液壓系統(tǒng)產(chǎn)生振動的原因比較復(fù)雜,造成的危害卻很嚴重,如壓力或流量脈動等產(chǎn)生的振動,可能使系統(tǒng)不能正常工作,降低元件的使用壽命。在此對兩臺數(shù)控折彎機(63t和100t)在調(diào)試中出現(xiàn)的噪聲與振顫異?,F(xiàn)象進行對比診斷。
63t和100t數(shù)控折彎機工作時有液壓噪聲和機床振顫,由于油箱、液壓元件等都復(fù)合在機床床身上部,機床振顫與液壓噪聲較難分辨。在對這兩臺設(shè)備進行初步檢查時,發(fā)現(xiàn)100t的主要問題是:
液壓系統(tǒng)①油箱蓋板未正常密封,油液已乳化變質(zhì);②泵吸油過濾器和油箱液面基本持平。63t的泵吸油口和液壓缸上端補油閥塊有漏油現(xiàn)象。于是,清洗了100t的油箱、吸油過濾器濾芯,更換了液壓油,并使加注新油后的液面至吸油過濾器以上。同時解決了63t的漏油現(xiàn)象。
開機發(fā)現(xiàn),低壓保壓工作時噪聲和振顫較輕,高壓保壓工作時噪聲和振顫就很嚴重。由此判斷異常與壓力有關(guān)。屏蔽電磁比例溢流閥后,單獨用安全閥作系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥,從低壓到高壓系統(tǒng)工作正常。據(jù)此推斷,電磁比例溢流閥存在故障。檢查電器控制沒有異常,更換幾個新閥芯及閥座后,問題依舊。將有問題的比例閥閥芯、閥座整體換裝于其他可正常工作的設(shè)備上,能正常工作。由此發(fā)現(xiàn):問題僅僅伴隨著機床,與比例閥遷移無關(guān)。據(jù)此推斷比例閥與機床可能存在不能很好匹配的現(xiàn)象,可能比例閥座里的兩個節(jié)流阻尼孔不匹配。再次檢查并調(diào)整比例閥座上的兩個節(jié)流阻尼孔(0.5~1.0mm),效果并不明顯,但仍然判斷此處是問題的關(guān)鍵所在。
綜上,推測比例閥工作時可能發(fā)生了共振現(xiàn)象。
根據(jù)機械控制系統(tǒng)原理中介紹,共振的數(shù)學(xué)模型函數(shù)應(yīng)是典型的振蕩環(huán)節(jié),其傳遞函數(shù)如下:
G(S)=V(S)/q(S)=K/[(1/ω2n)S2+(2ξ/ωn)S+1]
式中 ωn——無阻尼自然頻率;
ξ——阻尼比。
由傳遞函數(shù)可知,ξ越小越易產(chǎn)生振蕩。ξ<1為欠阻尼振蕩,其特征為響應(yīng)快,但在達到穩(wěn)定值前有振蕩產(chǎn)生,即存在超調(diào)量;一般ξ= 0.7較理想,可提供最迅速且基本無超調(diào)的響應(yīng);ξ<0 7="" 1="">1時,則為過阻尼,其響應(yīng)緩慢,滯后很大。
無阻尼自然頻率ωn和阻尼比ξ是振蕩環(huán)節(jié)的主要參數(shù),其瞬態(tài)響應(yīng)決定于這兩個參數(shù)。最后,決定改變阻尼比,如圖O所示,在件14與比例閥之間的工藝孔內(nèi)加入圓柱銷,改變了腔內(nèi)的容積和油液的通流截面積,于是振顫與噪聲顯著下降,仔細配做圓柱銷與阻尼孔間隙后,完全消除了振顫與噪聲。
電磁比例溢流閥是用輸入信號來調(diào)整控制液壓系統(tǒng)的,可實現(xiàn)快速、穩(wěn)定、精確控制。
本例中屬于開環(huán)控制系統(tǒng)(見圖P),因含有屯子功率放大裝置,液壓源輕微的擾動都會引起輸出壓力或流量的波動。
本案例說明液壓系統(tǒng)中的振蕩環(huán)節(jié)在比例控制中的影響,在現(xiàn)代液壓控制中是不能忽視的重要環(huán)節(jié)。