PWM液压阀在隧道掘进机推进液压系统中的应用

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    隧道掘进机（T B M）作业环境恶劣，掘进过程中操作人员不仅要根据岩层变化选择不同的掘进速度，还要进行必要的横向与纵向位置调整。上述特殊工况，要求其推进液压系统性能可靠、动作精准。为满足这一要求，在隧道掘进机中多采用控制精度很高的PWM液压阀（又称高速开关阀）对推进液压缸进行控制。
  1.PWM液压阀的特性
PWM液压阀由脉冲调制器进行控制。脉冲调制器的原理如图1所示。图1a中的U 为经计算机计算后输出的控制信号，V 为计算机输出的另一系列作为载波信号的锯齿波信号。脉宽调制器将输入的锯齿波信号与输入的控制信号比较后，转换为时间周期为T 的脉宽调制信号。如果在某一时刻U值大于V值，则输出高电平，否则输出低电平。根据这一原理，得到图1b中所示一系列控制指令信号。
   上式表明，PWM液压阀的流量q与脉宽占空比τ 成正比。脉宽占空比τ 越大，通过PWM液压阀进入推进液压缸的平均流量越大，推进液压缸的运动速度就越快。计算机根据控制要求发出相应的脉宽调整信号，控制PWM液压阀开启或关闭，便可调整推进液压缸液压油流量的大小和流向。
通过以上分析可以知道，隧道掘进机推进系统中液压缸控制主要有以下3个特点：一是系统设计柔性较高，控制管路较少，制造和维护费用较低，运行可靠；二是利用各监测传感器检测执行元件位置信号，可在人机界面上反映设备的实时工况，便于操作；三是控制精度很高，并可对因系统温度、压力、负载、内泄等引起的速度、位移变化自动进行补偿。