电液比例控制系统

电液比例控制系统的控制元件是电液比例阀。它接受电信号的指令，对系统的压力、流量等参数进行连续控制，使其与输入的电信号成比例地变化。电液比例控制系统按输出参数有无反馈可分为电液比例闭环控制系统和电液比例开环控制系统。开环系统一般由控制装置（比例放大器和比例阀）、执行装置（液压缸或液压马达）、能量装置（定量液压泵、变量液压泵或比例变量液压泵）等组成；闭环系统除构成开环系统的装置外，还有反馈检测装置。闭环系统比开环系统具有更快的响应速度、更高的控制精度和抗干扰能力。
电液比例控制系统的突出优点是可以大大简化系统，实现复杂的程序控制，并可以利用电液组合提高产品的机电一体化水平，便于信号的远距离传输和计算机控制。
电液比例控制系统可以控制压力、力、扭矩、位置、角度控制，还可以控制速度、转速。

I.注塑机 电液比例控制系统

塑料注射成型机又称注塑机，用于热塑性塑料成型工艺。它将粒状塑料加热熔化，在高压下快速注入模腔，经过一定时间的保压和冷却后，成为塑料制品。在塑料机械中，注塑机的应用最为广泛。
注塑机的工作周期如下。
1) 合模 移动模板快速向前移动，接近固定模板时，液压系统转为低压，慢速控制。确认模具内无异物后，系统转为高压，模具闭合。
2) 注射座向前移动喷嘴，模具关闭。
3) 注塑 注塑螺杆以一定的压力和速度将熔体从机器前端注入模腔。
4) 保持压力 注塑缸对模腔内的熔体保持压力，以便进行补充。

5) 产品冷却和预注塑：保压完成后，液眼电机带动螺杆后退，料斗中被添加的材料被推向前方的典型液压系统进行预注塑。螺杆回到预定位置，停止转动，为下一次注塑做好准备。模腔中的产品冷却后成型。
6）防流圣诞：采用直通开式喷嘴时，预成型和加料完成后，使螺杆后退一小段距离，减少料简前端的压力，防止喷嘴末端的物料流出。
7.)注塑椅背：打开模具并顶出产品。
8) 弹出缸后退。
对注塑机液压系统的要求是
1）足够的锁模力：熔化的塑料以 12～20MPa 的高压进入模腔，因此锁模液压缸必须产生足够的锁模力，否则模具在注塑时会从接缝处和塑料制品边缘产生溢料。
2）根据需要调整开合模速度。空模时速度要快，以提高生产率。合模时速度要慢，以避免机器受到冲击和振动。
3) 足够的注塑座移动液压缸推力：确保注塑喷嘴与模具浇口紧密接触。
4) 可调节注塑压力和注塑速度，以适应不同塑料、产品几何形状、模具铸造系统的要求。
5）要获得精确的形状，必须保持压力并调整压力。这样可以确保塑料紧贴模腔。此外，在产品的冷却和收缩过程中，熔化的塑料可以不断填充模腔，防止产生废品。
6) 产品喷射速度平稳。

图 10-8 显示了 XS-ZY-250A 注塑机的液压系统原理。该系统采用比例阀对注塑机进行压力控制。

(由于采用了油路控制（开模、合模、注塑座前移、注塑、顶出、螺杆后移时的压力）和速度控制（开模、合模、注塑时的速度），油路简单，使用阀门少，效率高，压力和速度变化冲击小，噪音低。
表 10-5 显示了电磁阀在各个阶段的通电和断电状态，至于油路的工作情况就不言而喻了。

该液压系统的特点如下。
1）压力和速度变化较多，使用比例阀进行控制，系统简单
2）自动工作循环主要通过行程开关实现。
3）在系统的保压阶段，多余的油必须通过溢流阀流回油箱，因此会有一些能量损失。
如果将图10-8中使用溢流阀节流调速的回路用容积调速回路代替，即如果用电液比例调压泵代替比例溢流阀来实现对系统的压力控制，用电液比例调流泵代替流量阀来实现对系统的速度控制、这样就可以避免不必要的溢流损失和节流损失，系统的输出将与负载的功率和压力完全匹配，从而使系统的输出与负载的功率和压力完全匹配，变成一个节能高效的系统，如图 10-9 所示。
图中，前置式节流阀 2、先导式压力阀 1 和恒压阀 6 构成泵 5 的压力控制回路。比例节流阀 4 和恒流阀 3 构成泵 5 的流量控制回路。
图中所示的两个阀门 3 和 6 的位置是系统尚未设定压力时的位置。如果负载发生变化，使阀门 4 的压差变大或变小，则向左或向右推动阀门 3，使泵的排量减小或增大，最终使流量保持恒定。此时，泵的输出压力只比负载压力高一个阀门 4 的压差。

