換向閥雙閥芯控制技術的使用

1、傳統(tǒng)單閥芯換向閥的缺陷

(1)液壓系統(tǒng)設計時為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少負載變化對速度的影響，要么犧牲部分我們想實現(xiàn)的功能，要么增加額外的液壓元件，如調速閥、壓力控制閥等，通過增加阻尼，提高系統(tǒng)速度剛度來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是這樣元件的增加又會降低效率，浪費能源；還會使得整個系統(tǒng)的可*性降低、增加成本。

(2)由于換向結構的特殊性，使得用戶在實現(xiàn)某一功能時必須購買相應的液壓元件，再加上工程機械廠家會根據不同zui終用戶要求設計出相應的功能，這樣會造成生產廠家采購同類、多規(guī)格的液壓控制元件來滿足不同功能要求的需要，不利于產品通用化及產品管理，同時會大大提高產品成本。

(3)由于執(zhí)行機構進出液壓油通過一根閥芯進行控制，單獨控制執(zhí)行機構兩側壓力是不可能的。因此，出油側背壓作用于執(zhí)行機構運動的反方向，隨著出油側背壓升高，為保質執(zhí)行機構的運動，必須提高進油側壓力。這樣會使得液壓系統(tǒng)消耗的功能增加，效率低，發(fā)熱增加。

采用雙閥芯技術的液壓系統(tǒng)，由于執(zhí)行機構進出油側閥口閥芯位置及控制方式各自獨立，互不影響，這樣通過對兩閥芯控制方式的不同組合，利用軟件編程能很好解決傳統(tǒng)單閥系統(tǒng)不能解決的問題，同時還可以輕易實現(xiàn)傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)中難以實現(xiàn)的功能。

2、雙閥芯換向閥的兩種基本控制策略

由于雙閥芯換向兩油口控制的靈活性，兩油口可分別采取流量控制、壓力控制或流量壓力控制。正面介紹兩種簡單的控制策略。

(1)負載方向在整個工作過程中保持不變

我們知道，對于汽車起重機、挖掘機、裝載機等而言，其液壓缸在整個工作過程中負載方向始終維持不變。下面以起重機變幅液壓缸為例來探討雙閥芯的控制策略。

起重機變幅缸在工作過程中其受力，負載方向始終保持不變，因此我們可以采取液壓缸有桿控用壓力控制、無桿腔用流量控制的控制策略。

無桿腔流量控制是通過檢測連接到無桿腔側閥前后兩側的壓差，再根據所需流入或流出流量的多少，計算出閥芯開口大小；有桿腔側采用壓力控制，使該側維持一個低值的壓力，使得更加節(jié)能、。

由于我們在無桿腔采用了流量控制，因此原控制系統(tǒng)中所用的平衡閥可用一個液控單向閥來代替。這樣可消除因平衡閥所帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

(2)負載方向在工作過程中發(fā)生改變

在這種情況下，采取“進油側壓力控制，出油側流量控制"，在液壓缸有桿腔側用壓力控制，無桿腔側有流量控制。

如負載方向不變，由于出油側采取了流量控制，我們可將雙向平衡閥用液控單向閥來替換，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進油側用壓力控制器來維持一個較低的參考壓力，一方面提高系統(tǒng)效率，另一方面使系統(tǒng)不發(fā)生氣穴。

為了使負載方向變化的工作機構能得到很好控制，另外一個PI控制器將被運用到有桿腔的壓力控制器中，當負載方向改變后，無桿腔的壓力將減小；如果仍將有桿腔維持一個很低的壓力，當負載很大時，液壓缸將向反方向運動。此時我們可用所增加的PI控制器監(jiān)視無桿腔壓力的變化，當PI控制器檢測到無桿腔壓力低于所設定的參考值時，將提高有桿腔壓力控制器所設定的壓力，從而保證系統(tǒng)的正常工作。

每片閥都有兩個完整的設置好的混合信號ASIC(模擬型集成電路)和一個RISC(精簡指令處理器)。這些控制器給傳感器提供激勵和補償、給控制傳動裝置提供動力、提供閥芯控制軟件以及CAN總線通信。閥芯動作控制策略以及具體的參數可由用戶根據被控執(zhí)行元件的要求進行設置或修改。控制閥接收到指令后，其內嵌式處理器就運行閥芯動作控制軟件實現(xiàn)設定的機能，多個閥間的功能協(xié)調是由ECU完成的，從而實現(xiàn)復雜的系統(tǒng)功能。這種分級控制方式使系統(tǒng)的應用具有非常好的靈活性，同時易于構建復雜的控制系統(tǒng)。

傳統(tǒng)換向閥的進出油口控制通過一根閥芯來進行，兩油口聽開口對應關系早在閥芯設計加工時已確定，在使用過程中不可能修改，從而使得通過兩油口的流量或壓力不能進行獨立控制，互不影響。

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