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液壓比例控制系統(tǒng)在液壓支架用安全閥試驗(yàn)臺上的應(yīng)用

文檔作者：馬強(qiáng) 文檔來源： 1．煤炭科學(xué)研究總院 2．國家煤炭資源開采與環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)試驗(yàn)室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月20日
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2013年7月
第41卷第14期
機(jī)床與液壓
MACHINE T0OL &amp;amp; HYDRAULICS
Ju1．2013
Vo1．41 No．14
DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．14．020
液壓比例控制系統(tǒng)在液壓支架用安全閥試驗(yàn)臺上的應(yīng)用
馬強(qiáng) ，
(1．煤炭科學(xué)研究總院，北京100013；2．國家煤炭資源開采與環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)試驗(yàn)室，北京100013)
摘要：針對原液壓支架用安全閥試驗(yàn)臺流量調(diào)節(jié)過程繁瑣、效率及檢測精度低的問題，采用比例控制技術(shù)，進(jìn)行閉環(huán)
流量控制。改進(jìn)了試驗(yàn)臺的液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了流量調(diào)節(jié)的自動化，提高了試驗(yàn)效率及檢測精度。
關(guān)鍵詞：液壓支架用安全閥；試驗(yàn)臺；比例控制技術(shù)
中圖分類號：TD355 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1001—3881(2013)14—057—2
Application of Hydraulic Proportional Control System in Hydraulic Safety Valve Test Table
MA Qiang ，
(1．China Coal Research Institute，Beijing 100013，China；
2．State Key Laboratory of Coal Mining and Environment Protection，Beijing 100013，China)
Abstract：There are problems existing in the original hydraulic safety valve test bench，including complicated flow controlling
process and low accuracy and detection efficiency． To solve the problems，the proportional control technology was used to realize
closed—loop flow contro1． The hydraulic system of the experiment platform was improved．Th e automation of flow regulation is realized，
an d the test efficiency and accuracy are improved．
Keywords：Safety valve for hydraulic support；Test bench；Proportional control technology
安全閥是煤礦液壓支架及立柱的過載保護(hù)元件，
在系統(tǒng)過載時保證液壓元件和系統(tǒng)的安全。其性能的
優(yōu)劣不但直接決定了液壓支架的可靠性，而且影響著
設(shè)備的正常運(yùn)行和維護(hù)，因此需要通過測試臺檢測其
性能是否達(dá)到技術(shù)要求。同時，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中針對液壓
閥的檢驗(yàn)要求也更加嚴(yán)格，這就對液壓用閥試驗(yàn)設(shè)備
提出了更高的要求。因此，相應(yīng)的檢i貝4手段要不斷地
進(jìn)行更新，以滿足其發(fā)展要求。
國家標(biāo)準(zhǔn)GB 25974．3-2010《煤礦用液壓支架第
3部分：液壓控制系統(tǒng)及閥》中規(guī)定：安全閥不同項(xiàng)
目的試驗(yàn)需要在不同的流量段下進(jìn)行(加載速度分
別為0．04、0．1、0．4、1．6 L／min等)。目前這些數(shù)
據(jù)都是通過量杯及秒表測得，試驗(yàn)過程頗顯繁瑣和重
復(fù)，且檢測精度低，故對其進(jìn)行技術(shù)改造已是勢在必
行。
1 原試驗(yàn)臺系統(tǒng)及其存在的問題
如圖1所示為改造前的試驗(yàn)臺加載系統(tǒng)，系統(tǒng)由
3臺油泵供油提供動力，通過電磁換向閥7實(shí)現(xiàn)對增
壓器10的控制，DT1得電時，通過增壓器10為被試
閥12增壓，DT2得電時，為系統(tǒng)及增壓器充液。系
統(tǒng)泵壓通過控制遠(yuǎn)程調(diào)壓閥5進(jìn)行調(diào)節(jié)，流量由調(diào)速
閥4調(diào)節(jié)，充液及增壓動作的轉(zhuǎn)換由電磁換向閥7，
行程開關(guān)8、9控制，被試件試驗(yàn)壓力由壓力傳感器
11測定。
lO
圖1 改造前的試驗(yàn)臺加載系統(tǒng)液壓原理圖
目前存在的問題有：
(1)流量調(diào)節(jié)不便。由調(diào)速閥調(diào)節(jié)，通過秒表、
量杯測得試驗(yàn)所需流量，程序繁瑣，效率及精度低；
(2)無法實(shí)現(xiàn)流量的無級調(diào)節(jié)；
(3)行程開關(guān)易損壞。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不同
試驗(yàn)項(xiàng)目的加載時間不同，需要頻繁調(diào)節(jié)行程開關(guān)以
滿足要求，導(dǎo)致行程開關(guān)頻繁損壞。
2 改造方案
2．1 改造后液壓系統(tǒng)的組成
