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電子技術(shù)與液壓技術(shù)

作者:閆菲   發(fā)布于:2011-8-3 17:17:11    文字:【】【】【
電子技術(shù)與液壓技術(shù)

電子技術(shù)與液壓技術(shù)

電子技術(shù)與液壓技術(shù)是一對矛盾的兄弟,一方面,電子技術(shù)的進步,特別直線電機得出現(xiàn),使得液壓技術(shù)又多了競爭對手,而且在許多方面都對液壓技術(shù)造成了影響,另一方面,電子技術(shù)與液壓技術(shù)的結(jié)合,又拓寬了液壓的應用范圍,也提高了技術(shù)水平,當前電液結(jié)合的液壓元件是液壓技術(shù)發(fā)展中的一個亮點。下面的材料是一些電液結(jié)合方面的資料,希望對大家有所幫助。

  近年來,流體傳動技術(shù)借助和移植了電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)以及新材料和新工藝等后取得了顯著成果。尤其是電子、IT技術(shù)和流體傳動技術(shù)的相互融合,更使其提高了與電機傳動的競爭能力,取得新的活力。

  一、電液伺服閥和比例閥的性能不斷提高

  電液伺服閥和比例閥是在電液伺服比例系統(tǒng)中將微弱的電能轉(zhuǎn)換為大的液壓能量的輸出,是該系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。它決定系統(tǒng)的精度、頻響和工作可靠性,因而自它面世以來,世界各國都對它的研究開發(fā)給予了足夠的關(guān)注。特別在對產(chǎn)品的動態(tài)響應、控制精度及工作可靠性(耐污染能力)等方面取得不少成果。

  1.電液伺服閥產(chǎn)品

  1.1美國MOOG公司

  A.直動型高頻響電液伺服閥

  該閥門內(nèi)置線性永磁式力馬達驅(qū)動閥芯運動,閥芯的位移由位移傳感器進行檢測,內(nèi)置式電子放大器對主閥芯進行閉環(huán)控制,該閥的特點是:低泄漏、無先導級流量、能耗較低;閥芯驅(qū)動力大,永磁式力馬達的驅(qū)動力為電磁鐵的2倍,抗污染能力強;動態(tài)響應好,由于力馬達自然頻率為250Hz,使閥的動態(tài)性能好,且閥的頻率與系統(tǒng)壓力無關(guān);低滯環(huán)、高分辨率、重復精度高;當斷電和緊急停車時,閥芯可自動回到空位,使負載處于安全狀態(tài);為提高使用壽命,防止閥芯節(jié)流邊磨損,一般使用時要求過濾精度為10µm(β75)。

  例如MOOG公司D633/634系列直動型電液伺服閥,其主要參數(shù)為:流量范圍:3.8~100 L/min(7.0MPa閥壓降);最大工作壓力:35MPa;分辨率<0.1%;滯環(huán)<0.2%;頻響:40~60Hz(±100%輸入信號)。B.先導級為射流管的雙級電液伺服閥

  公司多年來一直生產(chǎn)噴咀檔板型雙級電液伺服閥,該閥具有高頻響、高精度等性能,但是耐污染能力差,要求油液清潔度高。最近發(fā)展了先導級為射流管的雙級電液伺服閥。該閥動態(tài)性能好,耐污染能力強,主閥芯位置用位移傳感器進行電反饋,由內(nèi)置式電子放大器對閥芯進行閉環(huán)控制,具有故障保險(Fail-safe)功能。當出現(xiàn)意外斷電故障時,可保障機器設備處于安全位置。最低先導級的控制壓力為2.5MPa,這一優(yōu)點可使該閥應用于汽輪機之類的低壓控制系統(tǒng)中。

  C. D660系列伺服比例閥

  公司的D660系列伺服比例閥可用作二通、三通、四通和五通節(jié)流型的流量控制閥,適用于電液位置、電液速度、電液壓力和電液力控制系統(tǒng)中,具有很高的動態(tài)響應特性和可靠性,廣泛應用于各種注塑機、中空成型機、壓鑄機、壓力加工機械、造紙和木材加工等行業(yè)。其主要性能:流量范圍30~1500 L/min(1.0MPa閥壓降);最大工作壓力35.0 MPa;分辨率<0.2%;滯環(huán)<1.0%;響應時間12~42ms;工作壓力為21.0MPa。

