專利名稱：液壓缸低壓力線性輸出實現(xiàn)方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及的是一種用于液壓技術(shù)領域的方法，特別是一種液壓缸低壓力線性輸出實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
液壓缸是將液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的液壓力轉(zhuǎn)換成機械運動或力的機器機械，液壓缸工作時通過比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)可對工作壓力進行一定范圍的線性調(diào)節(jié)，但是受到一般液壓閥的工作特性制約，液壓系統(tǒng)的初始工作壓力都遠遠高于理想的壓力狀態(tài)，一般液壓缸的最小工作壓力為最大噸位的10％左右，例如普通的40噸的液壓液壓缸系統(tǒng)最小可控的壓力為4噸左右，小于最小噸位的壓力值無法進行精確的調(diào)節(jié)。液壓系統(tǒng)的最小可控壓力過高，使的液壓系統(tǒng)的線性調(diào)控能力明顯下降，液壓系統(tǒng)的控制精度過低，在一些要求小壓力控制的場合無法滿足使用要求。目前解決這個問題主要方法是采用伺服系統(tǒng)來代替普通的液壓比例系統(tǒng)，但是由于伺服系統(tǒng)成本過高，難以普及。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對于液壓系統(tǒng)的精度要求越來越高，如果能在普通的液壓系統(tǒng)中實現(xiàn)高精度的比例調(diào)控將大大有助于工業(yè)成本的降低，有利于液壓機行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，陳彬，易孟林，電液伺服閥的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，液壓與氣動.6，2005，P5-8)對目前高精度控制系統(tǒng)進行了一個比較全面的介紹。目前提高液壓系統(tǒng)的控制精度的主要方法是充分利用電流伺服閥。由于目前先進技術(shù)如CAD，CAE，CAM的應用，為進一步簡化伺服閥結(jié)構(gòu)，完善設計，降低工藝制造成本和管理費用，提高產(chǎn)品性能，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品使用壽命創(chuàng)造了極其有利的條件。同時由于新型材料的使用也使的閥的壽命及性能有了明顯的提高。但同時液壓伺服閥也存在比較大的問題，如容易出現(xiàn)故障而且故障分析困難，液壓伺服閥的成本要遠遠高于普通的液壓閥。雖然控制精度高，但是控制操作復雜。雖然液壓伺服閥展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景，但還處于一個比較基礎的階段。由于液壓技術(shù)在目前的工業(yè)中比較廣泛，而目前大部分設備采用的還是由普通的液壓原器件構(gòu)成的液壓系統(tǒng)，這種液壓系統(tǒng)主要可以用比例控制來調(diào)節(jié)液壓工作力的大小。這種結(jié)構(gòu)簡單但是控制精度低相對較低。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，需要實現(xiàn)動態(tài)控制，模擬量輸出等要求時，目前普通的液壓系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求。而伺服系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)雖然可以達到上述的功能要求，但如果用伺服系統(tǒng)代替目前的液壓系統(tǒng)，成本過高，而且控制也比較復雜，同是會造成大量的物力浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種液壓缸低壓力線性輸出實現(xiàn)方法。使其充分發(fā)揮了其潛在功能，控制精度大大提高，有效降低液壓系統(tǒng)可控范圍的下限值，應用范圍明顯得到擴展。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明通過液壓缸比例調(diào)節(jié)方法，在液壓缸工作時，向液壓缸的活塞上下兩面同時加壓以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單向加壓工作，利用液壓缸上下兩腔的壓力差來產(chǎn)生工作壓力，來實現(xiàn)液壓缸的低壓力高精度控制。
包括如下步驟1、首先對液壓缸上下兩腔同時施壓，其活塞的上下表面產(chǎn)生一對大小相同方向相反的上腔壓力F1和下腔壓力F2，兩力的壓力差可開啟液壓系統(tǒng)，使液壓系統(tǒng)在線性可控區(qū)域工作；2、穩(wěn)定并保持F1不變，即F1＝常數(shù)，此數(shù)值大小為第一步確定的力的大小，F(xiàn)1在液壓缸工作過程中，保持液壓系統(tǒng)中原器工作在線性區(qū)域內(nèi)；3、調(diào)節(jié)下腔壓力F2，使得F2≥F1，此時液壓缸活塞對外的作用力為F，F(xiàn)＝F2-F1。
由于F1大于液壓閥的工作初始壓力，F(xiàn)2≥F1，所以F＝F2-F1≥0。即液壓缸的對外作用力最小值為0，通過改變F2的大小，可以實現(xiàn)活塞作用力F從0開始變化。
