步进式加热炉电液比例控制系统（2）设计计算

比例系统的设计计算可参照伺服系统的设计方法。

1  液压缸面积及油泵排量的计算

(1)升降液压缸面积和最大流量的估算

升降液压缸的工作推力F (液压缸水平倾斜13⁰安装)：

两只升降缸无杆腔所需最大流量为471 L／min。

(2)平移液压缸面积和最大流量的估算

首先确定平移液压缸的工作推力F：

F=(G_粱+G_钢坯)×μ=(260+200) ×10⁴× 0.05=2.3×10⁵N

式中：μ为滑动摩擦因数，取0.05。

则平移缸有效面积为：

(3)液压泵的选择

液压系统最大流量为：

Q_p=2×1.1Q₁=518.1L／min

液压系统共设两台油泵，每台油泵流量应为：

q_v=(1/2)Q_p=(1/2) ×518.1L／min=259.05L／min

查阅德国Bosch Rexroth公司的产品样本，在此流量和压力范围选取恒压变量泵型号为A4VSO180DR/22R-PPB13N0，电机转速为n=1500r／m。

2  控制阀的选择

(1)比例方向阀的选型

节流控制型比例方向阀可与定差减压阀组成压差补偿型比例方向流量阀，其受控流量由输入电信号决定，与供油压力和负载压力的变化无关。一般定差减压阀的压差△p取1.0MPa。当压差确定后，比例方向阀合理的额定流量可根据阀的特性曲线按下述原则确定：实际通过比例方向阀的最大流量对应的输入信号应接近额定输入信号的90％；实际通过比例阀的最小流量对应的输入信号应超过比例方向阀的死区。这样做既可提高流量的分辨率，又可避免工作油缸出现爬行。

步进梁升降、平移油缸的最大流量分别为471.0L／min和84.4L／min，根据比例方向阀4WRZ系列控制特性曲线，选定流量合适的升降比例方向阀为4WRZ32W8-520-7X／6EG24N9K4／D3M； 再按控制特性曲线选定流量合适的平移比例方向阀为4W RZ16W6-100-7X／6EG24N9K4／D3M。

(2)进口压力补偿器的选型

进口压力补偿器通常采用二通和三通结构，其中二通使用较多，但该补偿器正常工作需要一个最低的控制压差，定差减压阀才能起到定差减压作用。当执行元件存在负向负载时(如本系统中加热炉速度控制回路中，油缸下降运行时)，压力补偿器阀芯趋向于全开位置，其功能就会丧失。为解决这一问题，工程中采用图3所示起背压作用的平衡阀(如FD等系列)，可以实现比例阀阀口的压差不随负载的波动而改变。

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