液压伺服控制大功率扩张器的设计

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1 液压伺服系统的作用特点液压伺服系统是使系统的输 出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化 ，与此同时 ，输 出功率被大幅度地放大。液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制 中得到了广泛的应用 。

液压伺服系统是从l950年开始 出现的，几十年来获得了很大的发展，目前在各种技术领域里几乎都广泛的使用了液压控制。液压伺服系统的优点可归纳成下列几点。

就流量-- 速度的传递 函数而言 ，基本上是- 个 固有 频率很大 的振 荡环节 ，而且随着流量 的加大和参数的最佳 匹配可以使 固有频率 增大 到和 电液伺服阀的固有频率相比。电液伺服阀的固有频率-般在100 HZ以上 ，因而液 压执行机构 的频率响应是 很快的 ，而且 易于高速启动 、制动和换 向。与机电系统执行机构相比 ，固有频率通诚高。

(2)液压执行机构的体积和重量远小于相 同功率 的机 电执行 机构的体积和重量 。

因为随着功率的增加液压执行机构(如阀、液压缸或马达)的体积和重量的增加远比机 电执 行机构增加 的慢 ，这是 因为前者主要靠增 大液体流量 和压力来增加 功率 ，虽然动力机构的体积和 重量也会 因此增加-些 ，但 却可以 采用高强度和轻 金属材料来减少体 积和重量 。

(3)液压执行机构传 动平稳、抗干扰能力强 ，特别是低速性能好 ，而机电系统的传递平稳性较差，而且易受到电磁波等各种图 1外干扰 的影 响。

2 液压伺服系统控制的扩张器结构及作用原理图1为液压 伺服 系统控制的大 功率扩张器结构原理图，该器械由油箱(1)、滤清器(2)、电动机(3)、液压齿轮泵(4)、溢流阀(5)、扩张嘴(6)、三角加强肋板(7)、连杆(8)、拉杆(9)、大活塞杆(10)、大活塞(11)、大活塞内部上通路 (12)、蓄 塞(1 3)、销轴(14)、机 架(1 5)、活动铰链机构(16)、出油 口(1 7)、回油通路(1 8)、进油 口(1 9)、大活塞 内部下通路(20)、液压缸(21)、蓄塞杆(22)、刻度尺及操作手柄(23)组成 。(如 图1)图1中 ，电动机3得电工作后 ，带动液压齿轮 泵4，将高压 油泵 入液压缸 2l的左腔内。此时，如果蓄塞l 3处于中位，大活塞内部 上通路 12和大活 塞 内部 下通路2O不通 ，高压油就通过溢 流阀5流回油箱1。溢流阀5还起到调压和过载保护的作用。当液压缸缸体 2l的左腔充满高压油时 ，用手 向左推动小 活塞杆22-定的刻度 ，大活塞内部下通路2O使液压缸缸体21的左腔与右腔连通 ，即左腔与右腔的油压相等 ，由于大活塞l1左端 面 的面积 小 于右 端面 的面 积 ，由FP X A可知大活塞1 1及大活塞杆10会向左运 动相同的刻 度，直 到使 大活塞内部下通路20重新封 闭为止 ；用手向右拉 动蓄塞杆22-定的刻 度 ，大活塞 内部上通路 12使液压缸缸体21的右腔通过 回油通路 1 8与出油 口1 7连通，即液压 缸缸 体21的右 腔油压为零 ，由于液压缸21的左腔油压大于右腔油压 ，大活塞 11及大活塞杆l0会向右运动相同的刻度 ，直 到使大活塞内部上通路12重新封闭为止 ；当蓄塞 l 3处于中间位置时，大活塞内部上通路 l 2和大活塞 内部下通路20都封 闭，即使电动机3工作也无法改变大活塞杆 10的位 置 ，液压油通过溢流阀5流 回油箱1，即具有锁止功能；利用作用在蓄塞杆22上较小的力控制作用在大活98 科技资讯 SCIENCE ＆ TECHNOLOGY INFORMATION塞杆lO F较大的 力，使大活塞杆 l0顶部的拉杆9左右移动 ，通过活动铰链机 构 16，拉动连杆8，连杆8再拉动三角加强肋板7，使之绕 固定在机架上的销轴 14转动 ，从而使扩张嘴6打开 ，实现扩张功能 。

3 创新点结语(1)加 入了杠杆原理 ，通过调节 力臂长短，能实现用小的输入压力获得大的输 出扩张力的效果 ，液压伺服系统精确控制的大功率扩张装置的初始扩张力大干170 kN，扩张距离大于450 mm。

(3)液压伺服系统控制方式可提高机械效率、操作精度，且对营救人 员技术要求较低。

(4)液压伺服 系统工作柔和平稳 ，效率高 ，功率大 ，具有无级调控 ，自我润滑 ，散热良好 ，过载保护 ，自锁等特点。