【導(dǎo)讀】OriginalAbstract

　　

【正文】 臺(tái)設(shè)備一般采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 隨著維修行業(yè)的不斷擴(kuò)大 ，以及自動(dòng)化水平的進(jìn)一步發(fā)展，為減輕維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使得方便維修，并且能夠更好的提高汽車(chē)維修的工作效率，以及汽車(chē)維修的服務(wù)質(zhì)量，所以對(duì)液壓升降平臺(tái)的自動(dòng)化要求也在不斷提高。當(dāng)前為滿足汽車(chē)維修所要求的同步控制，升降平臺(tái)的升降系統(tǒng)主要是靠液壓系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制和驅(qū)動(dòng)的，但目前所擁有的升降平臺(tái)普遍存在著外漏、內(nèi)漏、壽命短、操作不靈活、同步運(yùn)行低等缺點(diǎn)。為了避免以上缺點(diǎn)，要求更加精確地保證液壓升降平臺(tái)的同步升降精度，現(xiàn)在大多數(shù)液壓同步升降平臺(tái)逐步淘汰了各種傳統(tǒng)的液壓閥，采用更為精確控制的新型電液伺服閥、電 液比例閥以及電液數(shù)字閥等來(lái)控制液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)同步精度高。由于電液比例閥具有形式種類多樣、容易組成使用電氣及計(jì)算機(jī)控制的各種機(jī)電液系統(tǒng)、控制精度高、安裝使用靈活以及抗污染能力強(qiáng)等多方面優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用領(lǐng)域日益拓寬。 當(dāng)前在汽車(chē)維修中所使用的液壓同步升降平臺(tái)在汽車(chē)的維修方面發(fā)揮著重要的作用，通過(guò)對(duì)同步升降平臺(tái)的各種液壓閥、液壓缸、液壓泵站的創(chuàng)新改進(jìn)，使得液壓同步升降平臺(tái)擁有運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、響應(yīng)速度快、同步精度高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)在汽車(chē)的維修與保養(yǎng)中起到至關(guān)重要的作用。 隨著液壓升降平臺(tái)在汽車(chē)維修行業(yè)的進(jìn)一步應(yīng)用和改進(jìn)創(chuàng) 新，在維修汽車(chē)的液壓升降平臺(tái)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)更多更復(fù)雜的功能，在平臺(tái)的結(jié)構(gòu)上，驅(qū)動(dòng)上，以及各種的控制系統(tǒng)上，都有了很大的改進(jìn)。當(dāng)前升降平臺(tái)的升降系統(tǒng)主要是靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)然不光靠液壓，還有柴油機(jī)電動(dòng)兩用旋轉(zhuǎn)式升降平臺(tái)，目前又出現(xiàn)了電瓶驅(qū)動(dòng)升降平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速具有更安全、更方便、低噪音等優(yōu)點(diǎn)。目前升降平臺(tái)普遍存在著外漏、內(nèi)漏、壽命短、操作不靈活、同步運(yùn)行低等缺點(diǎn)。為了避免以上缺點(diǎn)，要求更加精確地保證液壓升降平臺(tái)的同步升降精度，現(xiàn)在大多數(shù)液壓同步升降平臺(tái)逐步淘汰了各種傳統(tǒng)的液壓閥，采用更為精確控制的新型電 液伺服閥、電液比例閥以及電液數(shù)字閥等來(lái)控制液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)同步精度高。由于電液比例閥具有形式種類多樣、容易組成使用電氣及計(jì)算機(jī)控制的各種機(jī)電液系統(tǒng)、控制精度高、安裝使用靈活以及抗污染能力強(qiáng)等多方面優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用領(lǐng)域日益拓寬。 在我國(guó)，雖然對(duì)這種液壓升降同步平臺(tái)的研制、生產(chǎn)起步較晚，但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為了適應(yīng)我國(guó)在各領(lǐng)域所使用的液壓升降同步平臺(tái)發(fā)展的需求，走規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、集約化、產(chǎn)品配套化、實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液一體化技術(shù)在升降同步平臺(tái)上的應(yīng)用。液壓升降同步平臺(tái)的使用面、服務(wù)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，現(xiàn)正處于較快的發(fā)展 階段，現(xiàn)在液壓升降平臺(tái)的可靠性、安全性、操作方便和簡(jiǎn)單的直接性等方面都有較大提高，而且隨著電子計(jì)算機(jī)的普及和發(fā)展以及機(jī)、電、液一體化研究的進(jìn)展，國(guó)內(nèi)外各大公司競(jìng)相采用電腦 (電子 )操控系統(tǒng)，提高整機(jī)性能，減少整機(jī)液壓元件的使用，減小整機(jī)體積及重量，提高操控的靈敏度以及同步精度。