至电液伺服动静万能材料机液压系统设计的一些原理
发布时间：2023-02-09
电液伺服动静万能材料机液压系统设计的一些原理
电液伺服消息万能实验机主要用于材料和零部件的力学性能实验研究，它不但可以完成静态下的拉伸、紧缩、曲折、剪切实验，而且还可以完成动态下的诸如高周频疲劳、低周疲劳、静态实验和动态实验队实验机提出了不同的要求。静态实验所寻求的主要是实验精度，还应保证较强的稳定性和较高的频响速度，以上要求通经常使用示值误差、幅值精度、波形失真度、幅值稳定度等指标来衡量，而1套优化公道的液压控制系统无疑使保证这些性能指标的关键，具体来说，电液伺服消息万能实验机液压系统设计时应斟酌的问题主要有：（1）调和动态大流量与静态小流量的矛盾，即负载动力的公道匹配。（2）伺服阀的正确选用。（3）作动器固有频率的提高。（4）夹紧油源和夹紧装置的设计。（5）冷却方式的选择，本文主要讨论解决以上问题的1些方法。
在实验机的正常工况，动作器中活塞的运动速度可以从静态实验时的0.01mm/s到到动态实验时的1.5m/s速度范围内变化，调速比为150000:1，如此宽的速度变化范围为油源的设计和伺服阀选择带来了难度，致使出现静态小流量和动态大流量之间的矛盾。解决此矛盾的关键是对作动器、伺服阀、液压源之间进行公道的负载匹配。所应遵守的设计原则是：作动器、伺服阀、液压源所提供的液压动力应满足实验机的速度、加速器和实验力的要求，同时还应斟酌系统的效力。
负载与泵、阀的匹配关系如图1所示，即伺服阀的负载流量特性曲线必须包容实验机的负载特性曲线，液压源的曲线应包容伺服阀的负载曲线，Qs 1.1⑴.3Qo；Ql 1.05⑴.1Qlmax。这即为包容原则。
另外，系统的效力也应引发重视。液压泵输出的流量是根据动态实验时所需的最大流量选取的，静态实验时所需的流量很少，此时，必须使液压源输出流量降下来，为达此目的，有3个方案可供选择，第1个方案是消息态实验由1台变量泵供油，油泵由3相异步电动机驱动，其优点是设计本钱较低，流量可调，液压系统效力较高。但在小流量输出时电动机的效力却很低，约为0.3-0.4左右，出现 大马拉小车 的问题，电动机本身的功率消耗包括铜损、铁损、机械消耗等相当大，造成电能的浪费，总效力并没有提高；第2个方案是消息态实验由1台定量泵供油，油泵由变频调速器控制的3相异步电动机驱动，此方案的总效力比前者高，但由于油泵在低转速下流量脉动加重，造成伺服阀供油压力的较大波动，对静态实验不适用，第3个方案是消息态实验分别由独立的大小两个油泵供油，小泵采取定量泵，大泵采取变量泵，此方案在满足动态和静态实验要求的同时，还由于静态实验时大泵是停止工作的，系统总效力大为提高，静态实验时油源噪音也很低。
由于电液伺服消息万能实验机既要控制力又要控制位移和应变，所以1般都采取位置反馈式的流量型伺服阀，以力反馈式的喷嘴挡板阀使用最为普遍。压力性的伺服阀虽然控制作用力时性能较好，但因没法控制位置而不适用。当动态实验要求的流量较大时，可以采取几个阀并联工作，也能够采取3级伺服阀，并联使用时由于各阀之间存在相位差，将给电控系统带来1定的麻烦。
供油压力的选择也很重要，较高的供油压力，可以减轻作动器活塞的质量、提高伺服阀的流量增益，从而取得较快的响应速度，但太高的供油压力使得伺服阀的零位泄漏量加大，使用寿命减小，系统噪音增大，根据相关资料，供油压力选择21⑵8MPa大范围为佳，负载压力按系统效力最高原则肯定，为供油压力的2/3时可取得最高的系统效力。
动态万能实验机对电液伺服阀的性能要求比较高，既有静态和动态性能的要求，又有寿命的要求，因此在选用上必须严格掌握，必要时应从伺服阀的制造厂家订做专用阀。
当伺服油源压力肯定后，实验机要求1、技术的作用力和振幅是给定参数，作动器固有频率的提高只有从减小运动质量和提高油液弹性模量两方面斟酌。
在作动器可动部份的刚度和强度足够的条件下，应尽量减轻活塞和夹头的质量，对连接伺服阀和作动器管路内油液确当量质量不容忽视，若设计不当，这1部份质频率时固定几个档量将远大于活塞的质量，因此在设计中必须注意使伺服阀至作动器的油腔尽量短而且过流面积不能太小。通常的做法是伺服阀直接固定在作动器的外院上，且伺服阀至作动器两腔的油路对称等长。
