液压支架同步升降系统设计

　　随着液压技术在工程领域中的广泛采用,不同液压机构之间的同步问题日益得到重视。由于每一套液压机构负载存在差异、元件性能不同以及制造误差,损耗等使得多执行机构在同步运动中会产生误差。电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统,通过使用电液伺服阀,将小功率的电信号转换为大功率的液压动力,从而可实现一些重型大功率机械设备的伺服控制,具有结构简单、控制精度高、易于实现自动控制等特点。本文以阀控非对称缸形式的电液伺服机构为研究对象,采用计算机控制技术,在提高控制精度的同时,降低同步误差。

　　1 同步升降系统简介

　　液压支架同步升降系统为周边四位结构,四个液压缸处于四个支点处。整个系统要求在升降过程中速度平稳一致,防止梁体扭曲变形。一般多点同步升降电液伺服系统具有两种形式:阀控和泵控方式。阀控式由集中泵站提供动力源,压力油通过控制阀组的分配进入液压缸,系统通过各路阀件通断控制流量,从而实现同步;泵控式的动力源为分散形式,每个缸体由独立油泵驱动,油泵为变频调速电机驱动,通过调节油泵电机转速来调节各路流量,实现同步控制。本系统采用高精度比例换向伺服阀控制液压缸实现高精度同步效果,整个升降系统由控制部分和液压升降装置构成。液压升降装置由液压缸、液压泵站、三位四通比例换向伺服阀、平衡阀及连接管构成,单点升降装置液压系统如图1所示。

　　系统工作时要求四个液压缸位置同步、速度同步,这将由控制器发出的信号控制实现,控制器接收位置传感器发回的位置信号,与指令输入信号进行比较运算,发出比例伺服换向阀的控制信号。控制器由PC机、A/D及 D/A转换构成 ;具体控制编程实现。

　　2 同步升降控制系统构成及建模

　　电液伺服升降同步控制系统由四个同步子系统构成,四个动力机构的组成和主要液压、电器元器件基本参数如下。

　　(1)比例伺服阀:四个系统均采用BOSCH公司NG6非线性(60%)比例伺服阀。基本参数如下:额定供油压力:21MPa;额定流量:24l/min;额 定 工 作 电 流 :士 10mA;频 宽 :50Hz;响应时间(100%):<10ms。

　　(2)比例溢流阀BOSCH公司NG6比例溢流阀,公称压力为31.5MPa;响应时间(100%):<30ms。

　　(3)四个动力机构共用一个液压泵 ,泵的额定压力:12MPa;额定流量:50l/min。

　　(4)非 对 称 液 压 缸 基 本 参 数 :缸 径 :140mm;杆径:100mm;行程:3000mm;工作压力 :12MPa。

　　(5)位移传感器:四套同步子系统使用相同的MRU磁致伸缩传感器。工作电源:±12V,分辨率:优于0.002%FS;精度:±0.lmm;额定信号输出:0～5V(两液压缸活塞杆缩到底,即0mm处,位置传感器输出0v)。