电液比例阀对液压自动压砖机性能的影响

刘强 仇家强

摘 要：简述了液压自动压砖机的工作原理，讨论了电液比例阀对液压自动压砖机的控制。以恒力泰公司压砖机为例，具体分析其使用的電液比例控制系统的工作原理，并通过实验分析电液比例阀对压机性能的影响。

关健词：电液比例阀；液压自动压砖机

1 前言

快速、平稳、高精度的技术要求， 不断促使陶瓷液压机的技术进步。经过几十年的发展，虽然液压自动压砖机已发展的非常成熟，高效和低能耗是液压自动压砖机永远的追求方向。本研究意通过实验来分析电液比例阀对液压自动压砖机系统性能的影响，为选择以及研发相关比例阀提供方向。

2 液压自动压砖机动梁液压系统工作原理

液压自动压砖机运动部分主要为动梁部分和顶出部分。比例阀主要用于控制动梁部分。如图1所示。

三通比例电液阀控制动梁上升和下降。动梁上升：此时三通比例阀处于左位开启状态，活塞下腔进油，上腔油液经过充液阀回到上油箱，动梁上升；动梁下降：比例方向阀处于右位开启状态，活塞下腔出油，上油箱油液经过充液阀补充到活塞上腔。位移传感器作为比例阀的反馈输入保证了动梁运动轨迹合理，进而确保动梁到位精准。

通过上述可以看出，三通电液比例阀的控制性能的好坏对压机动梁速度有直接的影响。三通电液比例阀对液压自动压砖机影响主要体现在液压自动压砖机的排气高度、动梁运动速度稳定性等方面。

3 动梁机构的静态特性的数学建模

液压自动压砖机的油缸部分是一个非对称液压缸即单杆活塞双作用式液压缸，如图2 所示。

3.1 动梁上升（Y>0）时

同上升过程一样，只需要通过调节控制活塞有杆腔的压力值，就可以很好的控制动梁的运动轨迹。

3.3 比例阀开关阀时间对压机的性能影响

比例阀的开关阀时间由阀芯响应时间和阀芯运动时间组成。动梁上升、下降都是加速和减速的过程。阀芯开启时间越短，动梁到位误差越小。因为开启时间越短，阀后压力达到P2或P21时间就越短，排气高度值一般在0.9 mm左右，该段控制时间本身较短，阀后压力越稳定，动梁运动距离就越好控，所以当压机的液压系统及机械结构一定时，动梁的运动性能主要由比例阀压降特性决定。

4 实验测试

在压砖机动梁液压系统中对A和B两种不同型号的三通电液比例阀进行测试。在比例阀前后加装压力传感器，经过测试得到数据如下。

由图3可知，当液压系统以及外在的负载条件不变时，阀开度与其对应的阀前后压降呈非线性关系，在压机排气上升阶段，比例阀的开度一般在0 ～ 30%之间，所以在0 ～ 30%的范围内，曲线越平缓，则动梁位移越好控。

对A型比例阀进行阀芯响应时间和阀从指令给出到开启100%的时间测试，具体数据见表1、表2。

由表1和表2可以看出A型阀的响应以及全开时间与系统压力的大小（一定范围内）没有明显的关系。

设定动梁的排气高度为0.9 mm，允许波动范围±0.1 mm。

注：表中阀开度为排气时段，动梁运动最稳定且运动速度最快时的取值。

由表3可知，当阀芯响应时间以及阀完全开启总时间比较短时，其阀开度一定时，动梁抬起的高度基本一致，即动梁运动的稳定性非常好。

由图4可知，该型号阀开度0 ～ 30%时，压力差值与开度曲线没有A型比例阀的平缓，即比例阀每调1%时，其对应的压力差值的间隔值大，不利于精准控制。

由表4、5可知，该B型阀开阀时间比A型阀时间要长。

注：表中阀开度为排气时段，动梁运动最稳定且运动速度最快时的取值。

由表6可以看出，在低压时段，动梁排气高度超出允许范围，即B型阀在排气控制方面稳定性不如A型阀。

通过实验，可以看出在阀小开度阶段，对于压差-阀开度曲线，压力差值可控性精度越高，即纵坐标范围一定，横坐标尽量宽一点， P2就可取的越准确，同时开关阀时间越短，阀后压力达到P2的时间也越短，动梁抬起高度就会越精准。

5 结语

本文讨论了电液比例阀对液压自动压砖机性能影响，通过理论推导和实验给出了比例阀主要是通过哪些固有特性来影响液压自动压砖机性能的。

（1）电液比例阀主要是通过阀开启和关闭时间、阀芯位移以及阀前后压差来影响压机性能的。阀开关时间越短，阀芯位置控制精度越高，其压机动梁的可控性能越好。

（2）当液压系统以及外在的负载条件不变时，阀开度与其对应的阀前后压降呈非线性关系。在压机排气上升阶段，比例阀小开度阶段，阀前后压力差值-开度曲线越平缓，则动梁位移越好控。

参考文献

[1] 陆元章.液压系统的建模与分析[ M].上海：上海交通大学出版社，1989.

[2] 路甬祥.电液比例控制技术[ M].北京：机械工业出版社，1988.