1、第七章 液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.1 液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟7.2 液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例 7.3 液壓能源的選擇本章介紹1系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述方法和步驟： 1）頻率法設(shè)計(jì)系統(tǒng)（試探法） 2）需校核是否滿(mǎn)足全部性能指標(biāo) 3）校正：調(diào)整參數(shù)或改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4）重復(fù)，直至滿(mǎn)足要求2 1）明確設(shè)計(jì)要求 2）擬定控制方案，畫(huà)出系統(tǒng)原理圖 3）靜態(tài)計(jì)算：確定動(dòng)力元件參數(shù)，選擇系統(tǒng)的組成元件 4）動(dòng)態(tài)計(jì)算：確定系統(tǒng)組成元件的動(dòng)態(tài)特性，畫(huà)出系統(tǒng)的方塊圖，計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)特性和靜態(tài)精度 5）校驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)，需要時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正 6）選擇液壓能源 上述過(guò)程是交叉反復(fù)進(jìn)行的，直至滿(mǎn)意7.1 液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟3一

2、、明確設(shè)計(jì)要求 1）明確被控制量是什么？位置？速度？力？恒值？隨動(dòng)？ 2）明確負(fù)載特性。 負(fù)載類(lèi)型、大小和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定最大位移、速度、加速度、功率等 3）控制精度的要求。穩(wěn)態(tài)誤差，靜差 4）動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求： 相對(duì)穩(wěn)定性（相位裕量、幅值裕量、諧振峰值、超調(diào)量） 相應(yīng)的快速性（穿越頻率、頻寬、上升時(shí)間、調(diào)整時(shí)間） 5）明確工作環(huán)境：溫度、濕度、沖擊、振動(dòng)、噪聲、干擾等 6）其它：尺寸、重量、可靠性、壽命、成本4二、擬定控制方案，畫(huà)出系統(tǒng)原理圖 1）開(kāi)環(huán)（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、控制精度不高）？閉環(huán)（對(duì)外界干擾敏感，控制精度高）？ 2）閥控（響應(yīng)快、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不考慮效率、發(fā)熱量和參數(shù)大范圍變化的

3、小功率系統(tǒng)）？泵控（反之）？ 3）液壓缸（直線(xiàn)、行程小、出力大）？馬達(dá)？ 4）機(jī)液？電液？ 繪制系統(tǒng)職能方塊圖（原理滿(mǎn)足要求否？輸入信號(hào)（模擬？數(shù)字？）？反饋信號(hào)（電流？電壓？）？反饋傳感器？）5三、確定液壓動(dòng)力元件參數(shù)，選擇系統(tǒng)元件 供油壓力、執(zhí)行元件尺寸（Ap、Dm、Q0、i）（一）供油壓力的選擇 1） 高：減小重量和尺寸，減小可壓縮性的影響，但，Ap，Dm的減小不利于h的提高 2） 低（常用）：降低成本，減小泄漏、能量損失、溫升，延長(zhǎng)壽命、噪聲小、易維護(hù) 3） 一般：2.514MPa，軍用：2132MPa（二）液壓執(zhí)行元件主要規(guī)格尺寸和伺服閥空載流量的確定 1）按負(fù)載匹配確定 圖解法、解

4、析法 系統(tǒng)效率高，大功率系統(tǒng) 2）按Fmax和Vmax確定 認(rèn)為Fmax和Vmax同時(shí)出現(xiàn)，PL=2Ps/3，Q0=/3ApVmax（較保守，功率儲(chǔ)備大） 也可用Fmax-Ap，Pmax/ Vmax -Q0（取大者） 3）按固有頻率 h（要求頻寬的510倍）-Ap（較保守，功率儲(chǔ)備大）6（三）伺服閥的選擇 流量留15%30的余量（根據(jù)系統(tǒng)的快速性要求） 另外，選閥時(shí)需考慮： 1）流量增益的線(xiàn)性要好，壓力靈敏度要大（力控制時(shí)小好） 2）不靈敏度、溫度、壓力零漂盡量小，泄露較小 3）sv （35）h（低：限制響應(yīng)特性；高：損壞抗干擾能力） 4）其它（對(duì)污染的敏感性，是否加顫振、可靠性，價(jià)格）（四）

5、其它 反饋傳感器、偏差檢測(cè)器、交流誤差放大器、解調(diào)器、直流功率放大器 注意：反饋傳感器、偏差檢測(cè)器的精度、線(xiàn)性度、測(cè)量范圍、測(cè)量速度等要滿(mǎn)足要求7四、動(dòng)態(tài)計(jì)算 1）確定各組成元件的動(dòng)態(tài)特性（傳遞函數(shù)、頻率特性），畫(huà)出系統(tǒng)方塊圖，求出傳遞函數(shù) 2）由穩(wěn)定性確定開(kāi)環(huán)放大系數(shù)和放大器增益 3）由開(kāi)環(huán)頻率特性畫(huà)出閉環(huán)特性，確定系統(tǒng)頻寬等參數(shù) 4）根據(jù)開(kāi)環(huán)增益計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差五、檢驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)，需要時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正8第七章 液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.1 液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟7.2 液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例 7.3 液壓能源的選擇本章介紹9第七章 液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.1 液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟7.2 液

6、壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例 7.3 液壓能源的選擇本章介紹10一、對(duì)液壓能源的要求 P、Q 1）保證油液的清潔度 a) 80%的故障由于油液污染造成 b) 一般，10m的過(guò)濾器，要求高的：5m 2）防止空氣進(jìn)入（工作不穩(wěn)定，快速性降低） 一般空氣含量23%，通常采用加壓油箱（1.5bar） 3）保持油溫恒定 a) 溫度過(guò)高，元件壽命降低；油溫變化大，伺服閥的零漂大 b) 一般：3545C 4）保持油源壓力穩(wěn)定，減小油源壓力波動(dòng)（加蓄能器）11二、液壓能源的形式 一般為恒壓式 1）定量泵+溢流閥（P158圖7-17） a) 輸出壓力由溢流閥調(diào)定并保持恒定 b) 輸出壓力與負(fù)載流量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系取決于溢流

7、閥的動(dòng)態(tài)特性 特點(diǎn)： a) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、壓力波動(dòng)小 b) Q泵=Qf（如果允許供油壓力有些波動(dòng)，且峰值流量持續(xù)時(shí)間短，可選用蓄能器） c）適用于小功率系統(tǒng) 缺點(diǎn)： 效率低，溫升大 2）定量泵+蓄能器+卸荷閥（P158圖7-18） a) 輸出壓力變動(dòng)范圍由壓力繼電器和電磁溢流閥控制 b) 系統(tǒng)壓力由蓄能器保持特點(diǎn)： a) 泵有一定的卸荷時(shí)間，供油壓力允許在一定范圍內(nèi)變動(dòng) b) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量損失小、效率高123）恒壓變量泵（P159圖7-19） 變量泵+恒壓控制變量機(jī)構(gòu)（恒壓閥（調(diào)定泵輸出壓力）+變量活塞） 特點(diǎn)： a) 通過(guò)改變流量保持恒定輸出壓力 b) 輸出流量取決于系統(tǒng)的需要 c) 效率高，適用于高壓、大流量系統(tǒng)；以及流量變化大，間歇工作的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)： 系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，重量輕缺點(diǎn)： a) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變量機(jī)構(gòu)慣性大，響應(yīng)不如溢流閥快 b) 常配有蓄能器，以滿(mǎn)足峰