摘要：介紹一種節(jié)能閥控型電液伺服系統(tǒng)，并對液壓系統(tǒng)中的各主要部件技術(shù)的應(yīng)用研究作了分析，實(shí)驗(yàn)表明表文提出的技術(shù)實(shí)施方案是可行的。 關(guān)鍵詞；節(jié)能；閥控；電液伺服系統(tǒng) 1 前言 隨著工程應(yīng)用和科技的發(fā)展，一些快響應(yīng)、高精度的電液伺服控制技術(shù)已開始在不少軍用及民品的行走機(jī)械上應(yīng)用，這就要求液壓系統(tǒng)具有小型化、節(jié)能和抗污染的能力。因此，液壓系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的難度加大，由于閥控型電液伺服系統(tǒng)效率低、液壓功率損失大，這對油箱和冷卻技術(shù)來說要滿足上述要求是很困難的。 本文按系統(tǒng)總體優(yōu)化并滿足工程應(yīng)用的技術(shù)要求．對閥控型電液伺服系統(tǒng)的節(jié)能液壓源、雙通道風(fēng)冷冷卻器、低壓密封油箱、快響應(yīng)電液伺服液壓馬達(dá)等各主要部件技術(shù)及位置閉環(huán)控制的應(yīng)用研究成果進(jìn)行簡述。液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。 節(jié)能主要是以液壓系統(tǒng)無效功率損失的減少和原動機(jī)額定功率的減小來評定的 對以慣性負(fù)載為主的閥控型電液伺服系統(tǒng)而言，要實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，可行的技術(shù)措施是提高液壓源與負(fù)載特性的匹配效率，即在保證實(shí)現(xiàn)控制功能所必需的閥壓降Pv的前提下．盡量減小壓力過剩。圖2為節(jié)能液壓源的流量Qs壓力ps特性曲線。 [align=center] 圖1 液壓系統(tǒng)原理圖[/align] 2 節(jié)能液壓源 研究結(jié)果表明，與恒壓變量泵液壓源（圖2中的豎虛線）相比，不同負(fù)載工況下節(jié)能液壓源可使闋壓降pv 變化很小，減小閥降功率損失Ar（圖2中的三角形面積）。一般可達(dá)25%～35%，同時由于最大功率也減小，可降低電機(jī)額定功率30%～40%。本設(shè)計(jì)中原動機(jī)由30kW 減小到18.5 kW，節(jié)能約38%。圖2的特性曲線是以Rexroth公司A1OVSO45DFLR型變量泵來實(shí)現(xiàn)的啪，它表明液壓源既達(dá)到了節(jié)能的目的，又可使流量增益變化很小，從而減小電液伺服控制系統(tǒng)的非線性。 [align=center] 圖2 節(jié)能液壓源與負(fù)載特性的匹配[/align] 3 雙通道風(fēng)冷冷卻器 由于閥控型電液伺服系統(tǒng)是基于節(jié)流作用，即壓力損失來調(diào)節(jié)流量的，因此閥降功率損失大，油溫會很快上升 為保證電液伺服系統(tǒng)的工作性能要求，必須對油液進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。根據(jù)行走機(jī)械的工作環(huán)境狀況，采用高效板翅式風(fēng)冷冷卻器對油溫進(jìn)行冷卻考慮到雙通道位置閉環(huán)電液伺服系統(tǒng)工作處于零速工況時，系統(tǒng)基本無工作回油流量，而只有泵、馬達(dá)的泄油流量。實(shí)驗(yàn)研究表明，如果長時間連續(xù)工作在零速工況下而只對主回油冷卻，在25分鐘內(nèi)泵體溫度可達(dá)到90℃，而且還會繼續(xù)增高，從而使液壓系統(tǒng)的工作條件惡化 為使零速工況的油溫不超過工作允許的上限，保證電液伺服系統(tǒng)可靠工作．采用雙通道風(fēng)冷冷卻器對主回油流量和泄油流量同時進(jìn)行冷卻。 4 低壓密封油箱 為達(dá)到體積小、抗污染的目的，液壓系統(tǒng)采用低壓全密封小油箱 由于行走機(jī)械上皆有氣動剎車系統(tǒng)．具有0．5～0．7 MPa的氣源，通過高精度低壓減壓閥使油箱內(nèi)保持0．