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公司新闻
液压伺服控制系统的优缺点有哪些
发布时间: 2024-01-17 19:39 更新时间: 2024-05-11 09:10

液压伺服控制具有很多优点,从而使它获得了广泛的应用。但也存在一些缺点,这些缺点限制了它的应用。

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1、 液压伺服控制的优点

液压元件的功率-重量比和力矩-惯量比(或力-质量比)大,可以组成结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好的伺服系统。对于中、大功率的伺服系统,这一优点尤为突出。


为了说明这一点,现将液压元件与电气元件作一比较。

电气元件的Zui小尺寸取决于Zui大的有效磁通密度和功率损耗所产生的发热量(与电流密度有关)。Zui大有效磁通密度受磁性材料的磁饱和限制,而发热量散发又比较困难。因此电气元件的结构尺寸比较大,功率-重量比和力矩-惯量比小。

液压元件功率损耗所产生的的热量可由油液带到散热器去散发,它的尺寸主要取决于Zui大工作压力。由于Zui大工作压力可以很高(目前可达32MPa),所以液压元件的体积小、重量轻,而输出的力或力矩很大,使功率-重量比和力矩-惯量比(或力-质量比)大。一般液压泵的重量只是同功率电动机重量的10%-20%,尺寸约为后者的12%-13%。液压马达的功率-重量比一般为相当容量电动机的10倍,而力矩-惯量比为电动机的10~20倍。


液压动力元件快速性好,系统响应快

由于液压动力元件的力矩-惯量比(或力-质量比)大,所以加速能力强,能高速起动、制动与反向。例如,加速中等功率的电动机需要一至几秒,而加速同功率的液压马达的时间只需电动机的1/10左右。  

由于液压系统中油液的体积弹性模量很大,由油液压缩性形成的液压弹簧刚度很大,而液压动力元件的惯量比又比较小,所以由油液弹簧刚度和负载惯量耦合成的液压固有频率很高,故系统的响应速度快。与液压系统具有相同压力和负载的气动系统,其响应速度只有液压系统的1/50。


液压伺服系统抗负载的刚度大。即输出位移受负载变化的影响小,定位准确,控制精度高。

由于液压固有频率高,允许液压伺服系统特别是电液伺服系统有较大的开环放大系数,因此可以获得较高的精度和响应度。另外,由于液压系统中油液的压缩性很小,同时泄露也很小,故液压动力元件的速度刚度大,组成闭环系统时其位置刚度也大。电动机的开环速度刚度约为液压马达的1/5,电动机的位置刚度接近于零。因此,电动机只能用来组成闭环位置控制系统,而液压马达(或液压缸)却可以用来进行开环位置控制,当然闭环液压位置控制系统的刚度比开环时要高得多。气动系统由于气体可压缩性的影响,其刚度只有液压系统的1/400。


2、 液压伺服控制的缺点

① 液压元件,特别是精密的液压控制元件(如电液伺服阀)抗污染能力差,对工作油液的清洁度要求高。 污染的油液会使阀磨损而降低其性能,甚至被堵塞而不能正常工作。这是液压伺服系统发生故障的主要原因。因此液压伺服系统必须采用精细过滤器。


 ② 油液的体积弹性模量随油温和混入油中的空气含量而变化。油液的粘度也随油温变化而变化,因此油温变化是对系统的性能有很大影响


③ 当液压元件的密封设计、制造和使用维护不当时,容易引起外漏,造成环境污染。 目前液压系统仍广泛采用可燃性石油基液压油,油液外漏可能引发火灾,所以有些场合不适用。


④ 液压元件制造精度要求高,成本高。

⑤ 液压能源的获得和远距离传输都不如电气系统方便。


液压伺服系统体积小、重量轻、控制精度高、响应速度快

这些优点对伺服系统来说是极其重要的。

除此之外,还有一些优点:

如液压元件的润滑性好、寿命长;

调速范围宽、低速稳定性好;

借助油管动力传输比较方便;

借助蓄能器,能量储存比较方便;

液压执行元件有直线位移式和旋转式两种,增加它的适应性;

过载保护容易;解决系统温升问题比较方便等。


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