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淺談關(guān)于液壓伺服系統(tǒng)的研究
2024-09-30
淺談關(guān)于液壓伺服系統(tǒng)的研究
摘要:隨著液壓伺服控制技術(shù)的飛速發(fā)展,液壓伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛,隨之
液壓
伺服控制也出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn),基于此對于液壓伺服系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行研究,并進(jìn)一步探討液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和改造方向,以期能夠?qū)τ谙嚓P(guān)工作人員提供參考。
一、引言:
液壓控制技術(shù)是以流體力學(xué)、
液壓傳動
和液力傳動為基礎(chǔ),應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、模糊控制理論,將計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成傳感器技術(shù)應(yīng)用到液壓技術(shù)和電子技術(shù)中,為實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程自動化或生產(chǎn)現(xiàn)代化而發(fā)展起來的一門技術(shù),它廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè),在農(nóng)業(yè)、化工、輕紡、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造中都有廣泛的應(yīng)用,尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機(jī)電一體化的進(jìn)程不斷加快,技術(shù)裝各的工作精度、響應(yīng)速度和自動化程度的要求不斷提高,對液壓控制技術(shù)的要求也越來越高,文章基于此,首先分析了液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn),并進(jìn)一步探討了液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和改造方向。
二、液壓伺服控制系統(tǒng)原理:
目前以高壓液體作為驅(qū)動源的伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用十分的廣泛,液壓伺服控制具有以下優(yōu)點(diǎn):易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動的速度位移及力控制,驅(qū)動力、力矩和功率大,尺寸小重量輕,加速性能好,響應(yīng)速度快,控制精度高,穩(wěn)定性容易保證等。
液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn): (1)在系統(tǒng)的輸出和輸入之間存在反饋連接,從而組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋介質(zhì)可以是機(jī)械的,電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統(tǒng)的主反饋是負(fù)反饋,即反饋信號與輸入信號相反,兩者相比較得偏差信號控制液壓能源,輸入到液壓元件的能量,使其向減小偏差的方向移動,既以偏差來減小偏差!(3)系統(tǒng)的輸入信號的功率很小,而系統(tǒng)的輸出功率可以達(dá)到很大。因此它是一個功率放大裝置,功率放大所需的能量由
液壓
能源供給,供給能量的控制是根據(jù)伺服系統(tǒng)偏差大小自動進(jìn)行的。
綜上所述,
液壓
伺服控制系統(tǒng)的工作原理就是流體動力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號,再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統(tǒng)的能量,使系統(tǒng)向著減小偏差的方向變化,從而使系統(tǒng)的實(shí)際輸出與希望值相符。
在液壓伺服控制系統(tǒng)中,控制信號的形式有機(jī)液伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和氣液伺服系統(tǒng)。機(jī)液伺服系統(tǒng)中系統(tǒng)的給定、反饋和比較環(huán)節(jié)采用機(jī)械構(gòu)件,常用于飛機(jī)舵面操縱系統(tǒng)、汽車轉(zhuǎn)向裝置和液壓仿形機(jī)床及工程機(jī)械。但反饋機(jī)構(gòu)中的摩擦、間隙和慣性會對系統(tǒng)精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統(tǒng)中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計(jì)算機(jī),形成模擬伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)或數(shù)字模擬混合伺服系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度高、信號處理靈活和應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn),可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統(tǒng)。
三、液壓傳動帕優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):
液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用,是因?yàn)樗c機(jī)械傳動、電氣傳動相比,具有以下主要優(yōu)點(diǎn):
1、液壓傳動是由油路連接,借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機(jī)構(gòu),這是比機(jī)械傳動優(yōu)越的地方。例如,在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅(qū)動,以克服長驅(qū)動軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大,且容易布置。在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上已基本取代了老式的機(jī)械傳動,不僅操作方便,而且外形美觀大方。
2、
液壓傳動
裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動機(jī)的12%~13%。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的體積目前是發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的1/10,可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速,調(diào)速范圍可達(dá)1:2000,并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。
3、傳遞運(yùn)動均勻平穩(wěn),負(fù)載變化時速度較穩(wěn)定。因此,金屬切削機(jī)床中磨床的傳動現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動。液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù),使用安全、可靠,不會因過載而造成主件損壞:各液壓元件能同時自行潤滑,因此使用壽命長。液壓傳動容易實(shí)現(xiàn)自動化。借助于各種控制閥,特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時,能很容易的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán),而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。液壓元件己實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、和通用化,便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。
液壓傳動系統(tǒng)的主要缺點(diǎn):1液壓系統(tǒng)的漏油等因素,影響運(yùn)動的平穩(wěn)性和正確性,使液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比:2液壓傳動對油溫的變化比較敏感,溫度變化時,液體勃性變化引起運(yùn)動特性變化,使工作穩(wěn)定性受到影響,所以不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作:3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求,液壓元件制造和裝配精度要求比較高,加工工藝比較復(fù)雜。液壓傳動要求有單獨(dú)的能源,不像電源那樣使用方便。液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障不易檢查和排除。
總之,
液壓傳動
的優(yōu)點(diǎn)是主要的,隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高,有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服。
四、機(jī)床數(shù)控改造方向:
(一)加工精度。精度是機(jī)床必須保證的一項(xiàng)性能指標(biāo)。位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標(biāo)。為了保證有足夠的位置精度,一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)的大小,另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因?yàn)樵陂]環(huán)控制系統(tǒng)中,對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區(qū)分出來的,反饋檢測元件的精度對系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用。在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床、尤其是高精度或太中型數(shù)控機(jī)床時,必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當(dāng)量,一般要求比加工精度高一個數(shù)量級?傊,高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。
(二)先局部后整體。確定改造步驟時,應(yīng)把整個電氣設(shè)備部分改造先分成若干個子系統(tǒng)進(jìn)行,如數(shù)控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、主軸、進(jìn)給系統(tǒng)、面板控制與強(qiáng)電部分等,待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統(tǒng)工作中,應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作,然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作,做到先易后難、先局部后整體,有條不紊、循序漸進(jìn)。
(三)提高可靠性。數(shù)控機(jī)床是一種高精度、高效率的自動化設(shè)備,如果發(fā)生故障其損失就更大,所以提高數(shù)控機(jī)床的可靠性就顯得尤為重要。可靠度是評價可靠性的主要定量指標(biāo)之一,其定義為:產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率。對數(shù)控機(jī)床來說,它的規(guī)定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等,例如溫度、濕度、振動、電源、干擾強(qiáng)度和操作規(guī)程等。這里的功能主要指數(shù)控機(jī)床的使用功能,例如數(shù)控機(jī)床的各種機(jī)能,伺服性能等。
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