。直机、旋转反弯矫直机等等。图图8-23 矫直机机械结构图矫直机机械结构图8-24 矫直机液压系统原理图矫直机液压系统原理图v这种矫直机的矫直过程是：辊子的位置与被矫直制品运动方向成某种角这种矫直机的矫直过程是：辊子的位置与被矫直制品运动方向成某种
49、角度，两个或三个大的是主动压力辊，由电动机带动作同方向旋转，另一度，两个或三个大的是主动压力辊，由电动机带动作同方向旋转，另一边的若干个小辊是从动的压力辊，它们是靠着旋转着的圆棒或管材摩擦边的若干个小辊是从动的压力辊，它们是靠着旋转着的圆棒或管材摩擦力使之旋转的。为了达到辊子对制品所要求的压缩，这些小辊可以同时力使之旋转的。为了达到辊子对制品所要求的压缩，这些小辊可以同时或分别向前或向后调整位置，一般辊子的数目越多，矫直后制品精度越或分别向前或向后调整位置，一般辊子的数目越多，矫直后制品精度越高。制品被辊子咬入之后，不断地作直线或旋转运动，因而使制品承受高。制品被辊子咬入之后，不断地作直线或旋
50、转运动，因而使制品承受各方面的压缩、弯曲、压扁等变形，最终达到矫直的目的。各方面的压缩、弯曲、压扁等变形，最终达到矫直的目的。8.12 比例技术在压铸机液压系统中应用比例技术在压铸机液压系统中应用8-25 卧式冷室压铸机外观图卧式冷室压铸机外观图v卧式冷室压铸机，是压铸有色金属（铝、镁、锌、铜）中小型铸件的专卧式冷室压铸机，是压铸有色金属（铝、镁、锌、铜）中小型铸件的专用设备。广泛应用于航空、汽车、拖拉机、电讯电器、仪器仪表、照相用设备。广泛应用于航空、汽车、拖拉机、电讯电器、仪器仪表、照相机、家用电器等工业部门。机、家用电器等工业部门。v该机主要由合模、压射、液压和电气等部分组成。合型部分接