某伺服液压缸的设计

　　1 引言

　　伺服液压缸是电液伺服系统中的液压执行元件，通过它将液压能转换成机械能。由于伺服液压缸是工作在电液伺服系统闭环回路中的一个关键环节，其性能指标直接影响系统的精度和动、静态品质。下面通过对某伺服液压缸的设计，介绍在伺服液压缸设计中需要进行的主要计算。

　　2 某伺服液压缸的主要技术参数

　　某试件振动测量系统，通过对试件进行垂直方向的正弦定频和扫频，检验试件的振动性能。该系统是一个典型的电液位置伺服系统，针对伺服液压缸所提出的主要技术参数如下:

　　最大负载功能曲线: 如图1 所示。最大运动质量: 750 kg; 振动波形: 正弦波。

　　3 伺服液压缸的组成和设计

　　伺服液压缸由伺服缸、电液伺服阀、反馈传感器组成，根据主要技术参数，以及伺服液压缸的使用工况，进行如下的设计:

　　3. 1 确定伺服缸活塞的有效面积A

　　当最大加速度a_max≥10 g 时，伺服系统一般都按惯性负载来考虑，该系统最大加速度2. 5 g，需要考虑负载重力的影响，按惯性负载与重力负载的复合负载来设计活塞面积。根据式( 1) ，重力负载F₁= 7350 N，惯性负载F =18375 N，系统供油压力系统供油压力p_s= 21 MPa，A= 1. 33 × 10^{- 3}m²。

　　式中: F₁为重力负载，F为惯性负载。根据活塞、活塞杆所用密封圈的直径系列，伺服缸的负载，伺服缸行程，活塞杆的重量要求，伺服缸的动态频响等条件，选择伺服缸活塞和活塞杆径。确定实际活塞面积As≥A。这里设计活塞直径Ф90 mm，活塞杆直径Ф80 mm，As= 1. 33 × 10^{- 3}m²。

　　3. 2 选择伺服阀

　　电液伺服阀的性能规格直接影响伺服液压缸的性能和结构尺寸，根据式( 2) 、( 3) 计算伺服阀的空载流量Q_R和额定流量Q_n，然后选择伺服阀。

　　该系统最大速vmax= 0. 94 m / s，根据式( 2) 、( 3) 式计算所需伺服阀的额定流量 Qn= 53 L / min。根据伺服阀系列参数，选择一台额定流量为63 L/min 的伺服阀。

　　3. 3 选择反馈传感器

　　根据伺服液压缸的类型，行程，控制精度，安装方式及连接尺寸，选择合适的反馈传感器。该系统选择一内置式的 LDT 位移传感器，有效行程 >320 mm。

　　3. 4 伺服缸的结构设计

　　在设计确定了伺服缸活塞和活塞杆直径后，可以进行伺服缸的结构设计。按普通液压缸的设计计算方法对缸筒、活塞杆、端盖、受力螺纹连接件等受力件进行强度计算。根据伺服液压缸要求的最低启动压力，快速性要求、频响特性等设计合理的密封型式，计算密封的压缩量，间隙密封需要的间隙尺寸。