一种实用的液压顶升同步控制系统

一种实用的液压顶升同步控制系统一种实用的液压顶升同步控制系统行文凯 (郑州大学机械工程学院，河南郑州 450052) [摘要] 提出一种液压顶升同步控制系统。采用设置主从令油缸的控制方法，把油缸柱塞位移作为反馈控制信号，由可编程序控制器调节相应比例流量阀的流量来实现同步顶升。结构上，将比例流量阀组做成缸旁阀块，有效地减少了流体传动对同步控制精度的影响。实践证明该系统特别适用于不可吊装结构且有一定精度要求的液压同步顶升。 [关键词] 同步顶升；反馈控制；比例流量阀；缸旁阀块 [中图分类号]TH137+7 [文...

一种实用的液压顶升同步控制系统行文凯 (郑州大学机械工程学院，河南郑州 450052) [摘要] 提出一种液压顶升同步控制系统。采用设置主从令油缸的控制方法，把油缸柱塞位移作为反馈控制信号，由可编程序控制器调节相应比例流量阀的流量来实现同步顶升。结构上，将比例流量阀组做成缸旁阀块，有效地减少了流体传动对同步控制精度的影响。实践证明该系统特别适用于不可吊装结构且有一定精度要求的液压同步顶升。 [关键词] 同步顶升；反馈控制；比例流量阀；缸旁阀块 [中图分类号]TH137+7 [文献标识码]B [文章编号]1001—554X(2006)04 0091—02 A practical synchronous control system of hydraulic lift XING Wen-kai 液压同步顶升技术是近几年来随着大型结构的安装工程13益增多而发展起来的一门新兴施工技术。随着科学技术的发展，特别是经典控制理论的逐渐完善和发展，开始应用反馈控制理论来实现同步控制。目前同步控制方法主要采用机械同步法、泵或马达并联法、双活塞杆缸串联法、调速阀、同步器、同步控制阀回路、伺服机构等。常用的两个相同作用面积的双活塞杆缸串联的同步控制方法如图1所示。其特点是油路简单，但由于制造精度、泄漏等因素的影响，会影响同步精度，产生同步积累误差后，不容易即时消除，另外泵的供油压力较高，对油泵的工作不利。图1 常用同步控制方法在该方法基础上，采用PIC闭环控制系统即以油缸位置信号作为反馈控制信号实现同步的技术，对大多数液压顶升同步控制系统是比较适用的。本文基于这种方法设计一种实用的液压顶升同步控制系统。 1 液压顶升同步控制系统的组成与原理 1．1 工作原理设某不可吊装钢结构组装后连同支梁需顶升至运输高度，采用4个顶升油缸，选择其中一个油缸为主令油缸，其余为从令油缸。其液压传动原理如图2所示。图2 液压顶升同步控制系统原理图 [收稿日期]2{105—11—14 [通讯地址]行文凯，郑州市文化路97号建苑札械 2006．04(上半月刊) 91 维普资讯 http://www.cqvip.com 液压液力 HYOROOYNAMICS ＆ HYDROSTATICS 柱塞的位移由油缸上的开度仪读出，并将其信号反馈到可编程序控制器中，由可编程序控制器判断各从令缸的位移是否与主令缸的位移一致，如果发现从令缸的位移与主令缸的位移偏差达到某值时便开始纠偏，即由可编程序控制器的判断信号确定各从令缸的位移是大于还是小于主令缸的位移。如果从令缸的位移大于主令缸的位移，则由可编程序控制器发出控制信号调小该从令缸缸旁阀块上比例调速阀开度的大小；反之，如果从令缸的位移小于主令缸的位移，则调大相应比例调速阀的开度。如果从令缸的开度达到了极限值，可以通过调节主令缸对应的比例调速阀开度进行纠偏，通过连续调节，逐步实现4缸的同步顶升。当主令缸柱塞达到极限位置或达到既定高度时，可编程序控制器发出控制信号，油缸停止运动。这样就购成一个实时的阀环同步控制系统，实现主从令缸的同步运动。 1．2 系统组成殛功能液压顶升同步控制系统主要有 3部分组成： (1)负载环节，由顶升油缸和支梁及不可吊装结构物组成。(2)比例环节，由比例调速阀组成。(3) 控制环节，由开度仪、放大器、电磁换向阀、液控单向阀、溢流阀、截止阀和可编程序控制器等组成。图3所示是系统的控制框图，脚标 1、2分别表示主令由缸控制系统和从令油缸控制系统，y是液压缸柱塞位移，X 是电磁铁的输出位移，【，是加在比例阀电磁铁线圈的电压，K 是比例阀的流量增益，K 是比例阀的流量压力系数， ( )是阀以及放大器等的传递函数， ( )是指负载环节的传递函数，是系统外来的干扰信号。可以在框图中加入各种反馈，如升降平台升降速度的直接反馈、流量 Q的反馈以及在阀环节中阀芯位移X 的小闭环反馈等等。当液压系统或其它机构发生故障，位置误差达到某一设定值时由可编程序控制器发出控制信号，启动电气报警装置发出报警信号。当位置误差达到极限值时，可编程序控制器向电气系统发出停机信号，紧急停机。由于在缸旁阀块上设置有液控单向阀和直动式溢流阀，可以实现 4个油缸在全行程的任意位置停留，并避免因管路破裂而使液压平台失稳，防止液压冲击对油缸的损坏。同时由于液压锁的作用增强了系统的稳定性，使得各油缸在油泵停图3 液压系统控制框图止供油时依然可以在行程中的任意位置长时间稳定停留。该系统在一般运行过程中所有的电气输入信号，包括油泵电机启停、锁定缸的启停、平台的升降等按钮旋钮开关，液压控制器、压力继电器、滤油发讯器等作为开关量直接送入可编程序控制器中，由可编程序控制器输出的继电器触点信号直接供给各执行元件，由控制逻辑决定启停各执行机构。由于可编程序控制器采用了光隔离措施，输出端采用了继电器隔离，电源采用了宽范围高性能的开关稳压电源，使整机的工作稳定可靠。 2 优点及应用 (1)采用将比例调速阀安装在各个油缸的缸旁，各制作一个独立缸旁阀块，同时在每个缸旁阀块上设置有液控单向阀和直动式溢流阀，可避免因管路破裂而使液压升降平台失稳，防止液压冲击对油缸的损坏，即使在油泵停止工作卸载时也能保持油缸的稳定性，使用安全可靠。 (2)液压驱动系统设有 2台液压泵，通过可编程序控制器的程序控制使其自动交替运行，互为备用。这样既避免了传统液压系统备用油泵因长期搁置不用而生锈、破损，而主泵因频繁使用磨损严重，也给油泵及电动机的维修带来了方便，使顶升过程不会因维修而无法运行。 (3)该液压顶升同步控制系统曾成功应用!f自重为 100t船舶的装卸和起重量为 200t起重机的同步顶升。实践证明：该系统除了同步控制精度、稳定性和安全性能够满足一般同步顶升工程需要外，还具有较好的经济性。

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