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關(guān)于液壓伺服系統的研究
摘要： 隨著(zhù)液壓伺服控制技術(shù)的飛速發(fā)展，液壓伺服系統的應用越來(lái)越廣泛，隨之液壓伺服控制也出現了一些新的特點(diǎn)，基于此對于液壓伺服系統的工作原理進(jìn)行研究，并進(jìn)一步探討液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和改造方向，以期能夠對于相關(guān)工作人員提供參考。關(guān)鍵詞： 數控液壓 伺服系統 數控改造
一、引言
液壓控制技術(shù)是以流體力學(xué)、液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)為基礎，應用現代控制理論、模糊控制理論，將計算機技術(shù)、集成傳感器技術(shù)應用到液壓技術(shù)和電子技術(shù)中，為實(shí)現機械工程自動(dòng)化或生產(chǎn)現代化而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)，它廣泛的應用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，在農業(yè)、化工、輕紡、交通運輸、機械制造中都有廣泛的應用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著(zhù)機電一體化的進(jìn)程不斷加快，技術(shù)裝各的工作精度、響應速度和自動(dòng)化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術(shù)的要求也越來(lái)越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統的工作特點(diǎn)，并進(jìn)一步探討了液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和改造方向。
二、液壓伺服控制系統原理
目前以高壓液體作為驅動(dòng)源的伺服系統在各行各業(yè)應用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現直線(xiàn)運動(dòng)的速度位移及力控制，驅動(dòng)力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應速度快，控制精度高，穩定性容易保證等。
液壓伺服控制系統的工作特點(diǎn)： (1)在系統的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環(huán)控制系統。反饋介質(zhì)可以是機械的，電氣的、氣動(dòng)的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統的主反饋是負反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動(dòng)，既以偏差來(lái)減小偏差�！�(3)系統的輸入信號的功率很小，而系統的輸出功率可以達到很大。因此它是一個(gè)功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據伺服系統偏差大小自動(dòng)進(jìn)行的。
綜上所述，液壓伺服控制系統的工作原理就是流體動(dòng)力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統的能量，使系統向著(zhù)減小偏差的方向變化，從而使系統的實(shí)際輸出與希望值相符。
在液壓伺服控制系統中，控制信號的形式有機液伺服系統、電液伺服系統和氣液伺服系統。機液伺服系統中系統的給定、反饋和比較環(huán)節采用機械構件，常用于飛機舵面操縱系統、汽車(chē)轉向裝置和液壓仿形機床及工程機械。但反饋機構中的摩擦、間隙和慣性會(huì )對系統精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計算機，形成模擬伺服系統、數字伺服系統或數字模擬混合伺服系統。電液伺服系統具有控制精度高、響應速度高、信號處理靈活和應用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統。
三、液壓傳動(dòng)帕優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
液壓傳動(dòng)系統的主要優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)之所以能得到廣泛的應用，是因為它與機械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
1 液壓傳動(dòng)是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動(dòng)機構，這是比機械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來(lái)驅動(dòng)，以克服長(cháng)驅動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機等重型工程機械上已基本取代了老式的機械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀(guān)大方。
2 液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達的體積為電動(dòng)機的12％～13％。液壓泵和液壓馬達單位功率的體積目前是發(fā)電機和電動(dòng)機的1／10，可在大范圍內實(shí)現無(wú)級調速。借助閥或變量泵、變量馬達可實(shí)現無(wú)級調速，調速范圍可達1：2000，并可在液壓裝置運行的過(guò)程中進(jìn)行調速。
3 傳遞運動(dòng)均勻平穩，負載變化時(shí)速度較穩定。因此，金屬切削機床中磨床的傳動(dòng)現在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。液壓裝置易于實(shí)現過(guò)載保護，使用安全、可靠，不會(huì )因過(guò)載而造成主件損壞：各液壓元件能同時(shí)自行潤滑，因此使用壽命長(cháng)。液壓傳動(dòng)容易實(shí)現自動(dòng)化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時(shí)，能很容易的實(shí)現復雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現遙控。液壓元件己實(shí)現了標準化、系列化、和通用化，便于設計、制造和推廣使用。
液壓傳動(dòng)系統的主要缺點(diǎn)：1液壓系統的漏油等因素，影響運動(dòng)的平穩性和正確性，使液壓傳動(dòng)不能保證嚴格的傳動(dòng)比：2液壓傳動(dòng)對油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體勃性變化引起運動(dòng)特性變化，使工作穩定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿(mǎn)足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復雜。液壓傳動(dòng)要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統發(fā)生的故障不易檢查和排除。
總之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著(zhù)設計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服。
四、機床數控改造方向
(一)加工精度。精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個(gè)極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統中開(kāi)環(huán)放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環(huán)控制系統中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區分出來(lái)的，反饋檢測元件的精度對系統的精度常常起著(zhù)決定性的作用。在設計數控機床、尤其是高精度或太中型數控機床時(shí)，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個(gè)數量級�？傊�，高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。
(二)先局部后整體。確定改造步驟時(shí)，應把整個(gè)電氣設備部分改造先分成若干個(gè)子系統進(jìn)行，如數控系統、測量系統、主軸、進(jìn)給系統、面板控制與強電部分等，待各系統基本成型后再互聯(lián)完成全系統工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個(gè)子系統工作中，應先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細的工作，做到先易后難、先局部后整體，有條不紊、循序漸進(jìn)。
(三)提高可靠性。數控機床是一種高精度、高效率的自動(dòng)化設備，如果發(fā)生故障其損失就更大，所以提高數控機床的可靠性就顯得尤為重要�？煽慷仁窃u價(jià)可靠性的主要定量指標之一，其定義為：產(chǎn)品在規定條件下和規定時(shí)間內，完成規定功能的概率。對數控機床來(lái)說(shuō)，它的規定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動(dòng)、電源、干擾強度和操作規程等。這里的功能主要指數控機床的使用功能，例如數控機床的各種機能，伺服性能等。
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