伺服阀控制改造为比例阀控制系统时的流量不足问题分析

　　前言

　　早期的液压系统,在速度和压力控制精度高的场合,很多都是通过伺服阀控制的闭环系统来完成的。而目前国内暂无成规模生产伺服阀的厂家,用户使用的伺服阀均为国外产品,价格昂贵,订货周期长。电液比例控制技术虽然是一门比较年轻的技术,然而经过20多年的不断完善和发展,其工作频宽和性能已达伺服阀水平,而成本仅为后者的1/3。它凭借着自身的优点,很快就成了流体传动与控制领域的一个重要分支,并成为现代液压控制工程的基本技术构成之一。

　　我们公司锻压机上使用的是某公司的三级放大喷挡式伺服阀和控制放大系统,一套大概需要70万左右人民币,单单它的控制计算机就要40多万。为了节约成本,我们决定将使用伺服阀的锻压机改造为使用比例阀代替伺服阀来控制系统。

　　下面就我公司伺服阀系统锻压机,在改造为比例阀控制的过程中所出现的流量不足问题,进行具体分析,并说明该问题产生的原因和解决办法。

　　1　改造前系统

　　改造前的系统示意图如图1所示:

　　系统靠PC机控制,伺服阀5为某公司的VSC4-R07型伺服阀。在产品压制过程中,伺服阀5为主控元件,工作台的位置靠位移传感器(图中未画出)来检测,速度则靠工作台位置变化来计算。保压压力属于设置参数,可以自由修改,它的实际值靠液压缸上下腔的压力传感器6和7来反馈。蓄能器4在保压时蓄能。

　　该液压机是利用模具进行产品压制的,每个产品压制过程如图2所示。

　　在压制过程中,工作台前进时速度分3个过程:启动、快速前进和压制速度;后退时速度也分为3个过程:拔模、快速后退和减速停止。保压时根据设定的压力和保压时间来来工作。伺服阀5主要作用为:在工作台运行过程中,工作台实际速度主要通过位移传感器来反馈,当它的速度和设置速度不符时,伺服阀5会根据自身反馈的开口度重新调整开度,以调整工作台运行的速度。在保压过程中,保压压力值由压力传感器7反馈给PC机,当压力达到设定值时,伺服阀关闭;反之,当压力小于设定值时,伺服阀打开,以增加上腔的压力。当压力达到设定值时伺服阀重新关闭。由于压力调整时伺服阀开一个很小的开度即可以满足提升压力的作用,所以保压过程也是蓄能器蓄能的过程。当保压结束时, PC机给伺服阀一个反向信号,工作台后退。伺服阀5同样根据工艺设定的速度值,及位移传感器反馈工作台位置变化并计算得到的实际后退速度来调整自身开度,以得到设定的工作台后退速度值。该系统属于闭环系统,无论要控制的是速度还是压力,它们都处于动态平衡。