特別是各生產(chǎn)廠家積極引進(jìn)和消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)新品種，提高產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量水平，液壓升降同步平臺(tái)已有部分達(dá)到或接近國(guó)際同類產(chǎn)品的水平。 當(dāng)前在汽車(chē)維修中所使用的液壓同步升降平臺(tái)在汽車(chē)的維修方面發(fā)揮著重要的作用，通過(guò)對(duì)同步升降平臺(tái)的各種液 壓閥、液壓缸、液壓泵站的創(chuàng)新改進(jìn)，使得液壓同步升降平臺(tái)擁有運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、響應(yīng)速度快、同步精度高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于在我國(guó)汽車(chē)的維修與保養(yǎng)中起著不可替代的作用，應(yīng)用前景廣泛。所以，對(duì)該升降平臺(tái)的進(jìn)一步研究和改進(jìn)，優(yōu)化系統(tǒng)性能和結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改善，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)有著重要的意義。 該課題對(duì)液壓升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要采用理論的研究和設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的了解和研究，以及對(duì)現(xiàn)有控制的技術(shù)和更加深入的研究發(fā)展，在對(duì)液壓系統(tǒng)元件和進(jìn)一步了解和學(xué)習(xí)，結(jié)合液壓元件與現(xiàn)代化的自動(dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)的液壓控制元件，通過(guò)傳統(tǒng)元件和現(xiàn)有的高 技術(shù)控制元件的對(duì)比和綜合應(yīng)用，在傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，更為創(chuàng)新的研究和設(shè)計(jì)集機(jī)、電、液于一體的液壓控制系統(tǒng)，使得系統(tǒng)達(dá)到更為穩(wěn)定和快速優(yōu)點(diǎn)。 液壓升降平臺(tái)的系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)四輪汽車(chē)在受控高度升降范圍內(nèi)同步升降，安全可靠地控制實(shí)現(xiàn)兩前輪、兩后輪、兩左輪、兩右輪的同步升降，并保證同步升降的精度。該液壓升降系統(tǒng)還必須具有快的響應(yīng)速度，液壓傳動(dòng)裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，具有較大的功率質(zhì)量比，易于操縱與控制，省力方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，具有過(guò)載保護(hù)對(duì)于可靠性要求高的系統(tǒng)等優(yōu)良的技術(shù)性能，同時(shí)保證液壓升降同步平臺(tái)能在垂直方 向的任意位置上較長(zhǎng)時(shí)間 (如 60 min 或更長(zhǎng) ) 內(nèi)可靠地鎖定，系統(tǒng)能連續(xù)可靠地工作，系統(tǒng)高效節(jié)能、維護(hù)方便、造價(jià)低。為滿足液壓升降平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的同步升降，以及設(shè)計(jì)所要達(dá)到的功能要求，擬定該系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)的閉環(huán)控制，用來(lái)滿足液壓系統(tǒng)的同步精度和控制要求，用以實(shí)現(xiàn)使四輪汽車(chē)在受控高度升降范圍內(nèi)同步升降，安全可靠地控制實(shí)現(xiàn)兩前輪、兩后輪、兩左輪、兩右輪的同步升降，并保證同步升降的精度。 為滿足液壓系統(tǒng)的同步升降，該系統(tǒng)需要具有同步控制的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)同步控制。目前實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的同步運(yùn)行有佷多種控制 方法，主要采用機(jī)械同步法、泵或馬達(dá)并聯(lián)法、雙活塞桿缸串聯(lián)法、調(diào)速閥、同步器、同步控制閥回路、伺服機(jī)構(gòu)等等。 根據(jù)該設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備要求，為更好的實(shí)現(xiàn)汽車(chē)四輪的兩前輪、兩后輪、兩左輪、兩右輪的分別同步升降的靈活控制，此次設(shè)計(jì)擬采用四個(gè)液壓缸對(duì)其進(jìn)行各輪的部位實(shí)現(xiàn)各自靈活的升降控制。為實(shí)現(xiàn)更高的同步精度和更加靈活的控制，設(shè)計(jì)并沒(méi)有采用傳統(tǒng)的控制閥進(jìn)行控制，而是擬采用更加新型的電液比例控制閥來(lái)進(jìn)行控制。電液比例控制閥是介于普通液壓閥和電液伺服閥之間的一種液壓控制閥，并與電液伺服閥的功能相似，而且具有它特定的優(yōu)點(diǎn)。電 液比例閥是由比例電磁鐵取代普通液壓閥的調(diào)節(jié)和控制裝置而構(gòu)成的，它可以按給定的輸入電壓或電流信號(hào)連續(xù)地按比例、遠(yuǎn)距離地控制流體的方向、壓力和流量。