伺服液压系统选型计算说明(1)

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1、伺服液压系统选型及计算说明1 1、客户提供伺服液压系统工作原理要求如下：、客户提供伺服液压系统工作原理要求如下：电机：15kW，工作压力 15-16-25MPa伺服油缸：D=100 d=70，L=200,压力等级 25MPa垂直安装，中间铰接耳轴结构，工作状态为上下举升重物，传感器内置结构，内置传感器误差0.1，精度 0.02%F.S,重复性0.02%F.S系统要求：（1）整个系统控制 8 条油缸，两个为一组，分为四组，四组油缸平面布置为平行四边形分布，每组油缸两缸间距可调，调整行程为 7 米，此调整为机械结构调整，不用液压控制，但调整油缸的油管软管部分使用拖链形式，工作时有时 8 条油缸同步

2、，有时为一组中的两缸同步，有时为一侧的两组四条缸同步，有时为一端的两组四条缸同步，同步位置高度误差小于0.2。（2）油缸升降速度可调。（3）有防重物油缸急降功能。（4）原理图完备，元器名细表型号完备，拖链型号。（5)液压系统阀件、泵为力士乐产品，油缸可选，但必须是知名品牌。2 2、计算选型说明、计算选型说明（1）系统额定流量的确定由电机功率 15KW，工作压力按照 25MPa，根据公式 p=定流量不大于P Q得出系统的额60Q=p601560=36L/min，取总效率为 0.8，则系统额定流量不大于36P250.8=28.8L/min；（2）泵的选取按照上述计算的流量参数，选取力士乐排量为28

3、ml/r 的恒压变量柱塞泵，采用 6 级电机，得额定流量为 Q=28ml/r960r/min=26L/min；1000油泵型号：A10VSO28DR/31R-PPA12NOO（3）计算油缸的速度按照 8 条油缸同时动作算得单只油缸通过的流量为：Q1=26/8=3.25L/min，取 3L/min 按照无杆腔计算，由公式Q=vA 算得油缸的速度：V=Q31000=38.2cm/min=6.36mm/s；取 6mm/s；A/41010（4）同步位置误差小于 0.2mm 的时间要求同步位置控制精度 0.2mm，油缸以 6mm/s 的速度运动，运行 0.2mm 的时间为：t=0.2/6=0.03s=3

4、0ms；此计算的数据 30ms 即是该系统保证同步误差小于 0.2mm 的总响应时间，这其中包括泵从零压到 100%压力建立起来、阀的响应、位移检测的响应、控制系统的响应等因素在内。根据以上计算的数据，初步方案按照比例伺服阀配位移传感器形成闭环控制的方式来实现。（4）阀的选取因总响应时间小于 30ms，考虑控制及位移传感器的响应，取总响应时间的1/51/6 为阀的响应时间，即阀的响应时间不得大于30/6=5ms；查看相关资料，Rexroth 的伺服阀或高频响应比例伺服阀的响应时间（按照 100%阶跃信号）均10ms，无法满足工况要求；若采用 MOOG 伺服阀，D765 系列 100%阶跃信号的

5、时间为 4ms，选取型号为D765-10(p=3.5MPa 时的额定流量为 10L/min，则p=1MPa 时的额定流量为10/3.5=5.35L/min)。若采用 Parker 比例伺服阀，D1FP 系列 100%阶跃信号的时间为 3.5ms，选取型号为 DIFPE01BC9NS5S(p=0.5MPa 时的额定流量为 3L/min，则p=1MPa 时的额定流量为 3/0.5=4.24L/min)（5）蓄能器的选取恒压变量柱塞泵压力从 0 到 100%建立起来，所需要的时间约为 70ms。此时间远远大于系统允许的总响应时间。系统压力按 25MPa，设定允许系统工作时最低的压力为 21MPa，根

6、据压力引起的容积变化公式来计算压差为 4MPa 下引起的容积变化。公式如下：V=0.7104V0pV:容积变化（l）V0：原始容积（l）p：压差（bar）V0：按照油缸 全伸 出时的无 杆腔计 算得到 V0=/4 102 20 8=12560ml=12.56Lp=250-210=40bar代入公式计算得出V=0.710412.5640=0.035L考虑余量，选取蓄能器容积为 4L。（6）位移传感器的选择要求误差0.1，精度0.02%F.S,重复性0.02%F.S，且必须满足系统总响应时间的要求，选定 BALLUFF 的 BTL5-P1 产品。采用数字脉冲接口，重复定位精度在 2m 或1 位数字

7、（取决于处理器）、滞后4m、最大线性误差0.02%。位移传感器采用内置结构，并将伺服阀直接安装在油缸端盖上，这样减小因管路引起的波动，并减小沿程损失。3 3、系统总体方案描述、系统总体方案描述该系统采用力士乐（或 PARKER）恒压变量泵来提供稳定的压力和流量，8 条油缸分别采用独立的 8 套伺服+位移传感器组合成闭环结构来实现高精度要求；每条油缸进出油口均装有液控单向阀来防止油缸急速下降；蓄能器用来减小泵源压力上升过程中的脉动；采用独立的循环冷却系统及高精度的管路过滤器，保证液压介质的清洁和恒温控制，以减小温度变化对系统的影响。4 4、外部控制要求、外部控制要求该系统的精度要求相当高，这样在控制要求上也得具备高要求。要求电子控制器的响应时间小于 3ms。