比例閥異常振動的分析與解決

液壓系統(tǒng)振動產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，其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)無法正常工作，降低元件的使用壽命。

本例對兩臺數(shù)控折彎機(63t和100t)在調(diào)試中出現(xiàn)的噪聲與振顫異常現(xiàn)象進行診斷。

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數(shù)控折彎機的主要問題是：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數(shù)控折彎機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數(shù)控折彎機的油箱、吸油過濾器濾芯，更換了液壓油，并使加注新油后的液面在吸油過濾器以上，同時解決了63t數(shù)控折彎機的漏油現(xiàn)象。

開機工作時，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。由此判斷情況異常與壓力有關(guān)，屏蔽電磁比例溢流閥后，單獨用安全閥做系統(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，更換幾個新閥心及閥座后，問題依舊。

將有問題的比例閥閥心、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。分析比例閥座里的兩個節(jié)流阻尼孔可能不匹配，再次檢查并調(diào)整比例閥座上的兩個節(jié)流阻尼孔(從0.5mm～1.0mm)，效果并不明顯，但仍然判斷此處是問題的關(guān)鍵所在。

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，共振的數(shù)學模型函數(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/ω_n²）s²+（2ξ/ω_n）s+1]

式中：ω_n為無阻尼自然頻率；ξ為阻尼比。

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，超調(diào)量較大。當ξ=1時，稱為臨界阻尼，此時不會產(chǎn)生振蕩，即無超調(diào)量} e>i時，則為過阻尼，其響應(yīng)緩慢，滯后很大。

無阻尼自然頻率ω_n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)取決于這兩個參數(shù)。

最后決定改變阻尼比，如圖7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，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8），因含有電子功率放大裝置，液壓源輕微的擾動都會引起輸出壓力或流量的很大波動。本例說明液壓系統(tǒng)中的振蕩環(huán)節(jié)在比例控制中影響，在現(xiàn)代液壓控制中是不能忽視的重要環(huán)節(jié)。