液压伺服实验台的设计

　　液压伺服技术是工业自动化系统中非常重要的部分。随着伺服技术的不断发展, 液压控制系统的使用越来越广泛。电液伺服阀是液压伺服系统的心脏, 非常精密且价格昂贵。由于现场液压油的原因, 使用一段时间后, 电液伺服阀的静态与动态性能会产生偏差, 严重影响液压控制系统的响应快速性、准确性和稳定性。然而它与其它一般液压元件不同, 不能经简单维修后再利用或者报废。目前西部地区没有实验台, 无法满足测试修复的需要。因此研制液压伺服实验台既能满足高校实验的需要, 同时又能为本地区的相关企业提供技术服务。为此笔者作了液压伺服实验台的设计与研究工作。

　　在高校, 实验室的建设与规划非常重要。《液压控制系统》是机械电子工程专业的核心专业课, 液压伺服实验台是此课程重要的实验设备。目前很多高校没有此实验设备。在研究开发液压伺服实验台的过程中, 伺服系统的系统设计成为关键和难点。

　　1 实验台的组成

　　该实验台包括计算机检测系统、电气控制、液压控制的试验油路及安装系统、性能检测的软件操作系统等4 部分。液压控制系统的主要技术性能参数为: 压力31.5MPa, 流量150 l/min。

　　2 控制系统原理图

　　电液伺服阀是液压伺服系统的心脏。它既是电液转换元件,又是功率放大元件。它能够把微小的电气信号转换成大功率的液压能(流量和压力)输出,其性能优劣对伺服系统的影响很大。

　　图1 为测试伺服阀的系统原理图。通过测试阀,液压油进入低质量、低摩擦的无载液压缸中。液压缸活塞的速度与阀的控制流量成正比。速度传感器把活塞的运动转换成电气信号, 从而得到控制流量的电信号。为防止液压缸等不均衡而发生漂移, 用差动变压器式位移传感器构成弱位置对中反馈环。在无载状态下, 加入不同频率的正旋信号可以确定伺服阀的频率响应。

　　程控信号发生器产生正旋信号, 经直流伺服放大器驱动线圈。阀电流和反映流量的无载液压缸活塞速度信号分别经信号调理器到A/D。通过分析计算可得到伺服阀的频率特性。被测电液控制元件种类多, 试验项目各不相同。据此设计了底座, 只要在底座上安装相应的元件, 即可组成伺服阀、比例阀等的静态性能实验。通过实验, 可测试伺服阀和比例阀无载流量特性、压力增益、内泄漏特性、阶跃响应特性。

　　3 压力闭环系统研究

　　在测试静态性能时, 因阀芯移动引起流量变化,使阀压降不能保持恒定, 造成测试误差。通过如图 4的压力传感技术构成压力闭环, 可保证:

　　(1) 不影响在回油路安装流量计和被试阀的回油口流量检测;