  1.2日本油研公司的直動式電液伺服閥

  該公司的內(nèi)置放大器直動式電液伺服閥L5VHG系列,只需用24V電源輸入一個0~±10V的指令信號便可獲得高精度的液壓控制。該閥由小型強力馬達驅(qū)動閥芯,閥芯位移用差動變壓器進行檢測,內(nèi)置電子放大器進行閥環(huán)控制。LSVHG-03EH型的主要性能是:額定流量180 L/min,工作壓力35MPa,滯環(huán)死區(qū)<0.2%,頻響80~100Hz(±25%V輸入,相位滯后-900),帶有故障指示信號(在14 MPa條件下的試驗結(jié)果),耐污染能力強(NAS10級)。

  1.3 Bosch-Rexroth公司的電液伺服閥

  Bosch-Rexroth公司在日本東京IFPEX 2005展會上展出了品種齊全的電液伺服閥。其中內(nèi)置電子線路的高頻響伺服閥采用直線式電磁鐵驅(qū)動閥芯,由差動變壓器檢測閥芯位移,電子線路控制組成閉環(huán)系統(tǒng)。4WRPEH系列直動型伺服閥中包括:4WRPEH-6額定流量為2~40 L/min(共六種規(guī)格),頻響120Hz(在-900,±5%輸入,31.5MPa時);4WRPEH-10額定流量為50、10 L/min,頻響60Hz(在-900,±5%輸入,31.5MPa時)。

  2.比例控制閥產(chǎn)品

  比例閥具有價格低,耐污染能力強等優(yōu)點,但與伺服閥比頻率響應性能差,一般只用于開環(huán)系統(tǒng)。為了使其能用于高響應、高精高的閉環(huán)系統(tǒng),各公司開發(fā)了高頻比例控制閥。

  2.1. MOOG公司產(chǎn)品

  MOOG公司生產(chǎn)的D680系列伺服比例閥采用了高性能直動式伺服閥作先導級,降低了先導閥泄漏,提高了閥的動態(tài)性能,主閥芯位移用位置傳感器檢測,內(nèi)置式電子放大器對主閥芯位置進行閉環(huán)控制,使用方便。其主要性能:流量范圍30~500L/min(1.0MPa閥壓降);最大工作壓力35.0 MPa;響應時間11~14ms;分辨率<0.03%;滯環(huán)<0.2%;工作壓力21.0MPa。

  2. 2 Bosh-Rexroth公司

  公司開發(fā)了直動型高頻比例閥4WRSE系列,采用高頻比例電磁鐵驅(qū)動,閥芯位移用電反饋,內(nèi)置電子線路實現(xiàn)閥芯的閉環(huán)控制,具有良好的頻響特性80~105Hz(±10%輸入,21MPa時)。

  2.3意大利ATOS公司

  公司生產(chǎn)了品種齊全的比例閥,由高精度比例電磁鐵驅(qū)動閥芯位移,由位置傳感器進行檢測,內(nèi)置電子線路實行閉環(huán)控制,頻響接近一般電液伺服閥(25~60Hz,100%閥行程)。但同時還保留了比例閥的特點,比如耐污染能力強,不需要很精細的濾油器,高可靠性、易維修、維護費用低等。

  二、發(fā)展電子控制液壓變量油泵,實現(xiàn)節(jié)能,提高精度

  由電子控制裝置實現(xiàn)變量柱塞泵的流量、壓力和功率控制。電子控制裝置主要由高頻響電液比例閥、壓力和位移傳感器、電子控制器組成。用閉環(huán)控制取代原來的開環(huán)控制,通過微處理器改變微處理程序,實現(xiàn)泵的各種控制形式,合理的功率匹配和軟啟動,并適應負荷變化改變油泵參數(shù)(如流量和壓力)。比如Bosh-Rexroth公司生產(chǎn)的ALOVSO DFEE變量柱塞泵。

  在東京IFPEX 2005展覽會上日本油研公司展出了帶閉環(huán)控制和開環(huán)控制的變量柱塞泵,具有良好的節(jié)能效果。它們是A系列04型電液比例負荷傳感型和A系列04E型電液比例流量、壓力閉環(huán)控制型比例變量柱塞泵。

  A系列04E型變量柱塞泵是以比例技術(shù)為基礎結(jié)合電子技術(shù)和傳感技術(shù),實現(xiàn)閉環(huán)控制的變量柱塞泵。通過比例閥對壓力和流量進行匹配控制,并由壓力傳感器和斜盤角度傳感器對輸出壓力和流量持續(xù)監(jiān)控,使輸出的壓力和流量更精確,更接近實際需要的壓力和流量,所以更節(jié)能,控制精度也更高。

