非对称缸电液伺服系统.ppt

非对称缸电液伺服系统分析和设计
李洪人教授
2008年11月
哈尔滨工业大学
电液伺服仿真与试验系统研究所
《机床与液压》第三届技术研讨会
专题报告
哈工大电液所 IEST ******@hit.
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报告要点:
1 非对称缸电液伺服系统研究意义
2 阀控非对称缸系统静态特性分析(压力特性,输出特性,可适应负载变化范围、最佳负载匹配设计)
3 阀控非对称缸系统传递函数建模简介及应用传递函数分析和设计实际系统应注意的四个问题
4 对称阀控非对称缸系统静态、动态特性存在的若干问题
5 非对称阀控制非对称缸系统的非线性状态方程建模
6 应用非线性状态方程分析阀口误差对系统压力特性的影响
7 小结
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一、非对称缸电液伺服系统研究意义
非对称缸就是普通常用的单出杆液压缸
结构尺寸紧凑,安装使用方便,价格低廉
图中为几种液压缸结构原理
非对称缸及其特点
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非对称缸电液伺服系统远比对称缸系统复杂,控制起来存在许多问题。
①换向压力突跳问题,易出现气蚀和超压现象;
②两个方向上系统动特性不对称。
分析与设计方法与对称缸电液伺服系统不同
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二、阀控非对称缸系统的静态特性
阀控非对称缸原理图

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当Xv>0,阀进出油口的节流方程为:
阀控非对称缸系统
图中:A2/A1=n,w2/w1=m;
w1=w4,w2=w3;
此时 m=1,即
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稳态时力平衡方程
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经过推导可得Xv>0时两腔压力
同理,可得Xv<0时两腔压力
液压缸换向时压力突变值为:
无杆腔:
有杆腔:
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无杆腔压力变化(PS=10 MPa)
有杆腔压力变化(PS=10 MPa )
由图可见,当负载大范围变化时,液压缸两腔将会出现超压或气蚀现象。
对称阀控制非对称缸系统的负载变化范围受到了限制,
特别是承受拉向负载的能力较差。
为防止气蚀和超压现象,必须采取一定技术措施。
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防气蚀装置原理图
对负荷变化的范围加以限制
将液压缸的面积设计得很大
国外曾采用在液压缸的两腔设置防气蚀单向阀组和安全阀,以及在阀与有杆腔之间的管路上设置单向节流阀等加以补救。图中为其原理。
几种传统防气蚀和超压措施:
然而,负载变化范围仍然不够理想,压力突跳不能消除。
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为了从根本上改善液压系统压力特性,建议采用非对称阀控制非对称缸

阀的节流窗口面积梯度比与缸的面积比相等(m=n),这时两腔压力为
压力突跳不存在了
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