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石家莊風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)機(jī)液伺服控制
由機(jī)械反饋裝置和液壓動(dòng)力元件所組成的反饋控制系統(tǒng)稱為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)。石家莊風(fēng)機(jī)廠機(jī)液伺服系統(tǒng)主要為位置伺服系統(tǒng)，也可以對(duì)通過反饋改變某種物理變量進(jìn)行控制，如動(dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速控制等。
機(jī)液伺服系統(tǒng)機(jī)液伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,抗污染能力強(qiáng),工作可靠,主要用來進(jìn)行位置控制，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、容易維護(hù)，因而廣泛應(yīng)用于飛機(jī)舵面操縱系統(tǒng)/車輛轉(zhuǎn)向助力裝置和仿形機(jī)床中及伺服變量泵等處。在工程上，常用的機(jī)液伺服系統(tǒng)主要包括噴嘴擋板式, 射流管式和滑閥式三種類型, 通過噴嘴擋板、射流管或滑閥驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行元件(液壓缸, 液壓馬達(dá))動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)機(jī)液伺服系統(tǒng)的工作機(jī)能。
滑閥作為液壓放大元件最常用的元件之一，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)中各種液壓控制領(lǐng)域，是液壓元件的基本元件，不過較大的負(fù)載質(zhì)量使閥控系統(tǒng)工作帶寬不高；與滑閥相比，噴嘴擋板閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、工作帶寬高、對(duì)油液污染不太敏感等特點(diǎn)。噴嘴擋板閥又分為單噴嘴式和雙噴嘴式，其中由于單噴嘴擋板閥是三通閥，只能控制差動(dòng)油缸。雙噴嘴擋板閥是由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的單噴嘴閥按差動(dòng)原理組合而成的四通閥，可以用來控制雙作用油缸。但是，噴嘴擋板閥的零位泄漏量比較大，所以只適用于小功率的系統(tǒng)中。在二級(jí)或者三級(jí)電液伺服系統(tǒng)，多采用噴嘴擋板閥、或者射流管作為前置放大元件；射流管式可動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大, 響應(yīng)較慢，抗污染能力要比噴嘴擋板閥還要強(qiáng)，從而提高了工作的可靠性和使用壽命。
機(jī)液伺服系統(tǒng)的機(jī)械反饋裝置的可以分成剛性反饋、柔性反饋及綜合反饋控制；按照反饋方式又分為內(nèi)反饋和外反饋。機(jī)械反饋裝置的結(jié)構(gòu)柔度對(duì)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著一定的影響，通常液壓伺服系統(tǒng)是欠阻尼的，阻尼比過小使系統(tǒng)穩(wěn)定性變壞。某些情況下，負(fù)載為執(zhí)行元件與若干個(gè)等效質(zhì)量塊以柔性連接的方式組成的二自由度或多自由度系統(tǒng)，若結(jié)構(gòu)剛度與控制閥液壓彈簧剛度差不多時(shí)，此時(shí)考慮反饋與負(fù)載結(jié)構(gòu)剛度的影響。
2.1.2  集成式風(fēng)量調(diào)節(jié)伺服缸工作機(jī)理
本課題液壓機(jī)構(gòu)屬于石家莊風(fēng)機(jī)廠閥控缸機(jī)液位置伺服系統(tǒng)，當(dāng)輸入端給伺服閥閥芯一個(gè)固定位移，液壓缸活塞響應(yīng)也輸出一個(gè)固定位移，但由于系統(tǒng)中存在摩擦等一些外界因素，輸入信號(hào)使系統(tǒng)產(chǎn)生偏差及輸出位移反饋到輸入端，并與輸入端進(jìn)行比較消除誤差。機(jī)液伺服液壓缸外部是與風(fēng)機(jī)外殼用螺栓剛性連接，伺服系統(tǒng)的控制部分與運(yùn)動(dòng)部件合二為一，控制閥位移方向與活塞一致。如圖 2.1 所示，液壓缸內(nèi)部由活塞分為有桿腔和無桿腔，在無桿腔一端剛性連接著控制閥閥體，內(nèi)設(shè)有三條油道，通道 1、通道 2 一端均與控制閥進(jìn)油口相同，另一端分別與無桿腔和有桿腔相連，通道 3 兩端分別與控制閥回油口和無桿腔相連，用于活塞向 y 的負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的回油通道。控制閥閥芯與閥體為軸向間隙配合，設(shè)置在閥體中的三個(gè)控制閥口，最左側(cè)的為回油口，中間的為進(jìn)油口，最右面的為差動(dòng)油口。控制閥閥芯具有三個(gè)凸肩，其中中間凸肩僅為閥的軸向位移起導(dǎo)向和密封的作用，閥的兩側(cè)凸肩分別控制回油閥口與差動(dòng)閥口，從而構(gòu)成了一個(gè)正開口雙邊滑閥。
控制閥閥芯的一端連接著配油裝置，油液通過配油塊的油道進(jìn)入閥芯相應(yīng)的油道，而配油塊的一端連接著輸入裝置。輸入端控制閥芯移動(dòng)，當(dāng)沒有外負(fù)載接入時(shí)，由于閥芯左凸肩控制邊與回油口有一個(gè)寬度為 U 的正開口，則油液通過配油裝置進(jìn)入閥體，對(duì)機(jī)構(gòu)完成冷卻循環(huán)后從閥芯左側(cè)回油口流回油箱；當(dāng)液壓機(jī)構(gòu)工作時(shí)，控制閥任何一個(gè)閥口的開啟，在活塞的單位負(fù)反饋的作用下，都會(huì)使閥體相對(duì)活塞產(chǎn)生一個(gè)朝向閥口關(guān)閉的方向的運(yùn)動(dòng)，直至閥芯在運(yùn)動(dòng)中保持新的平衡。因此，液壓缸活塞的輸出運(yùn)動(dòng)即為活塞的反饋運(yùn)動(dòng)，所以活塞桿的位置只與閥芯控制有關(guān)，與系統(tǒng)壓力無關(guān)?？刂崎y的具體控制過程如下：
當(dāng)輸入機(jī)構(gòu)給控制閥閥芯一個(gè) Xv 正方向的位移，則右側(cè)節(jié)流口開啟，同時(shí)閥芯左側(cè)凸肩將回油腔關(guān)閉，壓力油同時(shí)向液壓缸左右兩腔等壓供油，構(gòu)成差動(dòng)油缸。即有桿腔與無桿腔存在面積差，無桿腔所受的液壓力大于有桿腔所受的力，則活塞向右移動(dòng)，對(duì)負(fù)載做功；與此同時(shí)，當(dāng)活塞向右移動(dòng)時(shí)，由于機(jī)構(gòu)的反饋?zhàn)饔茫瑒t控制閥閥芯相對(duì)閥體則會(huì)有一個(gè)向左的位移，使右側(cè)節(jié)流口減小，回油通道開口量增大，壓力油僅通入有桿腔，推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)控制閥閥口開口度一定時(shí)，活塞和閥芯分別處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。當(dāng)輸入為 Xv 負(fù)方向時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同方向相反。以控制閥的位移 Xv 作為控制量，以液壓缸活塞桿位移 y 作為輸出量，反饋信號(hào)和輸出信號(hào)大小相等，方向相反。