伺服壓機(jī)控制系統(tǒng)是基于液壓傳動(dòng)和自動(dòng)控制理論的自動(dòng)控制系統(tǒng)。近年來,隨著自動(dòng)控制的發(fā)展,無論是電氣還是伺服液壓系統(tǒng)于所有工業(yè)部門,并廣為人知。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、出力大、剛性好、響應(yīng)快、精度高等特點(diǎn),在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。
總結(jié)了液壓伺服控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。與機(jī)電伺服系統(tǒng)和氣動(dòng)伺服系統(tǒng)相比,液壓伺服系統(tǒng)具有以下突出特點(diǎn),成為采用液壓系統(tǒng)而不采用其他控制系統(tǒng)的主要原因:
1.在相同功率的控制系統(tǒng)中,液壓系統(tǒng)體積小,重量輕。這是因?yàn)閷?duì)于機(jī)電元件,如電機(jī),由于激磁材料飽和的限制,單位重量設(shè)備的輸出功率相對(duì)較小。通過提高系統(tǒng)的壓力,液壓系統(tǒng)可以提高輸出功率,此時(shí)只受機(jī)械強(qiáng)度和密封技術(shù)的限制。一般情況下,發(fā)電機(jī)和電機(jī)的功率比只有168W/N,而液壓泵和液壓電機(jī)的功率-重量比是機(jī)電元件的10倍。應(yīng)用于航空.航天技術(shù)領(lǐng)域的液壓馬達(dá)為675W/N。直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置更加懸殊。
這一特點(diǎn),在很多情況下,采用液壓伺服而不是其他伺服系統(tǒng)的重要原因,也是直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)中多用液壓系統(tǒng)的重要原因。
2.扭矩慣量比大。
一般旋轉(zhuǎn)式液壓馬達(dá)的扭矩慣量是同容量電機(jī)的10-20倍,一般液壓馬達(dá)是61x10nm/kgm2。扭矩慣量比大,意味著液壓系統(tǒng)可以產(chǎn)生較大的加速度,也意味著時(shí)間常數(shù)小,響應(yīng)速度快,動(dòng)態(tài)性能優(yōu)異。由于液壓馬達(dá)或電機(jī)消耗的功率一部分是為了克服負(fù)載,另一部分是為了加速液壓馬達(dá)或電機(jī)本身的轉(zhuǎn)子。因此,執(zhí)行元件能否產(chǎn)生預(yù)期的加速度,能否給負(fù)載足夠的實(shí)際功率,主要受其扭矩慣量比的限制。
這一特點(diǎn)也是很多場(chǎng)合采用液壓系統(tǒng)而非其它控制系統(tǒng)的重要原因。
三、伺服壓機(jī)液壓馬達(dá)調(diào)速范圍廣。
所謂調(diào)速范圍寬,是指電機(jī)的**最小平穩(wěn)轉(zhuǎn)速僅比。液壓伺服電機(jī)的調(diào)速范圍一般在400左右,好的幾千。通過良好的回路設(shè)計(jì),閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍更廣。這一指標(biāo)也是液壓伺服系統(tǒng)的主要原因。比如在跟蹤導(dǎo)彈、衛(wèi)星等飛機(jī)的雷達(dá)、光學(xué)跟蹤裝置中,在導(dǎo)彈起飛初期,視場(chǎng)半徑很小,需要很大的跟蹤角速度。進(jìn)入軌道后,視場(chǎng)半徑變小,需要跟蹤的角速度很小,所以需要系統(tǒng)的整個(gè)跟蹤范圍很大。因此,液壓伺服系統(tǒng)具有良好的調(diào)速變化性能,是其他控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。
液壓伺服系統(tǒng)容易通過液壓缸實(shí)現(xiàn)大功率直線伺服驅(qū)動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如果采用以電機(jī)為執(zhí)行元件的機(jī)電系統(tǒng),需要通過齒輪齒條等裝置將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng),使結(jié)構(gòu)邊緣復(fù)雜,傳動(dòng)鏈間隙會(huì)帶來很多問題;如果使用直線電機(jī),體積和重量會(huì)大大增加。
就力量-質(zhì)量比而言,支流直線電機(jī)的力量-質(zhì)量比為130N/Kg,而直線液壓電機(jī)(油缸)的力量-質(zhì)量比為13000N/Kg,是電機(jī)元件的100倍。因此,在負(fù)載要求直線運(yùn)動(dòng)的伺服系統(tǒng)中,液壓系統(tǒng)比機(jī)電系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
四、伺服壓機(jī)液壓伺服剛度較大。
如果不使用液壓系統(tǒng),在大的后坐力或沖擊振動(dòng)下,可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的變形或損壞。為了保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,必須采用液壓伺服系統(tǒng)技術(shù)。因?yàn)橐簤焊卓梢匝b有溢流閥,所以在大的振動(dòng)和沖擊下可以起到溢流作用,保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。