分析与调整比例阀控液压缸制动曲线

1.比例阀控液压缸系统

比例阀控液压缸系统是比例控制技术的一个重要组成部分，图2-71所示是一个典型比例阀控液压缸系统的框图。

图2-71 比例阀控液压缸系统

图2-72 从v₀切换至0制动距离ES

在系统中主要由电气放大器、比例阀和液压缸所组成，电气放大器上采用时间斜坡函数，控制液压缸终端距离。

2.液压缸的制动距离

在比例阀控液压缸系统中，液压缸以速度v₀运动，当液压缸运动到终端开关E位置时，沿设定的时间斜坡函数速度从v₀切换至0，由此得到制动距离ES（图2-72）。

如果为适应生产工艺的要求而把液压缸速度增大到v₂或减小到v₁，则在设定的斜坡函数时，从图2-72中可知制动距离就发生了变化。

在图2-72中，E为终端开关位置，S_n为液压缸在速度变化下运动的相对制动终端位置，ES为液压缸相对应的制动距离。其中，ΔS₂=S₂-S₀和ΔS₁=S₀-S₁，分别是液压缸以速度V₂和V₁相对与液压缸以设定的v₀速度时行程的差值，也即制动距离的差值。

由此得出：在比例阀控液压缸系统中，在斜坡函数设定的情况下，随着液压缸运动速度的变化，则制动距离随之变化。

3.影响液压缸制动的因素

（1）固有因素

1）比例阀的阶跃响应时间。对比例阀为阶跃电信号时，阀芯从一个位置运动到另一个位置，就有比例阀的阶跃响应时间。比例阀通径越大，其转换时间越长。比例阀的这个阶跃响应时间将使制动距离增大。

2）电信号死区时间。从终端位置开关发出信号到放大器设定值输入为止，有一个处理过程，约几十毫秒级的死区时间。这个死区时间将使液压缸的制动距离增大。

3）比例阀控制阀口压差ΔP的变化。在负载一定的液压系统中，主要是油温的变化，油温越高，阀口压差ΔP越大，则液压缸运动速度也大，制动距离就大。

（2）可调整因素

1）斜坡时间。以图2-73所示来说明斜坡时间函数对制动距离的影响。通过分别调整斜坡函数电位器，获得两个斜坡时间Δt₁=t₁-t₀和Δt₂=t₂-t₀，其制动距离的差值为三角形ΔEt₁t₂的面积。为了覆盖比例阀本身转换时间（阶跃响应时间），斜坡时间不能太短，为充分利用比例阀斜坡时间这个优点，必须遵循如下原则：最小斜坡时间大于2倍的比例阀本身的转换时间。

2）终端开关位置。如图2-74所示，把终端开关位置从E₀移至E₁，如果斜坡不变，则两种情况下虽然制动距离E₀S₀=E₁S₁，但液压缸行程在理论上增加了s₀、s₁，将造成过行程现象。(www.xing528.com)

4.斜坡时间与终端开关的设置

（1）斜坡时间 由于控制比例阀的放大器各不相同，有单一斜坡（如VT3000）和多个斜坡（如VT3006）。

图2-73 斜坡函数对制动的影响

图2-74 终端开关位置

1）单一斜坡函数。在单一斜坡函数中，起动与制动相同，调整斜坡函数须兼顾两头。在图2-72所示中，液压缸要在三种不同运动速度下达到相同点s₀，经调整斜坡函数后，其运动曲线如图2-75所示。

图2-75 斜坡函数

图2-76 调整斜坡函数后的运动曲线

2）多个斜坡函数。在多个斜坡函数中，制动斜坡的调整不影响起动斜坡。在图2-72所示中，为使液压缸在三种不同运动速度下到达相同点s₀，经调整制动斜坡函数后，其运动曲线如图2-76所示。

（2）终端开关的设置 为了使液压缸在不同的运动速度下到达相同位置点，可调整终端开关位置，得到如图2-77所示运动曲线图。

图2-77 不同运动速度下的运动曲线

图2-78 液压缸在不同速度都制动在同一位置上

为了使液压缸在不同速度下到达同一停止点，可设置两个终端开关位置E₁和E₂，使液压缸在较低的速度下进行制动。图2-78所示过程的运动曲线，在较低速度下进行制动，液压缸的位置停留精度是相当好的，而且在大多数系统中采用这种方法。

（3）两者结合 影响液压缸制动的因素是多方面的，为了达到液压缸制动的最佳化，不能把斜坡时间与终端开关孤立起来。在现场应用中，应针对具体系统把两者有机地结合起来。