船舶設(shè)備液壓故障診斷與維修_電液伺服控制系統(tǒng)故障保護(hù)模塊

（1）故障保護(hù)模塊的應(yīng)用

    ①多點(diǎn)協(xié)調(diào)加載載故障保護(hù)模塊圖L所示原理的敢障保護(hù)模塊，曾用于采結(jié)構(gòu)多點(diǎn)協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)，此模塊的功能如下。

    a．過(guò)載、限載保護(hù)。模塊上的兩個(gè)負(fù)載限制溢流閥5、6分別對(duì)應(yīng)著液壓缸的兩個(gè)負(fù)載腔。試驗(yàn)前根據(jù)各加載點(diǎn)的拉、壓方向最大負(fù)載，對(duì)每臺(tái)溢流閥進(jìn)行校核及設(shè)定。為提高系統(tǒng)的卸載精度，此模塊中的溢流閥設(shè)計(jì)時(shí)采用了相似原理，即液壓缸兩負(fù)載腔的壓力分別對(duì)應(yīng)溢流閥的前、后腔，而且兩者的有效面積比相似。

    b．?dāng)嚯姳Ｗo(hù)。系統(tǒng)正常工作時(shí)，電磁閥1通電，二位六通閥2工作在左位，系統(tǒng)油壓通過(guò)電液伺服閥控制液壓缸工作。若電磁閥1斷電，彈簧力推動(dòng)閥2的閥芯左移，模塊中各閥處于圖L所示狀態(tài)。從圖L中看到，液壓缸兩負(fù)載腔經(jīng)二位六通閥2、單向節(jié)流閥3、4與回油路連通，即液壓缸處于卸載狀態(tài)。

    c．卸載速度控制。電液伺服控制系統(tǒng)的負(fù)載形式一般為彈性負(fù)載或慣性負(fù)載。正常工作中，負(fù)載可以按指令降到零。但若故障狀態(tài)卸載或人為緊急卸載，為避免造成負(fù)載沖擊，需要對(duì)卸載速度進(jìn)行控制。為此，在圖L所示的卸載回路中對(duì)稱設(shè)置了兩個(gè)單向可調(diào)節(jié)流閥3、4，通過(guò)調(diào)節(jié)液壓缸負(fù)載腔的流速而達(dá)到控制卸載速度的目的。

    ②六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)液壓系統(tǒng)保護(hù)模塊六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由6只靜壓支承高精度電液伺服缸構(gòu)成，廣泛用于船艇等模擬訓(xùn)練設(shè)備，以及動(dòng)感電影等游樂設(shè)施的運(yùn)動(dòng)部分。由于此類設(shè)備涉及人身安全，所以必須設(shè)置液壓保護(hù)，以保證運(yùn)動(dòng)平臺(tái)能安全平穩(wěn)地回到初始狀態(tài)。

    圖M所示是一種用于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)電液伺服缸故障保護(hù)模塊非工作狀態(tài)的示意原理圖。正常工作時(shí)，電磁閥1通電，閥2左控制腔經(jīng)節(jié)流孔6通低壓油路。由于右控制腔直接與壓力油路溝通，因此壓力油推動(dòng)閥芯左移，閥2工作在右位狀態(tài)，溝通伺服閥兩負(fù)載腔油口與液壓缸負(fù)載腔油路，液壓缸按伺服閥輸入指令工作。閥2左控制腔與低壓油路閭的節(jié)流孔6起到減緩閥芯左移速度的作用，以減小閥芯打開時(shí)的壓力沖擊，這對(duì)力干擾要求高的訓(xùn)練模擬器伺服系統(tǒng)是很有必要的。如出現(xiàn)斷電故障或需要急停時(shí)，即使電磁閥1處在斷電狀態(tài)（壓力油經(jīng)電磁閥1到達(dá)閥2的左控制腔），由于閥2兩控制腔設(shè)計(jì)成差動(dòng)，左腔面積大，右腔面積小，所以油壓推動(dòng)閥芯右移，使閥2工作在左位狀態(tài)，切斷伺服閥與液壓缸之間的油路，同時(shí)使高壓油到達(dá)液壓缸有桿腔，迫使液壓缸活塞桿收回。此時(shí)液壓缸無(wú)桿腔經(jīng)過(guò)節(jié)流閥3通低壓油路，液壓缸活塞桿收回的速度由節(jié)流閥3設(shè)定。切換閥2差動(dòng)設(shè)計(jì)的目的是保證閥芯可靠切換，也就是保證平臺(tái)可靠收回。

    ③防汽蝕功能模塊  圖N所示為具有抗汽蝕功能的某電液伺服操舵系統(tǒng)故障保護(hù)模塊的原理圖。該模塊能使舵機(jī)選擇伺服閥控制或手動(dòng)閥控制，它們之間的轉(zhuǎn)換是通過(guò)液控閥2和電磁閥1的通斷電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。同樣，斷電故障可以通過(guò)電磁閥1自動(dòng)把舵機(jī)轉(zhuǎn)入手動(dòng)操縱。此模塊的另一個(gè)功能是有很好的抗汽蝕效果。一般的閥控缸系統(tǒng)中，在液壓缸兩腔各裝一個(gè)低開啟壓力的單向閥就能起到抗汽蝕的作用，而對(duì)于船舶這樣的液壓操舵系統(tǒng)，舵面受到較大和較頻繁的波浪干擾負(fù)載，以及液壓管路長(zhǎng)，壓力波動(dòng)大等因素，都是系統(tǒng)產(chǎn)生汽蝕的直接原因。因?yàn)樵摬俣嫦到y(tǒng)在沒有采取有效的抗汽蝕措施前，汽蝕非常嚴(yán)重，致使舵機(jī)和伺服閥報(bào)廢，且管路噪聲很大。針對(duì)該系統(tǒng)的汽蝕原因，設(shè)計(jì)了圖N所示的抗汽蝕功能模塊，其特點(diǎn)是，除了正常對(duì)舵機(jī)中補(bǔ)充油液外，還能在管路中發(fā)生壓力沖擊和負(fù)壓時(shí)，有效地防止舵機(jī)中產(chǎn)生氣穴。

(2)保護(hù)模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

    液壓故障保護(hù)模塊是依據(jù)控制對(duì)象的要求而專門設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用集成式結(jié)構(gòu)。主集成塊的油路應(yīng)布局合理，通徑合適，體積小，而且工藝性好。各功能閥首先選用螺紋插裝式或板式安裝。特殊要求的功能閥一般應(yīng)自行設(shè)計(jì)，如圖L中的載荷限制閥5、6，圖N中的抗汽蝕單元3等。伺服控制系統(tǒng)一般都有頻寬要求，因此保護(hù)模塊應(yīng)直接裝在液壓缸上，或者盡量靠近液壓缸安裝。模塊與液壓缸負(fù)載腔之間的油路應(yīng)使用硬管。斷電故障保護(hù)應(yīng)采用小通徑二位電磁閥作為系統(tǒng)電信號(hào)的監(jiān)測(cè)元件，系統(tǒng)正常工作時(shí)，電磁鐵應(yīng)通電。過(guò)載保護(hù)則一般在液壓缸兩負(fù)載腔油路上各安裝一個(gè)螺紋插裝式溢流閥就可以了。