20MN液压支架试验台同步控制系统的设计

　　0前言

　　在液压传动系统中,同步控制要求非常普遍,多液压缸协同负载动作的运动同步一直是个比较难解决的问题。虽然,从理论上讲,只要各个液压缸的活塞有效面积相同,输人流量也相同,他们的运动应该同步。但是,由于液压系统的液体压缩、泄漏,负载的不均匀,摩擦阻力的差异等特点,尤其是在外载力较大和外载力不断变化及设备运动行程较大的因素下,实现多个液压缸较高的同步精度有很大困难。本文针对液压支架试验台工作中升降液压缸液压系统外载力的运动特性,分析了升降液压缸的工作状态和运动特性,提出一种采用电液比例伺服阀实现四缸同步控制的设计方案。

　　1液压支架试验台简介

　　1.1支架试验台主体结构

　　本文以20MN液压支架试验台为研究对象,试验台架系统是试验台的主体构成之一(如图l),其由门架梁、上工作台、下工作台、底座、顶梁、调高液压缸、支撑梁、销轴及其他一些试验用辅具组成。门架梁与下工作台通过四根固定式插销联接,上工作台通过可插拔销轴与门架梁联接,从而形成一个试验高度可调节的封闭式受力(最大载荷20,000kN)框形结构。

　　1.2调高液压缸结构

　　调高液压缸主要用于调整上工作台的高度。试验台试测的高度可以在2.0-6.0m之间调整,即调高液压缸的行程为4m。调高液压缸采用两级缸,第1级(大缸)缸径为230mm,第2级(小缸)缸径为180mm,总行程4000mm。

　　调高液压缸采用前端法兰结构,布置于门架梁的外侧(如图2),活塞杆端采用耳轴结构,利用销轴与上工作台的移动梁联接,但销轴不是主要承载部件。调高液压缸活塞杆端部直接与移动梁底部接触,主要靠活塞杆承受上工作台的重力载荷。

　　2液压系统

　　试验台的液压系统用于控制和完成试验台试验高度调整,并使试验操作整体实现自动化。液压系统的最高工作压力为31.5MPa,最大流量为80L/min。其中,上工作台的调整是试验前的准备工作,上工作台升降过程中要求4个升降液压缸能够保证一定范围的同步,并能使插销机构准确的插人门架的销孔中。高度调整系统设计成液压缸节流调速控制,并且每个液压缸能够单独动作，以确保系统的同步性见图3。

　　液压伺服同步控制系统利用电液比例伺服阀控制伺服缸,液压缸内部装有磁致伸缩模拟式传感器用于实时检测液压缸的位移,缸的反馈位置信号送给计算机,计算机根据要求的命令和反馈信号分析计算后求得系统的控制信号分别送给比例阀,同样阀通过开口的大小控制系统的流量,进而将结果反映在液压缸的位移变化上来。由于上工作台重量和尺寸很大,因而4个液压缸的同步是必须的,这样既可以保证工作平台移动的平稳性,也可以保护结构件不会被损坏。