H3液压系统分析

　　1 前言

　　天津钢管集团有限公司轧管厂的穿孔机, 两个轧辊上下、两个导盘左右布置, 导盘的控制采用了当时先进的液压伺服技术, 其液压驱动装置采用了经典的变量泵定量马达容积闭式循环液压回路。

　　在穿孔过程中, 导盘的主要作用是限制轧件在左右方向的横向流动及控制毛管的椭圆度, 而轧件在上下方向的金属流动是靠两个直流电机带动的轧辊来完成的。在穿孔过程中为确保毛管外表面的质量和外径、壁厚尺寸精度, 要求导盘的转速必须是匀速, 而且左右导盘还必须是等速运行。导盘的液压系统简称H3。

　　2 系统的组成及参数

　　左右导盘分别由完全相同的变量泵- 定量马达闭式循环液压系统装置, 通过马达带动减速机来驱动。闭式循环回路由一台变量泵向一台定量马达供油, 由PLC 通过放大器给出的电压来控制导盘的速度和正反转。见表 1。

　　3 液压回路分析

　　以下均以导盘前进方向为例, 分析闭式循环液压回路, 见图 1。主泵 1 向油管 11 供应压力油, 马达 2 的回油经管路 12 被吸入泵内, 不断循环。

　　3.1 伺服控制回路

　　伺服泵 4 从油箱吸油向油管 14 供油, 经过过滤器 15 直接供给伺服阀 5, 伺服阀 5 的控制电压与其A、B 出口的压差成正比, 而 A、B 腔的压差与液压缸 6中的复位弹簧 7 的力也成正比。所以可以通过伺服阀的电压来控制主泵 1 的流量的作用。

　　3.1.1 当 A、B 腔压差为 0 时, 弹簧 7 复到中位, 主泵的变量摆角为 0, 主泵的斜盘与传动轴垂直, 不输出高压油。

　　3.1.2 当 A、B 腔压差为正值时, 液压缸 6 在此油压的作用下, 活塞杆向下运动, 带动主变量泵 1 的斜盘变量机构, 使斜盘从 0 倾角开始转动, 当 A、B 产生的压力差与变量机构及弹簧产生的反作用力平衡时, 斜盘的倾角就一定了。主泵就以相应的排量向油管 11 供油, 驱动马达 2 顺时针旋转。而且提供给伺服阀 6 的电压越大, A、B 腔的压差越大, 则斜盘的摆角越大、输出流量越大。

　　3.1.3 当 A、B 腔压差为负值时, 作用力刚好向反, 斜盘摆角也相反, 则主泵 1 向油管 12 供油, 驱动马达 2逆时针旋转。

　　泵的排量与斜盘的倾角成线性关系, 斜盘的摆角与 A、B 腔的压差成线性关系, 而 A、B 腔的压差受伺服阀 5 的电压来控制。所以 PLC 采用一套恒压控制系统, 即可很好的控制泵的排量了。

　　式中:Q—泵的流量

　　N—泵的传速

　　q—泵的排量

　　可见只要泵的排量一定( 即泵摆角一定), 而泵是由直流电机带动, 转速也是一定的, 此时的泵的流量也是一定, 最终可以实现定量马达 2 的匀速转动。