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PWM液壓閥在隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用

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    隧道掘進(jìn)機(jī)（T B M）作業(yè)環(huán)境惡劣，掘進(jìn)過程中操作人員不僅要根據(jù)巖層變化選擇不同的掘進(jìn)速度，還要進(jìn)行必要的橫向與縱向位置調(diào)整。上述特殊工況，要求其推進(jìn)液壓系統(tǒng)性能可靠、動作精準(zhǔn)。為滿足這一要求，在隧道掘進(jìn)機(jī)中多采用控制精度很高的PWM液壓閥（又稱高速開關(guān)閥）對推進(jìn)液壓缸進(jìn)行控制。
  1.PWM液壓閥的特性
PWM液壓閥由脈沖調(diào)制器進(jìn)行控制。脈沖調(diào)制器的原理如圖1所示。圖1a中的U 為經(jīng)計算機(jī)計算后輸出的控制信號，V 為計算機(jī)輸出的另一系列作為載波信號的鋸齒波信號。脈寬調(diào)制器將輸入的鋸齒波信號與輸入的控制信號比較后，轉(zhuǎn)換為時間周期為T 的脈寬調(diào)制信號。如果在某一時刻U值大于V值，則輸出高電平，否則輸出低電平。根據(jù)這一原理，得到圖1b中所示一系列控制指令信號。
   上式表明，PWM液壓閥的流量q與脈寬占空比τ 成正比。脈寬占空比τ 越大，通過PWM液壓閥進(jìn)入推進(jìn)液壓缸的平均流量越大，推進(jìn)液壓缸的運動速度就越快。計算機(jī)根據(jù)控制要求發(fā)出相應(yīng)的脈寬調(diào)整信號，控制PWM液壓閥開啟或關(guān)閉，便可調(diào)整推進(jìn)液壓缸液壓油流量的大小和流向。
通過以上分析可以知道，隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)中液壓缸控制主要有以下3個特點：一是系統(tǒng)設(shè)計柔性較高，控制管路較少，制造和維護(hù)費用較低，運行可靠；二是利用各監(jiān)測傳感器檢測執(zhí)行元件位置信號，可在人機(jī)界面上反映設(shè)備的實時工況，便于操作；三是控制精度很高，并可對因系統(tǒng)溫度、壓力、負(fù)載、內(nèi)泄等引起的速度、位移變化自動進(jìn)行補(bǔ)償。