合理的采用電液比例控制閥可以提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和精度，并簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。常用的比例閥可分為：比例壓力閥、比例流量閥和比例方向閥三種。 本次設(shè)計(jì)采用電液比例控制系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，通過(guò)傳感器的檢測(cè)，并通過(guò) plc 反饋給電液比例閥，控制電液比例閥的相應(yīng)開(kāi)口大小，用以實(shí)現(xiàn)各液壓缸能夠?qū)崿F(xiàn)同步升降的控制精度。為實(shí)現(xiàn)能夠保證液壓缸在工作時(shí)保證自鎖，液壓系統(tǒng)應(yīng)該在每個(gè)液壓缸的供 油系統(tǒng)采用液控單向閥進(jìn)行自鎖功能的實(shí)現(xiàn)，用以保證液壓升降平臺(tái)的安全問(wèn)題。為保證液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，液壓系統(tǒng)在液壓泵處需要安裝溢流閥，來(lái)保證給系統(tǒng)提供一定的安全壓力。為了系統(tǒng)的油液滿足系統(tǒng)運(yùn)行的液壓油的要求和質(zhì)量，液壓系統(tǒng)應(yīng)該在進(jìn)油口和出油口處安裝過(guò)濾器。為了滿足液壓系統(tǒng)能夠充分的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，系統(tǒng)中的液壓方向閥均采用電磁換向閥。為了更好的響應(yīng)節(jié)能問(wèn)題，可以在必要的情況使用蓄能器來(lái)代替電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵所提供的壓力，直接使用蓄能器來(lái)提供壓力滿足液壓缸的相關(guān)運(yùn)動(dòng)。 為了使液壓缸可以實(shí)現(xiàn)自鎖的功能，液壓系統(tǒng)中在每個(gè)液壓缸 下端都安裝了液控單向閥，液控單向閥可以實(shí)現(xiàn)單向自鎖，雙向通油液的功能。為了使液壓系統(tǒng)中滿足提供安全壓力，不致由于壓力突然變高而對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)造成不利影響甚至損壞某些液壓元件，所以采用溢流閥來(lái)用作安全閥防止液壓系統(tǒng)過(guò)載的保護(hù)。為了實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)自動(dòng)化，滿足系統(tǒng)同步運(yùn)行的更高精度，以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效率、快速響應(yīng)的要求，采用電液比例方向閥來(lái)高精度、響應(yīng)快的進(jìn)行系統(tǒng)的同步控制。傳統(tǒng)的換向閥大部分是手動(dòng)控制，這種控制比較機(jī)械，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。采用電磁換向閥，利用電磁鐵的吸合來(lái)控制閥的方向控制，實(shí)現(xiàn)油路的換向，更好的 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的效果。分流集流閥也稱同步閥，是集液壓分流閥、集流閥功能于一體的獨(dú)立液壓器件。分流集流閥的同步是速度同步，即當(dāng)兩油缸或多個(gè)油缸分別承受不同的負(fù)載時(shí)，分流集流閥通過(guò)內(nèi)部的壓力和流量敏感部件自動(dòng)調(diào)節(jié)，使油缸運(yùn)動(dòng)保持同步。分流集流閥主要應(yīng)用于液壓雙缸及多缸同步控制系統(tǒng)中。采用分流集流閥的同步控制液壓系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、設(shè)計(jì)、成套、調(diào)試和使用容易、可靠性強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn)，因而分流集流閥在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，所以在該處也將合理的采用分流集流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)液壓缸的同步控制。在液壓系統(tǒng)中，油液的清潔度 對(duì)液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，所以在泵的出油口和油箱的回油口都安裝了過(guò)濾器，以此來(lái)保證油液的清潔度，這是液壓系統(tǒng)回路中不可缺少的附件。在該系統(tǒng)中，由于重力的有利影響，在升降平臺(tái)下降的過(guò)程中，可以完全依靠重力的作用來(lái)提供動(dòng)力，在這里只需要對(duì)液控單向閥的遠(yuǎn)程控制閥口進(jìn)行壓力的提供，在重力的作用下，就可以使液控單向閥實(shí)現(xiàn)能夠下降的回油通路，由于該壓力不是佷大，這樣無(wú)需再用電機(jī)對(duì)油泵的驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)液控單向閥通油的壓力，可以直接采用蓄能器來(lái)提供該壓力，如此的處理，既簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的控制，而且可以更好的節(jié)約能量，避 免了電機(jī)的頻繁啟動(dòng)，可以有效地延長(zhǎng)了電機(jī)和泵的使用壽命，以及提高了整個(gè)液壓系統(tǒng)的使用效率，這也可以說(shuō)是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)。 