將原來液壓缸的工作精度從原來的最小工作壓力降到0，從而實現(xiàn)了利用普通液壓原器件提高液壓系統(tǒng)精度的問題。
本發(fā)明是通過對現(xiàn)有的比例液壓系統(tǒng)進行改進實現(xiàn)小壓力控制的，系統(tǒng)改動少，成本低廉，且控制精度高理論上可以實現(xiàn)完全線性控制。有利于液壓系統(tǒng)的升級換代。


圖1本發(fā)明工作原理示意圖具體實施方式
本實施例選用鎂合金板拉深成型實驗機。
由于鎂合金板料在室溫下成型性能差，需要加熱到一定的溫度范圍內(nèi)才可以進行拉深成型，但是隨著溫度的升高，材料的強度下降，因此鎂合金板料在拉深過程中所需的壓邊力，拉深力都較小，經(jīng)計算拉深過程中所需的壓邊力大部分小于1噸。由于液壓機液壓墊缸的噸位為40噸，而最小可控壓力為4噸，所以需要對液壓機的液壓墊系統(tǒng)進行改進。
經(jīng)分析造成最小壓力過高的主要原因是由于液壓系統(tǒng)中閥的開啟壓造成的。當液壓閥正常工作時，系統(tǒng)中的液壓力已經(jīng)使的液壓缸的活塞產(chǎn)生了足夠大的工作壓力從而造成液壓墊的工作壓力最小值過高。
采用差壓加壓法(即上述的液壓缸比例調(diào)節(jié)方法)。在工作程中首先對液壓缸的上下油腔同施壓使的活塞上下表面產(chǎn)生相同大小的兩個力F1＝F2(如圖1所示)，初始的壓力使的液壓系統(tǒng)的初始工作態(tài)處于線性區(qū)域，由于F1＝F2，所以初始態(tài)下液壓墊油缸的工作力為零，通過采用施加附加壓力的方法解決了由于液壓系統(tǒng)的開啟壓力造成的液壓墊油缸初始工作壓力過高的問題。通過調(diào)節(jié)F2的大小來調(diào)節(jié)液壓墊油缸的作用力。在此板料成型實驗機上，液壓原器件多采用低成本的國產(chǎn)器件，配合上位機及PLC通訊控制，最終將液壓墊油缸的最小可控作用力從4噸降到0.1噸，控制精度為±0.02噸，滿足了鎂合金板料熱拉深成型的實驗條件要求。
權(quán)利要求
1.一種液壓缸低壓力線性輸出實現(xiàn)方法，其特征在于，通過液壓缸比例調(diào)節(jié)方法，在液壓缸工作時，向液壓缸的活塞上下兩面同時加壓以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單向加壓工作，利用液壓缸上下兩腔的壓力差來產(chǎn)生工作壓力，來實現(xiàn)液壓缸的低壓力高精度控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓缸低壓力線性輸出實現(xiàn)方法，其特征是，包括如下步驟①、首先對液壓缸上下兩腔同時施壓，開啟液壓系統(tǒng)；②、穩(wěn)定上腔壓力F1不變，即F1＝常數(shù)，此數(shù)值大小為第一步確定的力的大小，F(xiàn)1在液壓缸工作過程中，保持液壓系統(tǒng)工作在線性區(qū)域內(nèi)；③、調(diào)節(jié)下腔壓力F2，使得F2≥F1，此時液壓缸活塞對外的作用力為F，F(xiàn)＝F2-F1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓缸低壓力線性輸出實現(xiàn)方法，其特征是，在步驟①對液壓缸施壓時，活塞的上下表面產(chǎn)生一對大小相同方向相反的上腔壓力F1和下腔壓力F2，兩力的壓力差開啟液壓系統(tǒng)，使液壓系統(tǒng)在線性可控區(qū)域工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓缸低壓力線性輸出實現(xiàn)方法，其特征是，步驟③上腔壓力F1大于液壓閥的工作初始壓力，F(xiàn)2≥F1，所以液壓缸活塞對外的作用力F＝F2-F1≥0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓缸低壓力線性輸出實現(xiàn)方法，其特征是，所述的液壓缸活塞對外的作用力，其最小值為0，通過改變F2的大小，實現(xiàn)活塞作用力F從0開始變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種用于液壓技術(shù)領域的方法，特別是一種液壓缸低壓力線性輸出實現(xiàn)方法。通過液壓缸比例調(diào)節(jié)方法，在液壓缸工作時，向液壓缸的活塞上下兩面同時加壓以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單向加壓工作，利用液壓缸上下兩腔的壓力差來產(chǎn)生工作壓力，來實現(xiàn)液壓缸的低壓力高精度控制。包括如下步驟①首先對液壓缸上下兩腔同時施壓，開啟液壓系統(tǒng)；②穩(wěn)定上腔壓力F1不變，保持液壓系統(tǒng)工作在線性區(qū)域內(nèi)；③調(diào)節(jié)下腔壓力F2，使得F2≥F1，此時液壓缸活塞對外的作用力為F，F(xiàn)＝F2－F1。本發(fā)明是通過對現(xiàn)有的比例液壓系統(tǒng)進行改進實現(xiàn)小壓力控制的，系統(tǒng)改動少，成本低廉，且控制精度高理論上可以實現(xiàn)完全線性控制。有利于液壓系統(tǒng)的升級換代。
文檔編號F15B15/14GK1932308SQ20061011705
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者范立坤, 張平, 董杰, 曾小勤, 丁文江 申請人:上海交通大學