伺服液压系统选型计算说明.doc

伺服液压系统选型及计算说明 1、客户提供伺服液压系统工作原理要求如下： 电机：15kW，工作压力15-16-25MPa 伺服油缸：D=100㎜ d=70㎜，L=200㎜,压力等级25MPa 垂直安装，中间铰接耳轴结构，工作状态为上下举升重物，传感器内置结构，内置传感器误差＜0.1㎜，精度0.02%F.S,重复性＜0.02%F.S 系统要求： （1）整个系统控制8条油缸，两个为一组，分为四组，四组油缸平面布置为平行四边形分布，每组油缸两缸间距可调，调整行程为7米，此调整为机械结构调整，不用液压控制，但调整油缸的油管软管部分使用拖链形式，工作时有时8条油缸同步，有时为一组中的两缸同步，有时为一侧的两组四条缸同步，有时为一端的两组四条缸同步，同步位置高度误差小于0.2㎜。 （2）油缸升降速度可调。 （3）有防重物油缸急降功能。 （4）原理图完备，元器名细表型号完备，拖链型号。 （5) 液压系统阀件、泵为力士乐产品，油缸可选，但必须是知名品牌。 2、计算选型说明 （1）系统额定流量的确定 由电机功率15KW，工作压力按照25MPa，根据公式p=得出系统的额定流量不大于 Q===36L/min，取总效率为0.8，则系统额定流量不大于36×0.8=28.8L/min； （2）泵的选取 按照上述计算的流量参数，选取力士乐排量为28ml/r的恒压变量柱塞泵，采用6级电机，得额定流量为Q==26L/min； 油泵型号：A10VSO28DR/31R-PPA12NOO （3）计算油缸的速度 按照8条油缸同时动作算得单只油缸通过的流量为： Q1=26/8=3.25L/min，取3L/min按照无杆腔计算，由公式Q=vA算得油缸的速度： V===38.2cm/min=6.36mm/s；取6mm/s； （4）同步位置误差小于0.2mm的时间 要求同步位置控制精度0.2mm，油缸以6mm/s的速度运动，运行0.2mm的时间为： t=0.2/6=0.03s=30ms； 此计算的数据30ms即是该系统保证同步误差小于0.2mm的总响应时间，这其中包括泵从零压到100%压力建立起来、阀的响应、位移检测的响应、控制系统的响应等因素在内。 根据以上计算的数据，初步方案按照比例伺服阀配位移传感器形成闭环控制的方式来实现。 （4）阀的选取 因总响应时间小于30ms，考虑控制及位移传感器的响应，取总响应时间的1/5～1/6为阀的响应时间，即阀的响应时间不得大于30/6=5ms； 查看相关资料，Rexroth的伺服阀或高频响应比例伺服阀的响应时间（按照100%阶跃信号）均≥10ms，无法满足工况要求； 若采用MOOG伺服阀，D765系列100%阶跃信号的时间为4ms，选取型号为D765-10(Δp=3.5MPa时的额定流量为10L/min，则Δp=1MPa时的额定流量为10/=5.35L/min)。 若采用Parker比例伺服阀，D1FP系列100%阶跃信号的时间为3.5ms，选取型号为DIFPE01BC9NS5S(Δp=0.5MPa时的额定流量为3L/min，则Δp=1MPa时的额定流量为3/=4.24L/min) （5）蓄能器的选取 恒压变量柱塞泵压力从0到100%建立起来，所需要的时间约为70ms。此时间远远大于系统允许的总响应时间。系统压力按25MPa，设定允许系统工作时最低的压力为21MPa，根据压力引起的容积变化公式来计算压差为4MPa下引起的容积变化。公式如下： ΔV=0.7×10×V×Δp ΔV:容积变化（l） V：原始容积（l） Δp：压差（bar） V：按照油缸全伸出时的无杆腔计算得到V=π/4×10×20×8=12560ml=12.56L Δp=250-210=40bar 代入公式计算得出ΔV=0.7×10×12.56×40=0.035L 考虑余量，选取蓄能器容积为4L。 （6）位移传感器的选择 要求误差＜0.1㎜，精度0.02%F.S,重复性＜0.02%F.S，且必须满足系统总响应时间的要求，选定BALLUFF的BTL5-P1产品。采用数字脉冲接口，重复定位精度在2μm或1位数字（取决于处理器）、滞后4μm、最大线性误差0.02%。 位移传感器采用内置结构，并将伺服阀直接安装在油缸端盖上，这样减小因管路引起的波动，并减小沿程损失。 3、系统总体方案描述 该系统采用力士乐（或PARKER）恒压变量泵来提供稳定的压力和流量，8条油缸分别采用独立的8套伺服+位移传感器组合成闭环结构来实现高精度要求；每条油缸进出油口均装有液控单向阀来防止油缸急速下降；蓄能器用来减小泵源压力上升过程中的脉动；采用独立的循环冷却系统及高精度的管路过滤器，保证液压介质的清洁和恒温控制，以减小温度变化对系统的影响。 4、外