伺服液壓缸是現代液壓設備中重要的部件,可以替代液壓缸和氣缸,并且實(shí)現效率快,更節能,更干凈的優(yōu)點(diǎn),很容易與PLC等控制系統連接,實(shí)現高精密運動(dòng)控制。
伺服液壓缸可內置活塞、外置缸體或端部不同檢測傳感器,集成伺服閥及放大器于一體,實(shí)現位置、力、速度閉環(huán),安裝方式可以有多種選擇。雖然已有很多將伺服缸、伺服閥、反饋傳感器組成一體的產(chǎn)品可供選用,但由于各種原因,在實(shí)際應用中,常常需要自行設計伺服缸。
進(jìn)行伺服液壓缸設計時(shí),應根據工作壓力、運動(dòng)速度、工作條件,加工工藝、行程、搬運及裝拆檢修等方面的要求,綜合考慮伺服液壓缸的各部分結構。
伺服缸與普通缸不同之處在于,伺服缸要滿(mǎn)足伺服系統的靜態(tài)精度、動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求,要求低摩擦、無(wú)爬行、無(wú)滯澀、高響應、無(wú)外漏 、長(cháng)壽命。因此,伺服缸的zui低起動(dòng)壓力,泄漏量等指標與普通缸要求不同,除此之外,伺服缸在頻率特性方面還有要求。
首先,在設計計算時(shí),伺服缸必須與選用伺服閥同時(shí)考慮,伺服缸除了要象普通缸一樣根據力值、速度選取適當的缸徑、桿徑,還需要對固有頻率進(jìn)行校核,以滿(mǎn)足系統或伺服閥的要求,為提高響應速度,伺服閥還應盡量裝在缸體上,以減少閥與缸之間的管路,同時(shí),避免使用軟管。
在結構設計上,伺服缸的密封和導向設計極為重要,不能簡(jiǎn)單地沿用普通液壓缸的密封與支撐導向。這是因為伺服缸和普通缸的性能指標要求不同。伺服缸要求起動(dòng)壓力低即低摩擦,通常雙向活塞桿的zui低起動(dòng)壓力不高于0.2MPa,單向活塞桿的zui低起動(dòng)壓力不高于 0.1 MPa。而普通缸根據密封形式及壓力等級等的不同,zui低起動(dòng)壓力在 0.1~0.75 MPa,在標稱(chēng)壓力高的情況下,按百分比計算確定,有的可高達1.8 MPa。只有密封和支撐導向的低摩擦才能保證無(wú)爬行、無(wú)滯澀、高響應,而無(wú)外漏,長(cháng)壽命等要求也都和密封與支撐導向密切相關(guān)。其實(shí),密封與支撐導向的不同就是伺服缸和普通缸本質(zhì)的不同?,F在,已有很多專(zhuān)門(mén)用于伺服缸的成熟的密封產(chǎn)品,既可保證密封效果又可保證低摩擦,可供選用。因此,設計伺服缸的關(guān)鍵是選擇和設計密封與支撐導向部分。
此外,設計伺服缸也還要考慮如何保證缸的剛性,有的還要考慮如何安裝傳感器等。
伺服缸總體來(lái)說(shuō)在各方面要求比普通缸高,但在內泄漏方面是個(gè)例外。伺服缸的內泄漏量一般要求≥0.5 mL/min或由專(zhuān)門(mén)技術(shù)條件規定。而普通缸內泄漏量根據缸徑和密封形式等不同zui低可達0.03mL/min??梢?jiàn),伺服缸的內泄漏量指標并不比普通缸要求高,甚至可以低于普通缸的要求。這是因為伺服系統一般都有閉環(huán)反饋控制,內泄漏引起的誤差可以通過(guò)系統的閉環(huán)反饋得到調節補償,即使稍大一些也無(wú)妨。另外,內泄漏量能夠影響系統的穩定性和響應速度等動(dòng)態(tài)指標,有時(shí)還會(huì )希望稍大一些以增大系統穩定性。
伺服缸在系統中的匹配計算,尺寸確定也是很重要的。
在
伺服液壓系統中,常見(jiàn)的是電液位置伺服系統。由于它能充分地發(fā)揮電子和液壓兩方面的優(yōu)點(diǎn),既能產(chǎn)生很大的力和力矩,又具有很高的精度和快速晌應性,還具有很好的靈活性和適應能力,因而得到了廣泛的應用。
另外設計液壓缸時(shí),必須對行程、負載和裝配條件加以充分的考慮,以防活塞桿在外伸工況時(shí)產(chǎn)生不正常的彎曲。