02～0．025 MPa的氣壓，這樣既保證在野外各種環(huán)境下對泵的充分供油，又防止塵土進(jìn)入油箱，提高了抗污染能力 油箱容量，按行走設(shè)備的液壓系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)．一般取泵源1分鐘的輸液量。本系統(tǒng)泵源額定流量為68L/min．而油箱體積只有16L，油液容量12 L．僅占一般設(shè)計(jì)要求的18%，從而實(shí)現(xiàn)了油箱體積的小型化和減輕重量。 5 高頻響電液伺服液壓馬達(dá) 2個高頻響電液伺服液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)以A2F1 6和A2F28型2個液壓馬達(dá)為基型，通過改裝馬達(dá)的后蓋．使之兼作電液伺服闊的連接板而成。提高閥控馬達(dá)開環(huán)頻寬的準(zhǔn)則是使連接板中伺服閥至馬達(dá)柱塞腔的體積很小。實(shí)驗(yàn)證明，帶上慣性負(fù)載的電液伺服閥控馬達(dá)的-90[sup]o[/sup]。頻寬可達(dá)13～20 Hz 。 6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 自驗(yàn)證上述總體設(shè)計(jì)的可行性．在研制了其各主要部件并組成的電液伺服系統(tǒng)后，對液壓系統(tǒng)和電液伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行了綜合性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用節(jié)能液壓源及冷卻技術(shù)后，泵體及馬達(dá)體平均溫度比環(huán)境溫度高30℃ ；油箱平均溫度在一般工況下比環(huán)境溫度高20℃。因此，當(dāng)環(huán)境溫度低于45℃時，該系統(tǒng)可正常工作。圖3是電液伺服控制系統(tǒng)采用前饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)控制策略進(jìn)行跟蹤控制的實(shí)驗(yàn)瞌線 跟蹤過程中，液壓系統(tǒng)節(jié)能，電液伺服系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，跟蹤精度達(dá)0．21%。 [align=center] 圖3 前饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)跟蹤控制試驗(yàn)曲線[/align] 7 結(jié)束語 本文對閥控型電灌伺服系統(tǒng)的工程應(yīng)用進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：節(jié)能液壓源既能保證和提高性能，又達(dá)到高效節(jié)能；雙通道風(fēng)冷冷卻器保證了在各種工況下電液伺服系統(tǒng)正常工作時對油溫的要求；低壓密封油箱技術(shù)保證了在野外各種環(huán)境下對泵的充分供油．并能防止塵土進(jìn)入油箱，提高了系統(tǒng)的抗污染能力；節(jié)能液壓源的高效節(jié)能．不僅減輕了系統(tǒng)冷卻的負(fù)擔(dān)，還使液壓系統(tǒng)小型化、輕量化，這對于空間上和重量上要求嚴(yán)格的行走機(jī)械而言，為主機(jī)的總體優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件：本系統(tǒng)工作穩(wěn)定、節(jié)能．也滿足了高精度閉環(huán)跟蹤控制的要求。 參考文獻(xiàn)： [1] 彭熙偉．閥控型液壓系統(tǒng)的節(jié)能研究[J ．液壓與氣動．1995（1）． [2 彭熙偉．電液伺服系統(tǒng)高教工能油 的設(shè)計(jì)_J]機(jī)床與液壓，1 999（6）． [3] 莫渡變量泵源閥控系統(tǒng)若干理論與應(yīng)用技術(shù)的研究[D]．北京；北京理工大學(xué)，1996．