液压冲击机械计算机辅助测控系统研究

　　1 概述

　　在现代机械设备上几乎都能见到液压技术的应用,其中不少已成为主要的传动与控制方式,能源、交通、城建等国民经济基础建设的需要推动了高效先进机械装备的发展。在隧道及地下工程、海洋开发工程中,传统的凿岩)爆破)出渣作业方式,将被新型大功率、低噪声、具有智能化功能的凿岩破碎装备所取代,如智能液压凿岩机系统、隧道机器人系统等。随着液压技术的进步,对液压冲击机械工作性能及其液压控制系统特性测控的要求越来越高,传统的测试系统基本上是按照/传感器+二次仪表0的模式组成,由于检测准确性较差、人为因素对检测误差影响大、检测速度慢等缺陷,已经不能适应现代冲击机械性能参数测试的要求。因此,人们开始研究新的测试系统,来满足对液压冲击机械性能参数检测与控制的要求。

　　随着计算机技术的迅猛发展,将计算机应用于液压冲击机械性能测控的整个过程,建立起液压冲击的数据采集与数字控制系统,对液压冲击机械系统的压力、流量、活塞速度、活塞行程、推进力、转速、转矩,以及温度等参数进行数据采集、量化和处理,输出测试结果。在测试过程中,计算机还能根据反馈信号,对液压冲击系统测试过程进行监控,达到高精度、高速度地完成液压冲击机械系统性能测试的目的。由计算机、各种通用插板、信号调理电路、各类传感器构成了对液压冲击机械性能参数检测的系统,作者称之为液压冲击计算机辅助测试系统。

　　2 典型液压冲击机械液压系统

　　图1为某一液压凿岩机凿岩破碎控制系统原理图。系统工作原理如下。

　　1)泵的起动

　　如图1所示,所有控制阀处于图示位置,起动泵的驱动电机。此时冲击系统通过电液换向阀14的右位卸载;转钎系统通过电液换向阀3的中位卸载;而推进系统此时无压力油进入。

　　2)冲击、推进工作原理

　　DT3通电,电液换向阀14处于左位,接通冲击油路;高速开关电磁阀9、10、11通电处于脉冲宽度调制(PWM)状态。高速开关电磁阀11输出控制压力作用于恒压变量泵的变量机构,使泵输出所需的设定压力,当泵(冲击泵)的最大输出流量Qpmax大于液压冲击机械在冲击系统压力为阀11设定压力下要求的冲击流量Q时,实际冲击系统压力pd等于阀11的设定压力,而冲击流量Q取决于冲击系统压力pd:

　　由于在选择泵时保证了泵的最大输出流量大于液压冲击机械额定工作压力下的冲击流量,因此,在非过载设备运行条件下,凿岩破碎冲击系统压力与流量取决于阀11的控制压力,即取决于计算机施加于高速开关电磁阀11的脉宽调制率。根据液压冲击机械变行程调节机构工作原理,当被破碎物体的物理性质不同时,为获得最优的凿岩破碎效果,要求设备能适时地输出最佳工作参数与之匹配,通过调节高速开关电磁阀11的调制率,使其先导控制恒压变量泵的输出压力来满足设备所具有的变频调能的工作机能。