提高油液弹性模具的关键是公道设计油源，避免空气重混入油中。在邮箱的吸油扣和回油口之间设置与箱底成20摄氏度左右的夹角、60⑻0目的过滤网可以有效分离出混入油中的空气，液压油应选用粘度适中（41⑸0mm2/s）且加有抗泡剂的精密机床液压油或抗磨液压油。
夹紧油源是液压夹头和衡量夹紧装置提供动力，适当提高夹紧油源的供油压力，可使液压夹头的体积和重量大为下降，从而使系统固有频率得到提高，改良系统的动态应速度，提高夹紧油源的供油压力也是受横梁夹紧装置的设计空间限制之故。因此，夹紧油源的供油压力高于伺服油源的供油压力，1般在35MPa以上。夹紧油源可以采取超高压油泵供油、液-液增压供油和蔼-液增压供油3种方式。超高压油泵供油系统在设计简单，不足的地方是溢流损失和噪音较高。液-液增压供油系统设计时由于增压缸需自制，加工本钱较高且性能质量不容易保证，除非特殊情况，1般很少采取。气-液增压供油系统的设计时，由于气-液增压缸是市购的标准件，有多重规格可供选择。气-液增压缸内置行程换向阀，活塞到终点后自动换向，当到达设定压力时，活塞的来回运动停止，系统保压。气-液增压油源的显著特点是系统压力敏感性好、噪音低，这类油源正逐渐被推行使用。
根据实验空间调剂之需要，横梁可以沿立柱上下移动；而在进行套实验时，横梁应和立柱处于刚性的夹持状态，此功能由横梁夹紧装置来实现。横梁夹紧装置设计有两种方式，1种是机械锁紧-液压松开，另外一种是液压锁紧-机械松开。前者是采取预应力弹性拉杆对横梁实行锁紧，在横梁需要升降时由液压缸将横梁顶开以使其移动，这类夹持方法的主要缺点是弹性拉杆所受的应力较大，需选用高强度弹性材料；再者，弹性拉杆存在应力松弛问题，过1定的时间需要用力矩扳手再对其预紧，操作不便，其优点是机械停止工作时横梁的位置能被锁定，而采取液压锁紧的优点是结构简单、夹紧力容易保证，其缺点是当机器停止工作时，如果控制阀存在零位泄漏，将出现横梁缓慢下滑的问题，综合比较，后者用处广泛，夹持可靠性较高。
为了保持理想的油温，电液伺服消息万能实验机的液压系统必须采取强迫冷却方式，冷却方式1般有3种：风冷“我认为挑战总是伴随着机会的式、水冷式和冷媒式。风冷式条文能力有限，不合适大功率的油源使用；水冷式冷却能力强，但冷却装置占用面积大；冷媒型对油温控制精度高、体积较小，初始费用虽较高，但运转费用较低，且可以喝油源1起安装在室内，因此，其利用面在逐步扩大。
总结：1套公道适用的液压系统是保证实验机正常工作、顺利完成各种动作的保证，对电液伺服消息万能实验机而言，其液压系统有类似的地方，但针对不同规格2011年的实验机，液压系统又有着各自的特点，因此在设计实验的液压系统时，1方面应遵守共同的原则，另外一方面还应因地制宜、有的放矢。山东思达高科是专业生产疲劳实验机的厂家，欢迎来电咨询
在实验机的正常工况，动作器中活塞的运动速度可以从静态实验时的0.01mm/s到到动态实验时的1.5m/s速度范围内变化，调速比为150000:1，如此宽的速度变化范围为油源的设计和伺服阀选择带来了难度，致使出现静态小流量和动态大流量之间的矛盾。解决此矛盾的关键是对作动器、伺服阀、液压源之间进行公道的负载匹配。所应遵守的设计原则是：作动器、伺服阀、液压源所提供的液压动力应满足实验机的速度、加速器和实验力的要求，同时还应斟酌系统的效力。
负载与泵、阀的匹配关系如图1所示，即伺服阀的负载流量特性曲线必须包容实验机的负载特性曲线，液压源的曲线应包容伺服阀的负载曲线，Qs 1.1⑴.3Qo；Ql 1.05⑴.1Qlmax。这即为包容原则。
另外，系统的效力也应引发重视。液压泵输出的流量是根据动态实验时所需的最大流量选取的，静态实验时所需的流量很少，此时，必须使液压源输出流量降下来，为达此目的，有3个方案可供选择，第1个方案是消息态实验由1台变量泵供油，油泵由3相异步电动机驱动，其优点是设计本钱较低，流量可调，液压系统效力较高。但在小流量输出时电动机的效力却很低，约为0.3-0.4左右，出现 大马拉小车 的问题，电动机本身的功率消耗包括铜损、铁损、机械消耗等相当大，造成电能的浪费，总效力并没有提高；第2个方案是消息态实验由1台定量泵供油，油泵由变频调速器控制的3相异步电动机驱动，此方案的总效力比前者高，但由于油泵在低转速下流量脉动加重，造成伺服阀供油压力的较大波动，对静态实验不适用，第3个方案是消息态实验分别由独立的大小两个油泵供油，小泵采取定量泵，大泵采取变量泵，此方案在满足动态和静态实验要求的同时，还由于静态实验时大泵是停止工作的，系统总效力大为提高，静态实验时油源噪音也很低。
