船舶設(shè)備液壓故障診斷與維修_電液伺服控制系統(tǒng)故障保護(hù)模塊
(1)故障保護(hù)模塊的應(yīng)用
①多點(diǎn)協(xié)調(diào)加載載故障保護(hù)模塊圖L所示原理的敢障保護(hù)模塊,曾用于采結(jié)構(gòu)多點(diǎn)協(xié)調(diào)加載系統(tǒng),此模塊的功能如下。
a.過載、限載保護(hù)。模塊上的兩個(gè)負(fù)載限制溢流閥5、6分別對應(yīng)著液壓缸的兩個(gè)負(fù)載腔。試驗(yàn)前根據(jù)各加載點(diǎn)的拉、壓方向最大負(fù)載,對每臺溢流閥進(jìn)行校核及設(shè)定。為提高系統(tǒng)的卸載精度,此模塊中的溢流閥設(shè)計(jì)時(shí)采用了相似原理,即液壓缸兩負(fù)載腔的壓力分別對應(yīng)溢流閥的前、后腔,而且兩者的有效面積比相似。
b.?dāng)嚯姳Wo(hù)。系統(tǒng)正常工作時(shí),電磁閥1通電,二位六通閥2工作在左位,系統(tǒng)油壓通過電液伺服閥控制液壓缸工作。若電磁閥1斷電,彈簧力推動(dòng)閥2的閥芯左移,模塊中各閥處于圖L所示狀態(tài)。從圖L中看到,液壓缸兩負(fù)載腔經(jīng)二位六通閥2、單向節(jié)流閥3、4與回油路連通,即液壓缸處于卸載狀態(tài)。
c.卸載速度控制。電液伺服控制系統(tǒng)的負(fù)載形式一般為彈性負(fù)載或慣性負(fù)載。正常工作中,負(fù)載可以按指令降到零。但若故障狀態(tài)卸載或人為緊急卸載,為避免造成負(fù)載沖擊,需要對卸載速度進(jìn)行控制。為此,在圖L所示的卸載回路中對稱設(shè)置了兩個(gè)單向可調(diào)節(jié)流閥3、4,通過調(diào)節(jié)液壓缸負(fù)載腔的流速而達(dá)到控制卸載速度的目的。
②六自由度運(yùn)動(dòng)平臺液壓系統(tǒng)保護(hù)模塊六自由度運(yùn)動(dòng)平臺由6只靜壓支承高精度電液伺服缸構(gòu)成,廣泛用于船艇等模擬訓(xùn)練設(shè)備,以及動(dòng)感電影等游樂設(shè)施的運(yùn)動(dòng)部分。由于此類設(shè)備涉及人身安全,所以必須設(shè)置液壓保護(hù),以保證運(yùn)動(dòng)平臺能安全平穩(wěn)地回到初始狀態(tài)。
圖M所示是一種用于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺電液伺服缸故障保護(hù)模塊非工作狀態(tài)的示意原理圖。正常工作時(shí),電磁閥1通電,閥2左控制腔經(jīng)節(jié)流孔6通低壓油路。由于右控制腔直接與壓力油路溝通,因此壓力油推動(dòng)閥芯左移,閥2工作在右位狀態(tài),溝通伺服閥兩負(fù)載腔油口與液壓缸負(fù)載腔油路,液壓缸按伺服閥輸入指令工作。閥2左控制腔與低壓油路閭的節(jié)流孔6起到減緩閥芯左移速度的作用,以減小閥芯打開時(shí)的壓力沖擊,這對力干擾要求高的訓(xùn)練模擬器伺服系統(tǒng)是很有必要的。如出現(xiàn)斷電故障或需要急停時(shí),即使電磁閥1處在斷電狀態(tài)(壓力油經(jīng)電磁閥1到達(dá)閥2的左控制腔),由于閥2兩控制腔設(shè)計(jì)成差動(dòng),左腔面積大,右腔面積小,所以油壓推動(dòng)閥芯右移,使閥2工作在左位狀態(tài),切斷伺服閥與液壓缸之間的油路,同時(shí)使高壓油到達(dá)液壓缸有桿腔,迫使液壓缸活塞桿收回。此時(shí)液壓缸無桿腔經(jīng)過節(jié)流閥3通低壓油路,液壓缸活塞桿收回的速度由節(jié)流閥3設(shè)定。切換閥2差動(dòng)設(shè)計(jì)的目的是保證閥芯可靠切換,也就是保證平臺可靠收回。
③防汽蝕功能模塊 圖N所示為具有抗汽蝕功能的某電液伺服操舵系統(tǒng)故障保護(hù)模塊的原理圖。該模塊能使舵機(jī)選擇伺服閥控制或手動(dòng)閥控制,它們之間的轉(zhuǎn)換是通過液控閥2和電磁閥1的通斷電來實(shí)現(xiàn)的。同樣,斷電故障可以通過電磁閥1自動(dòng)把舵機(jī)轉(zhuǎn)入手動(dòng)操縱。此模塊的另一個(gè)功能是有很好的抗汽蝕效果。一般的閥控缸系統(tǒng)中,在液壓缸兩腔各裝一個(gè)低開啟壓力的單向閥就能起到抗汽蝕的作用,而對于船舶這樣的液壓操舵系統(tǒng),舵面受到較大和較頻繁的波浪干擾負(fù)載,以及液壓管路長,壓力波動(dòng)大等因素,都是系統(tǒng)產(chǎn)生汽蝕的直接原因。因?yàn)樵摬俣嫦到y(tǒng)在沒有采取有效的抗汽蝕措施前,汽蝕非常嚴(yán)重,致使舵機(jī)和伺服閥報(bào)廢,且管路噪聲很大。針對該系統(tǒng)的汽蝕原因,設(shè)計(jì)了圖N所示的抗汽蝕功能模塊,其特點(diǎn)是,除了正常對舵機(jī)中補(bǔ)充油液外,還能在管路中發(fā)生壓力沖擊和負(fù)壓時(shí),有效地防止舵機(jī)中產(chǎn)生氣穴。
(2)保護(hù)模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
液壓故障保護(hù)模塊是依據(jù)控制對象的要求而專門設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)時(shí),通常采用集成式結(jié)構(gòu)。主集成塊的油路應(yīng)布局合理,通徑合適,體積小,而且工藝性好。各功能閥首先選用螺紋插裝式或板式安裝。特殊要求的功能閥一般應(yīng)自行設(shè)計(jì),如圖L中的載荷限制閥5、6,圖N中的抗汽蝕單元3等。伺服控制系統(tǒng)一般都有頻寬要求,因此保護(hù)模塊應(yīng)直接裝在液壓缸上,或者盡量靠近液壓缸安裝。模塊與液壓缸負(fù)載腔之間的油路應(yīng)使用硬管。斷電故障保護(hù)應(yīng)采用小通徑二位電磁閥作為系統(tǒng)電信號的監(jiān)測元件,系統(tǒng)正常工作時(shí),電磁鐵應(yīng)通電。過載保護(hù)則一般在液壓缸兩負(fù)載腔油路上各安裝一個(gè)螺紋插裝式溢流閥就可以了。