交流伺服液压加载装置的研制

　　一、前言

　　交流伺服液压加载装置是一种新式液压加载设备，它采用交流伺服电动机驱动，通过蜗杆减速机构传动滚珠丝杠单元将电动机的旋转运动转变为液压缸的直线加载运动。其工作性质类似于液压系统驱动液压缸加载，但工作性能和自动控制性能更好，具有广泛的应用前景。

　　二、结构及工作原理

　　加载装置在机械行业运用相当广泛，尤其是各类试验设备进行模拟试验不可或缺的功能部件。洛阳LYC轴承有限公司作为国内最大的轴承生产企业之一，应用于各个行业的轴承新产品数量非常大，轴承模拟试验已成为轴承研制的重要辅助手段，为配合研制某型轴承新产品，我们研制了一款新型液压加载装置。

　　该液压加载装置(如图1所示)，主要由交流伺服电动机、液压缸、滚珠丝杠单元、蜗杆减速机构、压力传感器和流量传感器等组成。该装置工作时，预先将液压油加入液压缸下端腔内，伺服电动机进给，通过蜗杆减速机构传动滚珠丝杠单元，丝母推动活塞下移，使液压油经过压力传感器和流量传感器进入加载液压缸。压力传感器可以监测系统压力，并把检测到的信号反馈给控制系统，控制系统根据加载要求压力控制伺服电动机进或退来实现加载和减载，以达到调节系统压力的作用。

　　三、伺服电动机的选用

　　交流伺服电动机的柔性较大，能够满足所给定的各种运动规律要求，并且可以很容易地满足停歇运动规律的要求。但由于在整个过程中只有伺服电动机来提供动力，因此，伺服电动机的转矩必须足够大，以满足实际转矩的需求。

　　计算方法如下：加载系统伺服电动机转矩M，主要包括滚珠丝杠加速力矩Ma和液压缸加载力矩Mt两部分。系统液压缸和加载液压缸活塞直径均为100mm，由于系统液压缸和加载液压缸彼此相通，因此，两个液压缸活塞最大负荷相等。

式中Jr——伺服电动机转动惯量;

　　T——系统时间常数;

　　n——伺服电动机转速，单位为r/min;

　　F_t——活塞最大负荷，单位为N;

　　S——丝杠螺距，单位为mm;

　　η——传动链总效率;

　　i ——蜗杆副降速比。

式中F——系统最大加载负荷，单位为N;

　　F₀——液压缸摩擦力和惯性阻力，单位为N。

　　系统参数如下：

　　根据以上计算，选用三菱HC-SFS23(B)电动机，额定转矩为1.9N·m，能够满足要求。

　　四、结语

　　该加载装置研制成功以来，经过一段时间的连续运转，加载效果和稳定性都非常好，装置的效果图如图2所示，而且该技术已经在洛阳LYC轴承有限公司内部进行了推广，目前已经在各类轴承试验设备中得到了广泛应用。