改造后的加載液壓系統(tǒng)如圖2所示，在原系統(tǒng)的
收稿日期：2012—05—09
作者簡介：馬強(qiáng)(1986一)，男，工學(xué)學(xué)士，工程師，現(xiàn)主要從事煤礦支護(hù)設(shè)備檢測檢驗(yàn)工作。E—mail：maqiang525@
163．con。
· 58· 機(jī)床與液壓 第41卷
基礎(chǔ)上，增加了電磁比例換向閥、放大器、位移傳感
器以及其他輔助設(shè)備。系統(tǒng)的流量大小、溢流時間及
試驗(yàn)次數(shù)等均由計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)定，計(jì)算機(jī)根據(jù)每次設(shè)
定的參數(shù)為伺服比例閥提供數(shù)據(jù)，由伺服比例閥控制
液壓系統(tǒng)的具體動作。位移傳感器實(shí)時監(jiān)測、反饋處
理，直至達(dá)到并滿足系統(tǒng)的要求。加載速度的設(shè)定、
實(shí)時壓力、時間及相應(yīng)的動作均由計(jì)算機(jī)實(shí)時顯示。
。D T3 山 Jl『 占I l。 3
辭I uz 由s
¨ 辜： Y‘
L__J"
1一過濾器
2一油泵
3、6、卜電磁換向閥
4一比例溢流閥
5一壓力傳感器
8_一手動調(diào)速閥
9、1o__比例流量閥
ll、12、13、16一單向閥
14一位移傳感器
15—6：l增壓器
l7一被試件
圖2 改造后的試驗(yàn)臺加載系統(tǒng)液壓原理圖
2．2 液壓系統(tǒng)工作原理
改造后的液壓系統(tǒng)解決了原系統(tǒng)中存在的問題，
而且操作簡便，具有更高的控制精度。圖2中比例流
量閥9的公稱流量為10 L／min，比例流量閥l0的公
稱流量為3 IMmin。
其工作過程如下：啟動油泵1，比例流量閥9的
DT2得電，比例流量閥至左位，油液經(jīng)單向閥12進(jìn)
入增壓器15上腔，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)1．6 lMmin的增壓速度；
比例流量閥9 DT2失電，同時比例流量閥10得電，
油液經(jīng)閥9進(jìn)行粗調(diào)，再經(jīng)閥10進(jìn)行精確調(diào)整，通
過單向閥11，進(jìn)入增壓器15上腔，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)0，4，
0．1以及0．04 lMmin流量的調(diào)節(jié)(當(dāng)比例流量閥9、
1O故障時，電磁換向閥6得電，通過手動調(diào)速閥8
進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，油液通過液控單向閥13進(jìn)入增壓器
上腔，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)增壓動作)。
增壓結(jié)束后，比例流量閥9、10失電，電磁換向
閥7得電，乳化液系統(tǒng)為系統(tǒng)及增壓器充液，增壓器
上行，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)快速動作，油液通過電磁換向閥
7返回油箱。系統(tǒng)壓力由比例溢流閥4來調(diào)節(jié)。
3 比例流量控制系統(tǒng)的應(yīng)用
比例流量控制系統(tǒng)方框圖如圖3所示。
圖3 閉環(huán)電液比例控制系統(tǒng)框圖
試驗(yàn)要求在恒定流量下進(jìn)行加載試驗(yàn)，這就要求
系統(tǒng)有較高的精度且具有跟蹤反饋功能，即閉環(huán)控
制。試驗(yàn)開始時，試驗(yàn)人員輸入所需的流量參數(shù)，控
制器(計(jì)算機(jī))接收到指令后發(fā)出信號給比例放大
器，比例放大器根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的不同指令，產(chǎn)生不
同的斜坡信號給比例流量閥，比例流量閥根據(jù)比例放
大器發(fā)出的不同的斜坡信號，相對應(yīng)地調(diào)節(jié)其主閥芯
的開口度，由于壓力補(bǔ)償器的作用，保證了比例流量
閥閥口壓差恒定，開口度的大小對應(yīng)比例流量閥的流
量大小，即缸的運(yùn)行速度根據(jù)比例放大器發(fā)出的不同
斜坡信號在變化。
如圖2所示液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)增壓動作時，增壓器
下行，同時帶動位移傳感器，將增壓器的機(jī)械位移轉(zhuǎn)
換成電壓信號，經(jīng)過高選后的位置反饋信號作為負(fù)反
饋信號與前面計(jì)算機(jī)處理送來的指令信號相比較，從
而形成增壓速度的閉環(huán)控制。
4 結(jié)束語
試驗(yàn)臺采用目前較先進(jìn)的電液比例控制技術(shù)，提
高了液壓支架用安全閥試驗(yàn)的檢測精度，實(shí)現(xiàn)了流量
的無級調(diào)節(jié)，改變了試驗(yàn)中流量反復(fù)測量的缺點(diǎn)，同
時電液比例控制技術(shù)的應(yīng)用提高了測試的自動化程度
和效率。該試驗(yàn)臺的改進(jìn)設(shè)計(jì)使得整個支架用安全閥
試驗(yàn)效率更高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)更精確和全面，為煤礦液壓
支架用安全閥試驗(yàn)及研究工作提供了更為可靠的技術(shù)
保障。
參考文獻(xiàn)：
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社，2011．
【2】路甬祥．電液比例控制技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版
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【4】李貴閃，翟華．電液比例控制技術(shù)在液壓機(jī)中的應(yīng)用
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液比例方向節(jié)流閥動態(tài)設(shè)計(jì)與仿真[J]．機(jī)床與液壓，
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