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Husco公司研發(fā)了采用螺紋插裝閥結(jié)構(gòu)的EHPV液壓閥，采用雙向兩位控制閥，且?guī)毫ρa(bǔ)償機(jī)構(gòu)，如圖15所示。通過4個(gè)閥組形成的液壓橋式回路控制執(zhí)行器端口的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。該閥使用CANJ1939總線進(jìn)行信號(hào)的傳遞和控制，可以根據(jù)操作者的指令，通過執(zhí)行器端口的壓力來調(diào)節(jié)閥的開度。使用該閥可以省去平衡閥組，使得系統(tǒng)的控制功能增加。在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制中，采用協(xié)調(diào)控制算法，提高了操作者的操作效率。EHPV的PWM控制信號(hào)頻率為100Hz，額定壓力為350×105Pa，有75 L/min、150 L/min和800L/min三種規(guī)格。佐治亞理工學(xué)院(Georgia Institute of Technology)的Amir Shenouda對(duì)其應(yīng)用在小型挖掘機(jī)上的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)[67] 。其實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)在于，將裝有插裝閥閥組的集成閥塊安裝在近執(zhí)行器端，避免了液壓管路對(duì)控制系統(tǒng)的影響和液壓容腔對(duì)控制性能的延遲作用。對(duì)于EHPV可編程閥在流量模式切換上和節(jié)能性方面的優(yōu)點(diǎn)給予了理論和實(shí)驗(yàn)證明。另外，此系列閥還應(yīng)用于JLG公司的登高車上，并進(jìn)行了系列化生產(chǎn)，動(dòng)臂下降速度增加12%，泄漏點(diǎn)減少27%，流量增加25%，系統(tǒng)穩(wěn)定性增加[68] 。
雖然可編程閥控單元(Programmable valve control unit)并不能算嚴(yán)格意義上的數(shù)字閥，但其采用數(shù)字信號(hào)直接控制，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓大流量的應(yīng)用。內(nèi)置傳感器且與數(shù)字控制器相配合使用。通過程序，可以自主的決定閥的功能，使得多種多樣的功能閥和先導(dǎo)閥可以用同一種閥控單元的形式替代。在數(shù)字液壓元件真正產(chǎn)業(yè)化之前，是現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用升級(jí)換代和研究的重要方向。對(duì)于可編程閥控單元的研究，目前的研究重點(diǎn)在于：①嵌入式傳感器技術(shù)與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù);②控制策略開發(fā)與傳統(tǒng)功能閥等效技術(shù);③負(fù)載功率匹配和多執(zhí)行器流量分配控制技術(shù)。
圖15 Husco公司的EHPV閥Fig.15 EHPV valve of Husco
4 總結(jié)與展望
液壓閥的發(fā)展經(jīng)歷了如圖16所示發(fā)展歷程，從最開始手動(dòng)控制只有油路切換功能的液壓閥到采用數(shù)字信號(hào)能夠進(jìn)行壓力流量閉環(huán)控制的可編程閥再到流量離散化的數(shù)字閥，這些元件的產(chǎn)生是液壓、機(jī)械、電子、材料、控制等學(xué)科交叉發(fā)展的結(jié)果。而液壓閥的智能化與數(shù)字化又增進(jìn)了工業(yè)設(shè)備及工程機(jī)械的自動(dòng)化、控制智能化、能量利用效率。
圖16 液壓閥的發(fā)展歷程Fig.16 Development of hydraulic valve
數(shù)字閥的發(fā)展和應(yīng)用可以使從事液壓領(lǐng)域工作的技術(shù)人員和研究人員從復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓流道中解放出來，專注于液壓功能和控制性能的實(shí)現(xiàn)。與傳感器及控制器相結(jié)合，可以通過程序與數(shù)字閥的組合簡化現(xiàn)有復(fù)雜的液壓系統(tǒng)回路。模塊化的數(shù)字閥需要其參數(shù)、規(guī)格與接口統(tǒng)一，讓液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)一樣標(biāo)準(zhǔn)化。
