[分享]伺服液压缸设计的要素

1密封是任何个液压系统的永恒的主，对于中高压液压伺服系统尤其如此。密封不好不但影响伺服系统的控制精度，还会使系统失控如跑缸失速锁紧失效等。伺服缸的密封主要为活塞杆与端盖及活塞与缸体间的密封，且均为动密封。对伺服缸的动密封般要求应具有低摩擦阻力低泄漏和长寿命的特点。
 1.1活塞杆与端盖的密封此类密封会引起外泄漏问，设计时尤其应注意。为满足泄漏长寿的要求，传统的做法是选择摩擦系数小且耐磨的材料做密封件，如聚氟乙烯等，但这种材料承受高压的能力不强。为提高强度，势必增加其密封厚度；同时为了增加其密封性，须加大对密封件的预压紧力，这又增加了伺服缸的摩擦阻力。而摩擦力的增加对控制系统的直接后果是增加死区滞环等非线性因素，使控制系统的动静态性能变差。现推荐种方便与静压轴承式密封相比高效与组合密封相比的密封方法。
 这是种分别采用金属材料和非金属材料做成用专门材料构成其兼有导向套的作用，这个套筒与活塞杆之间形成个环形间隙，由于间隙很小，其间的油流可视为层流。第级为般的杆密封非金属材料。由于经过第级密封后，油的压力己很低，可认为第级密封属于低压密封因其为单向密封，建议采用耐压性好寿命长的，形圈或形圈在第级密封中，若经过精心设计，能使整个温度范围如20，80，内杆与套筒的间隙8保持基本恒定，则通过该间隙的泄漏量为密封长度偏心距么压力差因腔内高压时，杆运动方向与泄漏方向相反，由流体力学分析知，实际么9比上式有所减小。
 1.2活塞的密封与活塞杆相比，活塞密封造成的问的象是内泄漏。尽管不直接影响系统的外观形态，但样会影响控制系统的动静态指标，所以对其密封也须引起足够的重视。由于活塞厚度和装配难度的限制，活塞与缸体间的密封不宜采用金属套筒式密封。
 目前用得较成功的种非金属材料的组合密封方案是双导向环斯来圈加复合密封圈，形橡胶圈加有自动补偿作用的非金属材料环，2.
 形密封件主密封件；20形密封圈弹性体副密封件；3斯来圈此类密封的具体组合建议采用美国霞板公司的密封组件。这种组件的特点是具有密封性好允许活塞与缸体间有较大的配合间隙更换方便对油的清洁度要求低摩擦阻力小沟槽加工简单等优点。
 2伺服阀的选取对于伺服阀的选取，有许多因素可考虑，但有两点是设计者必须认真对待的。
 2.1阀的类型在满足系统最重要指标如阀的频宽流量特性等的前提下，尽量考虑选用对油的污染敏感度低的伺服阀而不是比例阀。实践证明，80以上伺服阀的故障与70以上的伺服系统的故障来自于油如喷嘴挡板阀的喷嘴与挡板间的间隙，通常其间隙量小于0.1就阀本身而言，般情况下，其对油的污染的不敏感性为大流量阀优于小流量阀结构形式和放大级数相同前提下，动圈式力马达推力或力矩大优于动铁式力矩马达，滑阀式取消固定节流孔后流道变大和射流管式喷嘴及其与接受孔间的距离大优于喷嘴挡板式9比例阀其滑阀行于比例方向阀。如喷嘴挡板式伺服阀，对油的精度要求为优于31638标准的6级1804406标准的14级，而动圈式力马达式伺服阀或比例方向阀，对油的精度要求为NAS1638标准的7级6，4406标准的1512级即可。而比例压力阀或比例拆装阀对油的精度要求还可再低个等级，如31638标准的8级130标准的1613级，已接近普通拖动系统对油的使用要求。
 有种考虑是设计中尽量选用比例阀，其依据是既可使系统对油的精度要求降低，又可降低成本。
 2.2阀的流量般选取的顺序是，先由执行机构最大负载外下应达到的速度确定负载流量02，再由21确定系统的空载流量2心即定出25后，再由样本选取规定阀压降今般为7MPa下的空载流量0，即但是，考虑到输入信号的多变性常会大于预计输入信号的最大值，此时会引起流量饱和，劣化系统议实际选用的伺服阀的空载流量，实应大于或等于2济的兔空载流试搡的规格过大的不足是响应慢因惯量大，且阀的大行程得不到经常有效的工作和磨合，系统的灵敏度也差。
 改善这种状况有效的做法是。选用两个较小规格的伺服陶，其流帚之和等于所需的个大规格阀提下明显改善伺服缸的动特性。
 3建模和辨识非对称单出杆缸具有占用空间小结构简单成本低外泄小仅为对称缸的半等优点，是伺服液压缸的执行机构的首选形式。对称阀控不对称缸样的阶数学模型形式性能指标低于制造商给出的指标的情况。由于伺服1压力系数；儿等效活寒面积；6等效容积；油的体弹模数；等效干扰力；77质量；粘性阻尼系数弹簧系数哪平均活塞面积需要注意的是，不对称缸与对称缸的动态模型始终存在的原因是，为保持零位力平衡，阀通向有杆腔处须个预开口心，作用的接后果是增加了系统的静差。
 般制造商可根据实际伺服缸的使用工况如有否弹簧负载可否略去速度阻尼等和类型如位置速还是力控制进行简化，进而给出必要的响应曲线或频率特性和动静态指标。如对于无弹负载忽略速度阻尼的位置控制系统且假定阀的频宽远大于3倍以上缸的频宽，则系统以阀的电流为输入的传递函数可简化为叫阶固有频率，=2讥据此画出开环或闭环的响应线提供给用户，似乎工作己经很完善了。
 用试验和辨识方法确定模型的另个直接好处以通过试似1对伺服液味缸进厅故障诊1破，找出缺陷，进而改进设计和制造。如在对即将出厂对应缸的输出行程为135毫米的小信号时低频即低频小于1赫芝时，几乎无输出振幅。当信号在对应缸的输出行程610毫米范时。缸有低频爬行和滞涩现象，再增大输入信号时，波形渐趋正常。这与死区摩擦滞环等非线性因素最易影响塞密3波形封圈损伤后卡紧缸体的缘故去掉故障后，切正常。所以，这是种很有实际意义的做法。好在由于理论的+断完善。手段的不断改进，设各价格的不断下降，使试验辨识从阳春白雪走向了下里巴人。我们应当充分利用这现代科技手段。