在保压阶段，当系统压力达到阀 1 设定的最高值时，阀 6 会切换，迅速将泵的排量降至近乎零。这一调整迫使泵进入高压、低排量运行状态。

总之，在流量控制阶段，该系统能有效协调泵的输出压力与负载。在压力控制阶段，它将输出流量降至接近零，从而将耗电量降至最低。

这使得系统非常高效。

Ⅱ.数控折弯机 电液比例控制 液压同步系统

折弯机是一种压力加工设备，在建筑和装饰等行业中用途广泛。如今，工程越来越大，工件越来越长，要求折弯机越来越宽。因此，操作人员必须用两个液压缸同时对大型折弯机加压，而控制同步精度是关键技术之一。因此，传统的折弯机远远不能满足要求。近年来，数控折弯机的发展，以其便捷的操作、精确的控制精度，倍受用户青睐。
图 10-10 显示了数控折弯机的结构简图和液压系统。图中，两个液压缸 10 的控制子系统完全相同。每个液压缸与位移传感器 11、比例换向阀 4 和 CNC（数控系统）12 一起构成一个全闭环位置控制系统。数控系统还控制两个活塞的同步运动，如图 10-11 所示。

折弯机滑块 13 的工作循环如下：快速下行 -> 缓慢下压 -> 定位、保持压力 -> 卸载压力 -> 快速返回。滑块的工作原理如下
(1）快速下行：比例换向阀 4 电磁铁 E2 正向通电，液压缸 10 上腔通油。同时，电磁铁4YA通电吸合，电磁换向阀9右位进入系统，插装阀8打开。液压缸下腔通过比例换向阀 4 和油箱，滑块依靠自重快速向下运动。CNC （数控系统）12 调节两个比例换向阀的开度。从而控制两个液压缸下腔的回油。因此，两个活塞同步快速向下运动。动态同步位置控制精度为 ± 0.2 mm。如果液压缸上腔的供油不足，液压换向阀 5 将从油箱中补充油。
(2) 为减缓压力，电磁阀 4YA 保持通电以产生吸力，插装阀 8 继续保持打开。液压缸下腔的油通过比例阀回到油箱。与此同时，电磁阀 3YA 通电以产生吸力。电磁换向阀 3 移至正确位置，与系统连接。这一动作确保液压换向阀 5 不再将液压缸上腔与油箱相连。高压油通过比例换向阀 4 流向液压缸上腔。数控系统调节两个比例方向阀的开度。从而控制两个液压缸上腔的进油量。因此，系统对两个活塞加压，使其同步缓慢向下运动。动态同步位置控制精度为 ±0.2mm。
(3) 定位、加压：系统工作状态与减速加压相同。比例换向阀接近零位。此时
双缸活塞的定位精度为 ±0.01mm，稳态位置同步控制精度为 ±0.02mm。
(4) 卸载：为减少工件回弹和活塞换向造成的压力冲击，必须卸载滑块。应在返回液压缸上腔的高压之前进行卸载。为此，请向下调节比例溢流阀 1 电磁阀 E1 的输入电压。这一调整将降低系统压力。同时，可以控制输入比例电磁阀 E 的负电压。这样，系统就可以大大减少或消除换向冲击。
(5) 快速返回 增加比例电磁铁 E 的输入电压，以增加系统压力。此时，4YA 截止阀 9 左位接入系统，阀 8 关闭。高压油通过阀 4 和单向阀 6 进入液压缸下腔。同时，在 3YA 断电时，阀 3 移至左侧位置进入系统。然后，控制阀 5 变换位置，使液压缸上腔与油箱相连。双缸活塞同步快速上行，动态同步位置控制精度达 ± 0.2mm。
该数控折弯机液压系统具有以下一些特点。
1) 液压缸上下腔的面积比一般为 10:1。因此，使用较小流量的泵可以满足快速回油和缓慢加压的要求。
2) 当滑块快速向下移动并快速返回时，液压缸腔的下部面积较小。因此，回流流量不大。可根据控制要求选择较小尺寸的比例换向阀。
3) 向滑块缓慢加压时，比例换向阀控制液压缸的上腔。它还同时控制液压缸的下腔。这样，系统就能实现较高的动态同步精度。它还能确保较高的静态定位精度。
4) 系统使用比例阀、插装阀、提升阀和单向阀。这些元件组成了一个具有多种控制模式的液压回路。这种设计确保了液压系统结构简单、运行可靠、安全性高。
除了完成两个液压缸的同步控制外，折弯机的数控系统通常还要对伺服电机进行闭环控制。该伺服电机控制后挡板。数控系统配有彩色监视器。该显示器可显示工作图形并允许参数输入。它还支持弯曲工艺参数计算和工艺模拟。此外，它还提供编程和参数显示功能。

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