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挖掘机常见故障

挖掘机液压开环控制系统的伺服元件

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2020/2/21     浏览次数:    

使液压伺服阀产生动作,消除反馈信号与指令信号间的误差,使各液动机达到预定要求。电液伺服马达是可用于开环控制系统的伺服元件,它由步进电机和液压扭矩放大器组成。它可将电气系统发出的脉冲信号转换成模拟量,经功率放大后输出液压扭矩,驱动实行机构严格地按照指令动作运动或进行精确定位,所以又称为电液脉冲马达或电液步进马达。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的特殊电机。它旋转角度的大小与输入脉冲信号的数目成正比。转动的速度与输入脉冲信号的频率成正比。液压扭矩放大器由伺服阀和液压马达组成。马达为斜盘式缸体旋转轴向柱塞马达。伺服阀是四边控制滑阀,阀芯在阀体内既能轴向移动,又能转动。阀芯左端螺纹与螺母配合,螺母两端有推力轴承。

使它只能被马达轴的尾部带动旋转而不能轴向移动。当步进电机带动阀芯旋转时,阀芯在左端螺纹的作用下产生轴向位移,打开相应的控制阀口,使马达相应转动,此时螺母随着转动,并使阀芯复位,关闭阀口,使马达停止。电液伺服马达惯性小、反应灵敏、输出扭矩大、运动精度高、工作可靠,广泛用于数控机床的开环控制系统。电液伺服缸是用于开环控制系统的伺服元件,它由步进电机、伺服阀、液压缸和反馈机构组成。步进电机带动伺服阀芯和精密丝杠旋转一定角度,同时拖动阀芯向左位移,打开四边滑阀的阀口,使压力油通入油缸左腔,使活塞向右运动。活塞通过丝母、精密丝杠向右推动阀芯复位,切断油路,使活塞停止运动,完成一次指令动作。一次指令动作的脉冲数目越多。

活塞运动的距离越长,脉冲信号的频率越高,活塞运动的速度越快。电液伺服缸的脉冲当量可达0.01mm/脉冲,精度较高。可直接提供往复运动的动力,因而在某些情况下比电液伺服马达使用方便。液压伺服系统除了具有一般液压传动系统的共同要求之外,还对某些特性有特殊的要求。这些特性决定了系统的灵敏度、工作精度、稳定性和可靠性。其特性可分为静态特性和动态特性。其静态特性是指它的随动速度和负载不变,系统各参数处于稳定的工作状态下能够保证工作精度的性能。包括静不灵敏区、速度增益和刚性系数三项指标。1.静不灵敏区伺服阀的控制阀口在某一范围内变化时,伺服系统没有输出运动,因而引起系统误差,这一区域为静不灵敏区ef。其大小取决于两个主要因素。

一是静摩擦力的影响,二是控制阀口搭合量的影响。另外,机械的传动间隙和弹性变形也是影响静不灵敏区的因素。静不灵敏区越小,系统零位时的误差越小。2.速度增益当载荷为零时,实行元件的随动速度v(或ω)的增量Δv(或Δω)和伺服系统误差e的增量Δe之间的比值叫作速度增益Cv。速度增益越大,系统的精度就越高,动作灵敏,但不够稳定。3.刚性系数当随动速度为零时,加在系统上的外部载荷为W(或M)的增量ΔW(或ΔM)与伺服系统误差e的增量Δe之间的比值叫作刚性系数Cp。刚性系数越大,系统的刚度就越高。液压伺服系统的速度增益和刚性系数与系统的结构系数和供油压力等因素有关。油液压力越高,液压伺服系统的速度增益和刚度系数越高。

伺服阀的直径越大,速度增益越大。增加液动机的有效工作面积能提高刚性系数,但会降低速度增益。液动机的静摩擦力越大,静不灵敏区越大。在实现情况下伺服系统工作既要产生一定的随动速度,又要克服一定的负载,因此必须同时反映它们与随动误差三者之间的关系才接近实际情况,因而在研究某些伺服元件时,常常用速度——负载特性曲线表示出它的静特性。这是指它的随动速度或负载改变地过渡状态下保持工作精度和抗振稳定性的能力。它主要通过抗振稳定性和过渡过程的品质来表示。1.抗振稳定性这是保证液压伺服系统正常工作的必不可少的条件。它是指系统改变指令信号,或发生干扰失去平衡后恢复稳定状态的能力。抗振稳定性好的系统在随动运动时不产生振动;

在过渡过程时能很快地出现新的平衡,并且不引起振动;一旦系统产生振动,则能够很快地消除,并迅速恢复稳定状态。2.过渡过程的品质过渡过程是指伺服系统接受指令信号或发生干扰后,由一个稳定状态过渡到另一个稳定状态的过程。过渡过程的品质主要用以下几个指标表示。最大超调量:实行元件在过渡过程中振荡环节输出量的幅值与输入量幅值的最大差值称为最大超调量σ。一般超调量越小,动态品质越好。过渡过程时间:从输入信号开始到实行元件工作趋于稳定所经过的时间称为过渡过程时间T。振荡次数:一般情况下希翼振荡次数n2~3次以下。液压伺服系统的动态特性往往与静态特性发生矛盾。以上各章先容的液压元件及系统大致可分为开关控制和伺服控制两类。


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