技術(shù)文章
Technical articles傳統(tǒng)的電液伺服控制系統(tǒng)在工作中能量損失較大,對(duì)介質(zhì)的污染非常敏感,制造精度要求很高且造價(jià)昂貴,出現(xiàn)故障時(shí)不易查找原因,管理維修費(fèi)用奇高,對(duì)溫度的變化也比較敏感。這些弊端極大限制了傳統(tǒng)系統(tǒng)的應(yīng)用和普及。近年來(lái),伺服比例控制、數(shù)字控制等技術(shù)取得了許多新成就,但大都沒有從根本上克服以上弊端。無(wú)閥電液伺服控制系統(tǒng)是近幾年在液壓技術(shù)界出現(xiàn)的一項(xiàng)技術(shù)革新成果,它克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)的某些缺陷,具有抗污染能力強(qiáng)、節(jié)能、造價(jià)低、可靠性高、安裝連接簡(jiǎn)便等顯著特點(diǎn)。
1.原理結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)系統(tǒng)主要是用電液伺服閥控制執(zhí)行元件來(lái)獲得伺服動(dòng)作,液壓泵輸出的液壓能要經(jīng)過(guò)繁瑣的電器、機(jī)械位移轉(zhuǎn)換,才能zui終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要達(dá)到的方向、位置、速度要求。由于電液伺服閥系高精密元件,對(duì)工作介質(zhì)的清潔度要求非??量蹋虼?,其制造成本和使用成本都很高。
圖46為無(wú)閥電液伺服系統(tǒng)原理框圖??梢钥闯觯簾o(wú)閥系統(tǒng)采用交流伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)雙向定量液壓泵,由于充分發(fā)揮了交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性而不用電液伺服閥,因此克服了電液伺服閥給伺服系統(tǒng)帶來(lái)的許多弊端,其制造成本和使用成本均大幅度下降,而且還可以很方便地將電動(dòng)機(jī)、液壓泵、油箱、執(zhí)行元件、位置傳感元件集為一體,組成無(wú)閥電液伺服控制裝置直接使用(見圖47)。由于交流伺服電動(dòng)機(jī)可以直接實(shí)現(xiàn)變速、變向、限轉(zhuǎn)矩,因此,無(wú)閥裝置可以很方便地改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向、速度。閉環(huán)系統(tǒng)中,位置控制采用位移傳感器進(jìn)行反饋,控制精度可以得到有效保證。交流伺服電動(dòng)機(jī)可以很方便地實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制,因此,在自動(dòng)控制方面,無(wú)閥系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。通過(guò)改變控制程序,無(wú)閥裝置可以很方便地得到正弦波、方波等特殊運(yùn)動(dòng)形式。
2.技術(shù)性能及應(yīng)用
為說(shuō)明無(wú)閥系統(tǒng)的技術(shù)性能,將傳統(tǒng)與無(wú)閥兩種電液伺服系統(tǒng)列表對(duì)比,詳情見下表。
傳統(tǒng)系統(tǒng)與無(wú)閥系統(tǒng)性能對(duì)比
性 能 | 傳 統(tǒng) 系 統(tǒng) | 無(wú) 閥 系 統(tǒng) |
效率 | 10%~20% | 85%~95% |
精度 | 高 | 一般 |
輸入功率 | 1 | 1/2~1/10 |
質(zhì)量 | 1 | 1/2~1/5 |
所占空間 | 1 | 1/8~1/10 |
介質(zhì)容積 | 1 | 1/20 |
介質(zhì)清潔度 | 14/11(15/12) | 17/14(18/15) |
頻率響應(yīng) | 10~300Hz | 5Hz以下 |
制造精度 | *精度,需單件配件 | 一般 |
制造與使用 | 成本高 | 簡(jiǎn)單,成本適中 |
環(huán)保 | 噪聲大,廢油處理困難 | 噪聲小,廢油少易處理 |
從上表中不難看出,傳統(tǒng)系統(tǒng)在控制精度、頻率響應(yīng)兩方面有著明顯優(yōu)勢(shì),但在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中,2~5Hz的頻響則*可以滿足大多數(shù)伺服系統(tǒng)要求。在控制精度方面,傳統(tǒng)系統(tǒng)要獲得高控制精度,只有選用零重疊(零開口)特性的伺服閥才可使系統(tǒng)獲得滿意的精度和穩(wěn)定性。實(shí)際上,無(wú)閥系統(tǒng)在負(fù)載較為穩(wěn)定的場(chǎng)合,通過(guò)對(duì)控制參數(shù)的合理調(diào)整,也可以實(shí)現(xiàn)較高控制精度。在其他方面,由于無(wú)閥系統(tǒng)具有、節(jié)能、小型集成化、操作安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái),無(wú)閥系統(tǒng)在國(guó)外生產(chǎn)的多種設(shè)備和生產(chǎn)裝置上得到成功應(yīng)用。根據(jù)無(wú)閥系統(tǒng)的特點(diǎn),在船舶舵機(jī)控制、連鑄熔鋼流量控制(結(jié)晶器液面控制)、閥門控制、六自由度仿真平臺(tái)(模擬系統(tǒng))、液壓機(jī)器人(機(jī)械手)、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、液壓沖鍛設(shè)備(多缸同步系統(tǒng))、工程機(jī)械液壓控制系統(tǒng)等幾個(gè)方面,無(wú)閥系統(tǒng)可獲得滿意的使用效果。
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