液壓平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式主要是實(shí)現(xiàn)各個(gè)液壓缸的上升和下降，但在上升和下降過(guò)程中在起升階段會(huì)有一段的加速運(yùn)動(dòng)，等到加速到所要求的速度時(shí)，平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)一段的勻速運(yùn)動(dòng)，隨后減速停止。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，液壓升降平臺(tái)的外在負(fù)載主要由汽車(chē)的重力和平臺(tái)自身的自重組成。所以外在負(fù)載的大小相對(duì)來(lái)說(shuō)是穩(wěn)定不變的，只有在加速度階段時(shí)將會(huì)產(chǎn)生整個(gè)平臺(tái)運(yùn)行的最大負(fù)載。 液壓同步升降平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)多種多樣，有四輪移動(dòng) 式升降平臺(tái)，車(chē)載式升降平臺(tái)，固定式升降平臺(tái)，套缸式升降平臺(tái)，四柱式升降平臺(tái)，兩柱式升降平臺(tái)，剪叉式升降平臺(tái)等各種機(jī)械結(jié)構(gòu)，而且采用不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)不同升降方式，滿足不同的、特定的工作方式和工作環(huán)境。 此次設(shè)計(jì)的液壓升降同步平臺(tái)是為滿足在轎車(chē)維修行業(yè)中所使用的升降平臺(tái)。為考慮維修工人在汽車(chē)檢修時(shí)的方便和舒適，需要將汽車(chē)舉升一定的高度，而且此種使用工況，大部分要求液壓升降平臺(tái)是固定的，所以采用固定的液壓升降平臺(tái)。設(shè)計(jì)將四個(gè)液壓缸同時(shí)可以固定在地基上，為考慮液壓缸的本身特性和升降高度，可以在維修車(chē)間挖一個(gè)坑 式的地基，將四個(gè)液壓缸充分牢固的通過(guò)地腳螺栓固定在地基上。為了能夠?qū)ζ?chē)底盤(pán)的檢查與維修，液壓升降的平臺(tái)不可以設(shè)計(jì)為整個(gè)平板固定在四個(gè)液壓缸上的底架上，為考慮周全，本人設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)為可以滿足四輪放置，而中間中空的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，這樣不僅可以滿足維修的要求，而且還節(jié)省了一部分材料，并使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單美觀?？紤]到汽車(chē)如果有需要將車(chē)身整體脫離平臺(tái)而懸空的使用工況，例如檢修時(shí)需要將車(chē)輪卸下，或者需要換裝輪胎等等，都需要滿足整體車(chē)身的全部托起，為此，本次設(shè)計(jì)在兩個(gè)平板上各自設(shè)置了另一套升降裝置，以利于利用此升降裝置將汽車(chē)底 盤(pán)托起，實(shí)現(xiàn)車(chē)體的整體懸空。為考慮將汽車(chē)整體開(kāi)上平臺(tái)上，托起汽車(chē)的升降裝置固定與平板上，并且可以利用剪叉是結(jié)構(gòu)到達(dá)升降高低。采用此結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以在不需要托起汽車(chē)底盤(pán)時(shí)將此結(jié)構(gòu)縮回到平板內(nèi)部，使整體結(jié)構(gòu)美觀、實(shí)用。為滿足汽車(chē)在平臺(tái)上不打滑而平穩(wěn)的在平臺(tái)上放置，在平板上放置防滑板進(jìn)行防滑。 可編程控制器（ PLC）是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是繼承計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)裝置。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜， 可靠性強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單，易學(xué)易用等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此 PLC 已 在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地使用。 本設(shè)計(jì)是基于比例換向閥的液壓缸活塞桿位置控制系統(tǒng)，即利用 PLC 產(chǎn)生的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電液比例閥來(lái)控制液壓缸的準(zhǔn)確定位。位移傳感器將液壓缸活塞桿輸出的位移反饋信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，在 PLC 內(nèi)與給定的信號(hào)進(jìn)行比較，并按照設(shè)定的控制算法計(jì)算后輸出控制信號(hào)，經(jīng)過(guò) D/A 轉(zhuǎn)換為模擬電壓或者電流信號(hào)控制電液比例閥的閥芯位置，從而控制液壓缸內(nèi)流量的輸送，驅(qū)動(dòng)液壓缸，實(shí)現(xiàn)帶負(fù)載活塞的位置控制 ,整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)精確定位。