由于电液伺服消息万能实验机既要控制力又要控制位移和应变，所以1般都采取位置反馈式的流量型伺服阀，以力反馈式的喷嘴挡板阀使用最为普遍。压力性的伺服阀虽然控制作用力时性能较好，但因没法控制位置而不适用。当动态实验要求的流量较大时，可以采取几个阀并联工作，也能够采取3级伺服阀，并联使用时由于各阀之间存在相位差，将给电控系统带来1定的麻烦。
供油压力的选择也很重要，较高的供油压力，可以减轻作动器活塞的质量、提高伺服阀的流量增益，从而取得较快的响应速度，但太高的供油压力使得伺服阀的零位泄漏量加大，使用寿命减小，系统噪音增大，根据相关资料，供油压力选择21⑵8MPa大范围为佳，负载压力按系统效力最高原则肯定，为供油压力的2/3时可取得最高的系统效力。
动态万能实验机对电液伺服阀的性能要求比较高，既有静态和动态性能的要求，又有寿命的要求，因此在选用上必须严格掌握，必要时应从伺服阀的制造厂家订做专用阀。
当伺服油源压力肯定后，实验机要求1、技术的作用力和振幅是给定参数，作动器固有频率的提高只有从减小运动质量和提高油液弹性模量两方面斟酌。
在作动器可动部份的刚度和强度足够的条件下，应尽量减轻活塞和夹头的质量，对连接伺服阀和作动器管路内油液确当量质量不容忽视，若设计不当，这1部份质频率时固定几个档量将远大于活塞的质量，因此在设计中必须注意使伺服阀至作动器的油腔尽量短而且过流面积不能太小。通常的做法是伺服阀直接固定在作动器的外院上，且伺服阀至作动器两腔的油路对称等长。
提高油液弹性模具的关键是公道设计油源，避免空气重混入油中。在邮箱的吸油扣和回油口之间设置与箱底成20摄氏度左右的夹角、60⑻0目的过滤网可以有效分离出混入油中的空气，液压油应选用粘度适中（41⑸0mm2/s）且加有抗泡剂的精密机床液压油或抗磨液压油。
夹紧油源是液压夹头和衡量夹紧装置提供动力，适当提高夹紧油源的供油压力，可使液压夹头的体积和重量大为下降，从而使系统固有频率得到提高，改良系统的动态应速度，提高夹紧油源的供油压力也是受横梁夹紧装置的设计空间限制之故。因此，夹紧油源的供油压力高于伺服油源的供油压力，1般在35MPa以上。夹紧油源可以采取超高压油泵供油、液-液增压供油和蔼-液增压供油3种方式。超高压油泵供油系统在设计简单，不足的地方是溢流损失和噪音较高。液-液增压供油系统设计时由于增压缸需自制，加工本钱较高且性能质量不容易保证，除非特殊情况，1般很少采取。气-液增压供油系统的设计时，由于气-液增压缸是市购的标准件，有多重规格可供选择。气-液增压缸内置行程换向阀，活塞到终点后自动换向，当到达设定压力时，活塞的来回运动停止，系统保压。气-液增压油源的显著特点是系统压力敏感性好、噪音低，这类油源正逐渐被推行使用。
根据实验空间调剂之需要，横梁可以沿立柱上下移动；而在进行套实验时，横梁应和立柱处于刚性的夹持状态，此功能由横梁夹紧装置来实现。横梁夹紧装置设计有两种方式，1种是机械锁紧-液压松开，另外一种是液压锁紧-机械松开。前者是采取预应力弹性拉杆对横梁实行锁紧，在横梁需要升降时由液压缸将横梁顶开以使其移动，这类夹持方法的主要缺点是弹性拉杆所受的应力较大，需选用高强度弹性材料；再者，弹性拉杆存在应力松弛问题，过1定的时间需要用力矩扳手再对其预紧，操作不便，其优点是机械停止工作时横梁的位置能被锁定，而采取液压锁紧的优点是结构简单、夹紧力容易保证，其缺点是当机器停止工作时，如果控制阀存在零位泄漏，将出现横梁缓慢下滑的问题，综合比较，后者用处广泛，夹持可靠性较高。
为了保持理想的油温，电液伺服消息万能实验机的液压系统必须采取强迫冷却方式，冷却方式1般有3种：风冷“我认为挑战总是伴随着机会的式、水冷式和冷媒式。风冷式条文能力有限，不合适大功率的油源使用；水冷式冷却能力强，但冷却装置占用面积大；冷媒型对油温控制精度高、体积较小，初始费用虽较高，但运转费用较低，且可以喝油源1起安装在室内，因此，其利用面在逐步扩大。
总结：1套公道适用的液压系统是保证实验机正常工作、顺利完成各种动作的保证，对电液伺服消息万能实验机而言，其液压系统有类似的地方，但针对不同规格2011年的实验机，液压系统又有着各自的特点，因此在设计实验的液压系统时，1方面应遵守共同的原则，另外一方面还应因地制宜、有的放矢。山东思达高科是专业生产疲劳实验机的厂家，欢迎来电咨询