無閥電液伺服系統(tǒng)
傳統(tǒng)的電液伺服控制系統(tǒng)在工作中能量損失較大，對介質(zhì)的污染非常敏感，制造精度要求很高且造價昂貴，出現(xiàn)故障時不易查找原因，管理維修費用奇高，對溫度的變化也比較敏感。這些弊端極大限制了傳統(tǒng)系統(tǒng)的應(yīng)用和普及。近年來，伺服比例控制、數(shù)字控制等技術(shù)取得了許多新成就，但大都沒有從根本上克服以上弊端。無閥電液伺服控制系統(tǒng)是近幾年在國際液壓技術(shù)界出現(xiàn)的一項技術(shù)革新成果，它克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)的某些缺陷，具有抗污染能力強、節(jié)能、造價低、可靠性高、安裝連接簡便等顯著特點。
1．原理結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)系統(tǒng)主要是用電液伺服閥控制執(zhí)行元件來獲得伺服動作，液壓泵輸出的液壓能要經(jīng)過繁瑣的電器、機械位移轉(zhuǎn)換，才能最終實現(xiàn)系統(tǒng)所要達到的方向、位置、速度要求。由于電液伺服閥系高精密元件，對工作介質(zhì)的清潔度要求非常苛刻，因此，其制造成本和使用成本都很高。
圖46為無閥電液伺服系統(tǒng)原理框圖。可以看出：無閥系統(tǒng)采用交流伺服電動機直接驅(qū)動雙向定量液壓泵，由于充分發(fā)揮了交流伺服電動機的特性而不用電液伺服閥，因此克服了電液伺服閥給伺服系統(tǒng)帶來的許多弊端，其制造成本和使用成本均大幅度下降，而且還可以很方便地將電動機、液壓泵、油箱、執(zhí)行元件、位置傳感元件集為一體，組成無閥電液伺服控制裝置直接使用(見圖47)。由于交流伺服電動機可以直接實現(xiàn)變速、變向、限轉(zhuǎn)矩，因此，無閥裝置可以很方便地改變執(zhí)行元件的運動方向、速度。閉環(huán)系統(tǒng)中，位置控制采用位移傳感器進行反饋，控制精度可以得到有效保證。交流伺服電動機可以很方便地實現(xiàn)微機控制，因此，在自動控制方面，無閥系統(tǒng)具有很強的適應(yīng)性。通過改變控制程序，無閥裝置可以很方便地得到正弦波、方波等特殊運動形式。
2．技術(shù)性能及應(yīng)用
為說明無閥系統(tǒng)的技術(shù)性能，將傳統(tǒng)與無閥兩種電液伺服系統(tǒng)列表對比，詳情見下表。
傳統(tǒng)系統(tǒng)與無閥系統(tǒng)性能對比
|
性 能 |
傳 統(tǒng) 系 統(tǒng) |
無 閥 系 統(tǒng) |
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效率 |
10%～20% |
85%～95% |
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精度 |
高 |
一般 |
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輸入功率 |
1 |
1/2～1/10 |
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質(zhì)量 |
1 |
1/2～1/5 |
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所占空間 |
1 |
1/8～1/10 |
|
介質(zhì)容積 |
1 |
1/20 |
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介質(zhì)清潔度 |
14/11（15/12） |
17/14（18/15） |
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頻率響應(yīng) |
10～300Hz |
5Hz以下 |
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制造精度 |
極高精度，需單件配件 |
一般 |
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制造與使用 |
成本高 |
簡單，成本適中 |
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環(huán)保 |
噪聲大，廢油處理困難 |
噪聲小，廢油少易處理 |
從上表中不難看出，傳統(tǒng)系統(tǒng)在控制精度、頻率響應(yīng)兩方面有著明顯優(yōu)勢，但在實際工業(yè)應(yīng)用中，2～5Hz的頻響則完全可以滿足大多數(shù)伺服系統(tǒng)要求。在控制精度方面，傳統(tǒng)系統(tǒng)要獲得高控制精度，只有選用零重疊（零開口）特性的伺服閥才可使系統(tǒng)獲得滿意的精度和穩(wěn)定性。實際上，無閥系統(tǒng)在負載較為穩(wěn)定的場合，通過對控制參數(shù)的合理調(diào)整，也可以實現(xiàn)較高控制精度。在其他方面，由于無閥系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、小型集成化、操作安裝簡單等優(yōu)點。近年來，無閥系統(tǒng)在國外生產(chǎn)的多種設(shè)備和生產(chǎn)裝置上得到成功應(yīng)用。根據(jù)無閥系統(tǒng)的特點，在船舶舵機控制、連鑄熔鋼流量控制（結(jié)晶器液面控制）、閥門控制、六自由度仿真平臺（模擬系統(tǒng)）、液壓機器人（機械手）、水輪機調(diào)速系統(tǒng)、液壓沖鍛設(shè)備（多缸同步系統(tǒng)）、工程機械液壓控制系統(tǒng)等幾個方面，無閥系統(tǒng)可獲得滿意的使用效果。