2014年05月21日

【i前沿】Q24:Eaton ZTS16 双阀芯电液比例阀

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  电液比例阀是液压开式回中重要的控制元件, 它的性能在很大程度上决定了一台工程机械的整机性能。传统常用的多阀阀芯和原理图一般是这样的,如下图1所示,阀芯的台阶尺寸和机械加工后固定,移动阀芯时进油和出油联动控制,但是同样的功能,我们今天要介绍的这款Eaton ZTS16却采用了一种不同的实现方式,下面就待i小编和你一起来一起分析一下这款电液比例阀到底有什么过人之处。

  首先我们来看一下这个阀的基本原理,如下图2所示[1],伊顿公司开发的ZTS16系列多阀,额定压力是35Mpa,单片流量为130L/Min,单个阀最多包含6片阀,12个阀芯,如下图2所示。采用CAN总线进行通讯,每片阀自带DSP数字信号处理器(9)完成信号的采集与上位机信号的处理,生成相应的PWM数字信号,直接驱动先导音圈电机(4)工作。每片阀都包括用二个二位四通先导电磁阀(3)分别控制二个的二位三通主阀芯(2)。该阀每个工作油口自带溅射薄膜压力传感器(8),每个阀芯装有一个位移传感器(7),能够将工作油口的压力流量情况实时的反馈至DSP,实现压力流量的完全可控。

  1.主阀 2.双阀芯 3.先导阀 4. 比例电磁铁 5.对中弹簧 6. 先导阀芯 7.LVDT位移传感器 8.压力传感器 9.集成控制器

  了解完结构,我们可以想一下,这种独特的双阀芯设计到底有什么样的优势呢,小编简单总结了一下,大概有以下几点:

  传统的多阀回中必须要有的梭阀,单向阀,阻尼等元件都会带来一定的发热,压力和能量损失;而这种采用负载口分别带有压力和流量的方式,可以直接通过CAN bus总线来控制系统反馈压力,无需多余的管连接。并且阀上负载的压差值可以电控调节。这样就可以直接提高系统的效率。

  传统的多阀分为阀前补偿和阀后补偿,当流量供应不足时,阀前补偿优先低负载回的流量,阀后补偿等比例降低各回流量。而采用这种各油口单独控制的电液比例阀,只需要用电控程序单独控制各阀芯的开度,就可以实现各种需要的流量分配方式,比如说流量等比例下降,等值下降或者单独某一个下降等,如下图3所示。

  传统的比例阀在每个回有单独的溢流阀,溢流压力值为出厂调定;而双阀芯单独控制的比例阀则可以通过电控程序来实现溢流设定, 并且该值可以在程序中灵活调节,同时也可以通过电控程序减小机械震荡, 实现更加平稳的溢流。

  执行机构操作更加平稳,传统多阀的应用中,操作手的动作习惯与经验对于机器的震动有很大的影响,而采用了电控程序进行控制后,可以通过设定频率和振幅来减小机器的震动,使得更加平稳。

  说完了优点,我们再来看看操作的难点,由于该阀的功能完全是通过编程来实现的,那么这就意味着对于编程人员的要求提高了,不仅要通过程序设定实现基本的功能,而且要结合不同机器的工作特点,作出专用的适合的程序。小编理解就好像装修房子,传统的多阀给定了一个两室一厅的房屋结构,你只需要按照功能分别装修就可以了,但是ETS16给了你一个空荡荡的大空间,装修的度大了,但是难度也增大了。

  总体来说,该阀采用负载口控制技术,实现流量,压力,闭环控制,使得执行器的动作更加灵活。阀的功能完全通过编程来实现,不用添加其他压力补偿元件或者先导回即可实现压力控制或者流量控制及工作模式的切换。对于多执行器的应用场合,可以通过程序实现负载和三种抗流量饱和的方案。目前已在很多公司的挖掘机、叉车和装载机上示范应用[2]。

  【2】杨华勇,王双,张斌,等.数字液压阀及其阀控系统发展和展望[J].大学学报(工学版),2016年9月,第46卷,第5期:1500.