  三、發(fā)展電氣液壓融合系統(tǒng)(Hybrid系統(tǒng))

  這是日本液壓界建立的新概念,即將液壓技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)和電氣技術(shù)相融合,簡稱Hybrid系統(tǒng)。它是高速變頻器(電機)和AC伺服電動機驅(qū)動定量泵的可變速的控制系統(tǒng),在日本這類系統(tǒng)已經(jīng)商品化。當執(zhí)行器不工作時,電機轉(zhuǎn)速以低速運行或停止運行,可以大量節(jié)省能量消耗,還可降低噪聲和系統(tǒng)溫升,油箱的容積和用油量大大減少,下面介紹幾個產(chǎn)品:

  1.日本大金(DAIKIN)公司生產(chǎn)的SUT高級高壓液壓單元

  大金公司以生產(chǎn)變頻空調(diào)聞名于世,他們將變頻空調(diào)技術(shù)移植到液壓工業(yè),先后開發(fā)了高速變頻器和IPM節(jié)能高效電機。IPM電機驅(qū)動系統(tǒng)采用了新材料硅鋼片和稀土類磁鐵,驅(qū)動原理除了磁性扭矩外也利用了磁阻扭矩。在整個工作范圍內(nèi)比異步電機效率高、速度精度高、沒有滑動、指令同步運轉(zhuǎn)、不受負載影響、扭矩特性優(yōu)良,即使低速時扭矩也不變小。價格低于AC馬達,比異步電機加普通變頻機稍高。

  大金公司的SUT高壓超級單元融合了大金獨有的高效率IPM電機驅(qū)動系統(tǒng)和液壓泵切換控制技術(shù),具體優(yōu)點包括:通過4種模式的P、Q設定值進行選擇,簡單實現(xiàn)了多級壓力、流量控制;節(jié)能率達到50%(保壓時21MPa);低噪聲60dB(A)(21MPa保壓時),在全負荷運轉(zhuǎn)時噪聲也在70 dB(A)以下;系統(tǒng)溫升小,油箱容積小,用油量少;可減少大量閥門,減少系統(tǒng)阻力和漏油點,減少漏油機率。

  2.日本油研公司生產(chǎn)的1H伺服控制單元

  該單元由AC伺服馬達、柱塞泵、油箱及液壓控制回路組成一體的小型節(jié)能低噪聲液壓裝置。根據(jù)伺服電動機的轉(zhuǎn)數(shù)控制油泵的輸出流量、壓力,配置帶位置傳感器的液壓缸及專用控制器可以構(gòu)成簡易的位置、速度、壓力、閉環(huán)控制系統(tǒng)。其主要特點包括:節(jié)省能耗,在保壓時系統(tǒng)消耗能量為老系統(tǒng)的1/10;噪聲低,在壓力控制時,油泵回轉(zhuǎn)是為了補償油壓內(nèi)部泄漏,油泵在低速回轉(zhuǎn)時噪聲很;在流量控制時,油泵轉(zhuǎn)數(shù)主要滿足主機所需的流量,在低于額定最高轉(zhuǎn)速下工作,因而噪聲較。恍⌒突,由于系統(tǒng)發(fā)熱小,油箱容積小,因此由AC電動機、油泵、油箱、液壓控制回路組成的一體化單元,實現(xiàn)了小型化,同時可直接裝于主機上。

  3.川崎電液融合系統(tǒng)(Electro-hydraulic Hybrid System),川崎ECO伺服單元

  該系統(tǒng)是由帶有壓力和流量反饋功能的控制器、變頻器、感應電機、K3VL軸向柱塞泵、閥門、執(zhí)行器及壓力和位置傳感器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其特點是:高壓、大流量(最大工作壓力35MPa,排量22~140cm3);適應環(huán)保要求,采用兩級切換式液壓泵和變頻電動機組合,實現(xiàn)了節(jié)省能耗和低噪聲運轉(zhuǎn);由于配置了專用控制器,使之成為高精度的電液控制系統(tǒng);應用于中小型壓機、機床、試驗裝置及各種產(chǎn)業(yè)機械用液壓源;油泵排量22~140 cm3/r(五種規(guī)格);最高壓力35MPa;電機容量11~55kW(五種規(guī)格)。

