直驱式电液伺服系统补油技术及系统特性研究

　　0　前言

　　直驱式电液伺服系统是一个新型无阀液压系统,与传统阀控系统相比,没有三大电液伺服阀,采用控制永磁交流同步伺服电机的转矩、转速及转向来控制系统的工作方向、速度及负载量。直驱式电液伺服系统是一个无管连接的液压系统,通过板式连接,将一个液压系统装在液压油缸上,使得系统具有结构简单,成本低,性能好,控制灵活等优点[1]。液压包是直驱式系统液压油源的产生装置,如图1所示:

　　1　密闭压力油罐的结构

　　直驱式系统是典型的液压闭式回路系统,因此必须对直驱式系统进行补油。本系统采取液控单向补油阀和密闭油罐组成的无动力补油方案,该补油方案符合直驱式系统简单,控制简便的优点。液控单项补油阀是一个双通道的球式补油阀,其结构如图2所示:

　　图中1为钢球(或陶瓷球), 2、3为两组不同刚度的弹簧,其工作原理为:A点通压力油时,压力推动左边钢球向右运动,堵死了左边油道,在中间弹簧力的作用下,右面的油道被完全打开,从而O与B口连通起到补油作用;反之, B点通压力油时,右边钢球向左运动,堵死右边油道,左边的油道在中间弹簧力的作用下完全打开,这时O与A口连通,系统可以进行排油。考虑到了球式补油阀的优点,另外为了使补油性能得到提高,把补油阀设计成双通道。

　　与液控单向阀连接的是一个保持恒定压力的密闭油罐,其结构简单,如图3所示:

　　密闭油罐主要是装有含有一定压力的液压油,保持与液控补油阀进行实时的吸油和排油。通过理论分析和试验测试得出密闭油罐的体积及压力值对系统的补油性能有很大的影响作用,合适的体积和压力值能有效的避免气蚀产生,消除系统可能产生的爬行与噪音。

　　油罐容积可按下列经验公式确定油罐容积[3]:

　　V =αq 　　(1)

　　式中　V———油罐的有效容积

　　q———液压泵的流量

　　α———经验系数,对于行走机械,α=1~2对于低压系统,α=2~4;对于中压系统,α=5~7。带入实际参数,得V=4. 3 L。

　　密闭油罐中的皮囊是用来稳定油罐中的油压的,需充入合适的气体压力才能保证系统的补油性能。通过实际试验测得,当油压过高时,活塞杆大腔进油,密闭油罐向泵体补油,此时活塞杆小腔的回油压力与密闭油罐压力相等,由于油压过高,会对小腔产生一定的压力,在实际表现为活塞杆运动时会产生轻微的震动和噪音现象;当油压过低时,则会产生补油压力不够,密闭油罐内的油压无法足够的补到回路内,活塞杆产生爬行的现象。该系统中的油罐内的油压主要是由皮囊产生,必须充满合适的气压。通过实验测得,在0. 15~0. 2MPa时,系统能获得稳定的运动,不产生爬行与噪音现象。