AUTOMATION STUDIO助力随车吊：比例换向与流量控制的智能集成解决方案

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核心应用：随车起重机的智能液压机构

本文档详细介绍了一种应用于随车起重机（随车吊）的液压回路方案，该方案利用比例换向控制和比例流量调速，实现了对起重机主要动作（如左右回转、吊臂变幅、升降、伸缩臂伸出缩回、卷扬升降）的精确控制。此方案的核心在于使用VP先导比例减压阀驱动REC比例流量调速阀，并结合CP3负载腔压力补偿阀，在保证所需流量的同时，优化了系统效率。 AUTOMATION STUDIO LIVE MANIFOLD 软件在其中扮演了至关重要的角色，它不仅帮助我们理解和模拟这一复杂回路，更能让用户直观地看到其带来的效率提升和性能优势。

回路方案详解与 AUTOMATION STUDIO 的价值：

该液压回路巧妙地整合了多种控制技术，以实现高效、精确的随车吊动作控制：

1. 动力源与流量分配：
   • 核心动力： 系统采用单个泵作为主要动力来源。
   • 关键组件：
     • REC比例流量调速阀： 这是实现行走/回转/升降等主要动作速度比例调节的核心。
     • VP先导比例减压阀： 负责驱动REC比例流量调速阀，根据输入信号精确控制提供给REC的先导压力。
     • CP3负载腔压力补偿阀： 这是一个关键的逻辑元件，它接收来自REC阀（或更准确地说，是REC阀通过CH梭阀网络传递过来的）的负载压力信息，并据此调整其旁通口的开度。
     • CH梭阀（此处原文提及CH梭阀，但根据上下文和CP3的描述，此处应为负载传感信号的传递机制，为简化，我们将其理解为负载压力信号的引导）： 用于将工作阀门的负载压力传递给CP3的弹簧侧。
2. 工作流程解析：
   • 多路阀中位（待机）状态：
     • 此时，VP减压阀处于失电状态。
     • 泵提供的压力直接通过IN口作用于CP3压力补偿阀的底部。
     • 由于CP3负载腔压力（弹簧侧）低于12Bar，CP3的旁通口保持打开状态。
     • 结果： 泵的全部流量经CP3旁通口直接流回油箱。此状态下，CP3的功能等同于一个旁通阀，实现了对泵在待机状态下的卸载，降低了无效能耗和发热。
     • AUTOMATION STUDIO 的价值： 软件可以模拟这一“低功耗”待机状态，用户能直观看到泵的压力和流量如何被CP3旁通，清晰理解待机时的能量损失最小化原理。
   • 多路阀某换向阀工作时：
     • 启动减压与调速： VP减压阀得电，并根据输入信号精确控制其输出压力。
     • 流量控制： 泵的压力经过VP减压阀，然后去驱动REC比例流量调速阀的先导口。VP减压阀输出的先导压力会调节REC流量调速阀滑阀的开口，从而实现行走马达（或其他执行器）速度的比例调节。
     • 负载压力补偿： 调节VP减压阀的压力同时作用于CP3的弹簧侧。CP3接收到的负载压力信息，会按比例地减小旁通口BP的开度。
     • 核心目的： 保证执行器（如行走马达）获得其所需的流量。多余的流量则通过CP3的旁通口溢出。
     • ** AUTOMATION STUDIO 的价值：** 这是软件模拟能力最能体现其价值的环节。
       • 动态模拟： 我们可以模拟一个比例阀被驱动，观察VP减压阀的输出压力如何随输入信号变化；REC流量阀的滑阀开度如何随先导压力变化；以及CP3如何根据REC传递过来的负载压力（通过CH梭阀网络）动态调整其旁通口的开度。
       • 性能可视化： 用户可以直接看到不同输入信号下，行走马达的转速变化、吊臂的变幅速度等。同时，能直观地观察CP3如何通过调整旁通流量来精确匹配执行器所需的流量，并最大限度地减少系统能量损失，从而降低发热。
       • 参数优化： 通过在软件中反复调整VP减压阀的比例增益、CP3的弹簧预载以及REC阀的特性曲线，用户可以快速找到最优化的控制参数，实现最高的效率和最精准的动作控制。
   • 负载传感流量控制的特性：
     • 与定值一次流量控制的相似之处： 无论泵的转速、工作压力或支路所需流量如何变化，该回路都能提供最大调节流量（或按比例调节）。
     • 与定值一次流量控制的不同之处（优势）： 压力补偿回路由于没有不必要的流量在无载回路（例如，当系统压力低于设定值时）被旁通，因此回路的温升较低，并且在无载时的功耗也更小。
     • AUTOMATION STUDIO 的价值： 软件模拟可以清晰地对比不同控制策略（如无补偿 vs. 压力补偿）下的系统温升和能耗。用户可以直观看到，在负载变化时，集成压力补偿的系统如何保持稳定输出，并显著降低不必要的能量消耗。

总结优势：

通过这种集成化的液压控制方案，并借助 AUTOMATION STUDIO LIVE MANIFOLD 软件的模拟与设计能力，我们实现了：

• 高精度控制： 精确调节行走速度、转向和起重动作，提升操作精度和安全性。
• 高效率与节能： 通过负载压力补偿和待机卸载，显著降低能量消耗和液压油发热。
• 系统集成与成本降低： 采用集成的阀块和单个泵，简化了系统设计，减少了阀件数量，从而降低了整体成本。
• 设计验证的加速： 在虚拟环境中完成大部分设计、模拟和参数优化，极大缩短了开发周期，降低了对物理样机的依赖。
• 直观的理解与易用性： 软件的可视化模拟让复杂液压系统的内部工作原理变得直观易懂，方便用户理解、调试和维护。