比例閥異常振動(dòng)的分析與解決
液壓系統(tǒng)振動(dòng)產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜,其造成的危害卻很嚴(yán)重,如壓力或流量脈動(dòng)等產(chǎn)生的振動(dòng),可能使系統(tǒng)無法正常工作,降低元件的使用壽命。
本例對(duì)兩臺(tái)數(shù)控折彎機(jī)(63t和100t)在調(diào)試中出現(xiàn)的噪聲與振顫異?,F(xiàn)象進(jìn)行診斷。
63t和100t數(shù)控折彎機(jī)工作時(shí)有液壓噪聲和機(jī)床振顫,由于油箱、液壓元件等都復(fù)合在機(jī)床床身上部,機(jī)床振顫與液壓噪聲較難分辨。
在對(duì)這兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)行初步檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)100t數(shù)控折彎機(jī)的主要問題是:①油箱蓋板未正常密封,油液已乳化變質(zhì);②泵吸油過濾器和油箱液面基本持平。63t數(shù)控折彎機(jī)的泵吸油口和液壓缸上端補(bǔ)油閥塊有漏油現(xiàn)象,于是,清洗了100t數(shù)控折彎機(jī)的油箱、吸油過濾器濾芯,更換了液壓油,并使加注新油后的液面在吸油過濾器以上,同時(shí)解決了63t數(shù)控折彎機(jī)的漏油現(xiàn)象。
開機(jī)工作時(shí),發(fā)現(xiàn)低壓保壓工作時(shí),噪聲和振顫較輕;高壓保壓工作時(shí),噪聲和振顫就很嚴(yán)重。由此判斷情況異常與壓力有關(guān),屏蔽電磁比例溢流閥后,單獨(dú)用安全閥做系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥,從低壓到高壓系統(tǒng)工作正常。
據(jù)此推斷,電磁比例溢流閥存在故障。檢查電器控制沒有異常,更換幾個(gè)新閥心及閥座后,問題依舊。
將有問題的比例閥閥心、閥座整體換裝于其他可正常工作的設(shè)備上,能正常工作。由此發(fā)現(xiàn):問題僅僅伴隨著機(jī)床,與比例閥遷移無關(guān)。據(jù)此推斷比例閥與機(jī)床可能存在不能很好匹配的現(xiàn)象。分析比例閥座里的兩個(gè)節(jié)流阻尼孔可能不匹配,再次檢查并調(diào)整比例閥座上的兩個(gè)節(jié)流阻尼孔(從0.5mm~1.0mm),效果并不明顯,但仍然判斷此處是問題的關(guān)鍵所在。
推測比例閥工作時(shí)可能發(fā)生了共振現(xiàn)象。
根據(jù)機(jī)械控制系統(tǒng)原理,共振的數(shù)學(xué)模型函數(shù)應(yīng)是典型的振蕩環(huán)節(jié),其傳遞函數(shù)如下
G(s)=V(s)/q(s)=K/[(1/ωn2)s2+(2ξ/ωn)s+1]
式中:ωn為無阻尼自然頻率;ξ為阻尼比。
由傳遞函數(shù)可知:ξ越小越易產(chǎn)生振蕩。ξ<1為欠阻尼振蕩,其特征為響應(yīng)快,但在達(dá)到穩(wěn)定值前有振蕩產(chǎn)生,即存在超調(diào)量。一般ξ=0.7較理想,可提供最迅速且基本無超調(diào)的響應(yīng)。ξ<0.7,超調(diào)量較大。當(dāng)ξ=1時(shí),稱為臨界阻尼,此時(shí)不會(huì)產(chǎn)生振蕩,即無超調(diào)量} e>i時(shí),則為過阻尼,其響應(yīng)緩慢,滯后很大。
無阻尼自然頻率ωn和阻尼比ξ是振蕩環(huán)節(jié)的主要參數(shù),其瞬態(tài)響應(yīng)取決于這兩個(gè)參數(shù)。
最后決定改變阻尼比,如圖7所示,在件14與比例閥之間的工藝孔內(nèi)加入圓柱銷,改變了腔內(nèi)的容積和油液的通流截面積,振顫與噪聲顯著下降,仔細(xì)配做圓柱銷與阻尼孔間隙后,完全消除了振顫與噪聲。
電磁比例溢流閥是用輸入信號(hào)來調(diào)整控制液壓系統(tǒng)的,可實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、精確控制。本例中屬于開環(huán)控制系統(tǒng)(見圖8),因含有電子功率放大裝置,液壓源輕微的擾動(dòng)都會(huì)引起輸出壓力或流量的很大波動(dòng)。本例說明液壓系統(tǒng)中的振蕩環(huán)節(jié)在比例控制中影響,在現(xiàn)代液壓控制中是不能忽視的重要環(huán)節(jié)。