  四、適應PLC控制和總線連接

  1.低能耗電磁閥產(chǎn)品

  在東京IFPEX 2005展會上,各公司展出了低能耗電磁閥產(chǎn)品,努力降低電磁換向閥的能耗和滿足現(xiàn)場總線接口的要求。

  低保持電流的小型電磁閥。日本TOKIMEC公司展出的DG4VL-3和DG4VL-5小型電磁閥的保持電流分別減低到6W和7.5W,是驅(qū)動電磁鐵功率的1/4(保持電流為換向后使閥芯保持位置所需的電流)。

  TOKIMEC公司生產(chǎn)的DG4VC-3和DG4VC-5微小電流控制的小型電磁閥的控制信號為24V、10mA;內(nèi)置半導體開關(guān),PLC可直接控制,不需外部繼電器,從而可節(jié)省開關(guān)柜尺寸;適應總線M12接口。

  2.氣動元件

  氣動技術(shù)是自動化不可缺少的重要手段。近年來的發(fā)展動向是向小型化、低能耗、精度化、組合化、高速化和潔凈化方向發(fā)展,尤其是氣動系統(tǒng)的潔凈化和低能耗等促進了半導體工業(yè)和制藥工業(yè)的發(fā)展,國外一些展覽會上更充分顯示了氣動技術(shù)的發(fā)展。

  2.1.小型化、低能耗電磁閥

  日本SMC公司開發(fā)的SO70電磁閥,閥寬7mm,重量僅5g(閥單體),消耗電力0.35W(標準),采用節(jié)能回路時為0.1W,流通能力Cv0.021,工作噪聲為38dB(A)以下。

  2.2.高集成樹脂氣路塊

  節(jié)省空間、配置簡單、重量輕,采用熱熔技術(shù)成功地制造出過去注射成形工藝所不能完成的立體流路?蓾M足各種用戶多樣化安裝的要求,由于印刷電路板集層化,簡化了配線工件。

  2.3.適應現(xiàn)場總線控制的氣動元件

  現(xiàn)場總線可用單行方式實現(xiàn)信號傳遞,可以簡化布線,節(jié)省大量電纜消耗,還可大大縮減復雜系統(tǒng)的調(diào)試、故障診斷及日常維護工作。日本SMC公司生產(chǎn)的適用于總線接口的氣動電磁換向閥組GW裝置/EX510(圖18),輸入和輸出各為64個點,可適用于CC-Link、Device Net、ProfiBUS-DP的連接。SMC生產(chǎn)的大部分氣動電磁閥都適用總線通信系統(tǒng)。

  2.4.Parker-KURODA公司的VA01系統(tǒng)小型直動電磁閥

  該閥應用高速電磁鐵,頻率響應時間為3ms,誤差精度為±1ms以下,壽命為2億次,發(fā)塵量甚小,10萬次換向后Φ0.3µm的粒子數(shù)幾乎為零。該閥寬10mm,帶閥座重量為35g,音速流導C值為0.2dm3/s.bar。該閥可用于真空和正壓系統(tǒng),不含有害物質(zhì),符合ROHS指令要求。

  2.5.日本小金井推出的電磁式無活塞桿氣缸

  為適應某些領域的需要,近年來不少公司推出了電動氣缸、磁性無桿氣缸等產(chǎn)品。小金井的產(chǎn)品采用了公司獨自生產(chǎn)的鋁管,特點是低速性能好,可達8mm/s,帶防沖擊器,安裝方便。產(chǎn)品符合ROHS指令要求,不含有害物質(zhì)。

  結(jié)束語

  流體動力傳動是工業(yè)自動化技術(shù)的重要組成部分,它是主機向智能化、自動化、高速化、高效率、高精度、高可靠性、多樣化、潔凈化方向發(fā)展不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。近年來,由于流體動力技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合,使它產(chǎn)生了新的活力,提高了與電氣和機械傳動的競爭力。

  只要沿著此方向走下去,并不斷跟蹤和移植新技術(shù)成果,比如電子、信息、計算機、磨擦磨損等新技術(shù)、新工藝、新材料等成果,發(fā)揮流體傳動的優(yōu)點,克服能耗大、噪聲大等缺點。作為現(xiàn)代傳動與控制的重要組成部分的流體傳動技術(shù),將不斷擴大應用領域,保持強大的競爭力,并不斷向前發(fā)展。

公司地址:上海市楊浦區(qū)唐山路1188弄5號602室 郵編:200082 電話:021-60510250/60/70 021-60512080/90 傳真:021-55032831 021-55032832 手機:13296240250(閆小姐) 15021186744(田先生) 15901806954(劉先生) 18717727482(周小姐) 18717727483(陳先生) 版權(quán)所有 Copyright(C)2009-2011上海心雨機電設備有限公司
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