直接驱动容积控制电液传动系统

　　0　前言

　　电气传动在传动领域中处于主体地位,但液压传动所固有的功率密度(比功率)大的独特优点,电气传动仍不能完全代替它。在同样功率的条件下,液压 传动的体积小、质量小、出力大、变速范围大;尤其在执行机构需要低速大出力、低速大转矩的情况下,更显出液压传动的固有优点。但液压传动在控制方面,远不 如电气传动方便灵活。把液压传动与电气传动两者的特长结合在一起是传动技术领域今后发展的重要方向,如电液伺服系统就是电液结合的成功实例。

　　交流伺服电动机与滚珠丝杠相结合的电-机传动与伺服系统,能满足执行机构的要求。它的优点是电能直接变换为机械能、系统简单耗能少、占用空间 小。但在要求低速大转矩、大出力的工况时,这种电-机传动与伺服系统要加上减速器才能完成传动任务,使系统复杂化。有时即使加上减速器仍不能满足要求,如 在大功率传动时,其最佳传动方案就是选择电液传动系统或电液伺服系统。

　　近十多年来,国际上出现了直接驱动容积控制电液传动系统与电液伺服系统,并在飞机的控制翼上和地面生产加工设备上有成功的应用实例[1-5]。这是21世纪的电液传动领域的发展趋势。

　　1　液压传动系统

　　在生产装备上常用的液压传动系统的基本工作原理如图1所示。电动机M驱动液压泵(定量泵或变量泵) 1产生液压动力油源。通过换向阀2驱动执行油缸3。油缸推动负载进行工作。油缸工作腔的压强大小由溢流阀(压力阀)4限定,其大小数值由压力表5显示。进 入油缸流量的多少,由节流阀或调速阀(流量阀) 6决定。换向阀改变活塞杆推动负载的运动方向。传动介质的液压油储装在油箱7中。图1中所示的电动机一般都是普通的交流感应式(如鼠笼式)电动机,不能变 速。有的系统不装节流阀或调速阀,由控制换向阀中位附近的开口量来调速,这也是节流调速。如将图1中液压泵1换为变量泵,改变泵的排量也可实现调速。

　　从图1可知,油缸的运动方向由换向阀控制,油缸的出力大小由溢流阀控制,油缸的速度快慢由节流阀或换向阀中位控制,或由变量泵控制。

　　定量泵液压传动系统中的节流阀,或换向阀中位调速都是通过控制节流口来调节流量的。溢流阀压力大小也是通过控制节流开口大小来实现的。液压传动 系统的换向、流量、压力三大阀是必不少的,而且都是节流控制的。节流过程是有能量损失的,这个损失都变为热量进入三大件本身和液压油中。

　　2　直驱式液压传动系统

　　从能量转换观点来看,直驱式液压传动系统与一般液压传动系统是一样的,即电能→电动机→机械能→液压泵→液压能→执行机构→机械能→负载。直驱 式液压传动系统的原理如图2所示。直驱式液压传动系统与图1所示的液压传动系统相比较,在结构上差别是很大的。其中最大的不同如图2所示,它所用的电动机 是交流伺服电动机。因电动机本身就是伺服元件,所以叫伺服电动机。它是由矢量变换控制的变频调速的双旋向的交流伺服电动机,这种电机的最大特点是作为驱动 元件的同时,又能接受控制信号进行变速、变向、变转矩及限转矩驱动。