基于动压反馈的气液伺服导向器研究

　　1　前言

　　气液伺服导向器是一种气液伺服应用系统。它将液压油源、液压泵、气泵、气液伺服阀与气动位置传感等气动和液压元件,巧妙地结合组成一个独立完整的气动检测和液压伺服控制系统,能够较好地完成测量、反馈、指令、纠偏等一系列功能动作,主要用于带材(或其他板状制品)纠偏控制,使带材边缘位置保持恒定的位置,可应用于纸张、胶片、胶带、磁带、皮带、薄膜、箔材等带材的卷料、分切、涂布、收料等过程的纠编。

　　在实际应用中,气液伺服导向器存在欠阻尼问题。液压阻尼小直接影响产品的纠编精度、灵敏度和稳定性。因此提高阻尼比对改善系统性能是十分重要的。采用动压反馈可以有效地提高阻尼比,同时不会增加功率损失和降低系统的静刚度。

　　2　基于动压反馈的气液伺服导向器原理

　　如图1所示,气动传感器17监视带材16的边缘。当带材边缘位于正确位置时,即位于气动传感器的喷嘴中心位置时,作用于气液伺服阀13膜片左右两侧的气压力相平衡,此时阀芯处于正中零位,气液伺服阀无输出。当带材边缘向左偏离时,作用在伺服阀13膜片左边的气压增加,使膜片向右变形,带动阀芯向右移动,气液伺服阀输出压力油通往液压缸左腔,导向机构15推动带材向右移动,直到带材边缘对准传感器喷嘴中心位置为止。当带材边缘向右偏离时,气液伺服阀输出压力油通往液压缸右腔,推动带材向左移动,由此达到带材边缘自动对齐目的。导向机构15可以和带材的卷轴相连,采用液压缸驱动主要是为了获得较大的输出力,大卷的带材需要较大驱动力来控制。

　　动压反馈装置18的结构如图2所示。它是由液阻和弹簧活塞蓄能器组成的压力微分网络,并联在液压缸的进出口之间,这是一种廉价、可靠、有效的阻尼装置,能获得0. 5~0. 8的合适阻尼比。

　　3　实验比较

　　采用同一台气液伺服导向器,测得没有加装和加装了动压反馈装置的各项性能参数如表1所示。从表1中可见,加装了动压反馈装置的气液伺服导向器性能有明显的提高。共同的技术参数:电机功率0. 75kW,供油压力1. 5MPa,环境温度20℃,液压泵排量6L/min,气泵排量57 L/min,带材材料:白棉布,带材的走带速度1 m/s。表1的灵敏度是指液压缸的输出位置和带材的跑偏值之比。稳定性是指当系统受到扰动,带材偏离原来的对中状态,当扰动消失后,系统能够以足够的精度恢复带材原来的对中状态所需要的平均时间。纠偏精度是指带材跑偏被纠正的准确度。

　　4　结语

　　欠阻尼导致气液伺服导向器性能不够理想,采用液阻加弹簧活塞蓄能器的动压反馈可以有效地提高阻尼比,提高系统的纠偏精度、灵敏度和稳定性,同时不会增加功率损失和降低系统的静刚度,操作方便、运行可靠、耗能少、成本低。