机电液一体化系统的执行.ppt

第六章 机电液一体化系统的执行,6.1 概述 6.2液压执行元件的特性与选择,制作人: 王连升 王朝烽,6.1 概述,6.1.1 伺服系统简要介绍 6.1.2执行元件的特点及类型 6.1.3机电控制系统对执行元件的要求,6.1.1 伺服系统简要介绍,1.伺服系统的基本概念 伺服来自英文单词Servo，指系统跟随外部指令进行人们所期望的运动，运动要素包括位置、速度和力矩。 伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包括伺服电机、反馈装置和控制器。,2.伺服系统的基本类型 按控制原理分 有开环、闭环和半闭环三种形式 按被控制量性质分 有位移、速度、力和力矩等伺服系统形式 按驱动方式分 有电气、液压和气压等伺服驱动形式 按执行元件分 有步进电机伺服、直流电机伺服和交流电机伺服形式,3.伺服系统的基本要求 精度高（指输出量复现输入指令信号的精确程度，通常用稳态误差表示） 稳定性好 快速响应（是衡量伺服系统动态性能的重要指标） 调速范围宽（是伺服系统提供的最高速与最低速之比） 低速大转矩（应变能力指能承受频繁的启动、制动、加速、减速的冲击）,4.伺服系统的基本构成 伺服系统的结构组成 机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。,伺服系统组成原理框图,6.1.2执行元件的特点及类型,1. 电气执行元件 电气执行元件包括直流(DC)伺服电机、交流（AC） 伺服电机、步进电机以及电磁铁等，是最常用的执行元 件。对伺服电机除了要求运转平稳以外，一般还要求动态 性能好，适合于频繁使用，便于维修等 2液压式执行元件 液压式执行元件主要包括往复运动油缸、回转油缸、 液压马达等，其中油缸最为常见。在同等输出功率的情况 下，液压元件具有重量轻、快速性好等特点 3气压式执行元件 气压式执行元件除了用压缩空气作工作介质外，与液 压式执行元件没有区别。气压驱动虽可得到较大的驱动 力、行程和速度，但由于空气粘性差，具有可压缩 性，故不能在定位精度要求较高的场合使用。,异步电动机,感应电动机,离合器电动机,永磁同步电动机,微型直流减速电动机,电磁式,液压式,气压式,应用：液压系统用于需大的功率重型设备;气动用于工件夹紧、输送等自动化生产线; 电动应用最广泛.,6.1.3 机电控制系统对执行元件的要求,惯量小、动力大 体积小、重量轻 便于维修、安装 宜于微机控制,6.2 液压执行元件的特性与选择,6.2.1 液压泵 6.2.2液压缸 6.2.3液压电动机 6.2.4液压执行元件的选择方法,6.2.1 液压泵,1.液压泵的分类,2.液压泵的主要技术参数 （1）泵的排量（mL/r）泵每旋转一周、所能排出的液体体积。 （2）泵的理论流量（L/min）在额定转数时、用计算方法得到的单位时间内泵能排出的最大流量。 （3）泵的额定流量（L/min）在正常工作条件下；保证泵长时间运转所能输出的最大流量。 （4）泵的额定压力（MPa）在正常工作条件下，能保证泵能长时间运转的最高压力。 （5）泵的最高压力（MPa）允许泵在短时间内超过额定压力运转时的最高压力。,（6）泵的额定转数（r/min）在额定压力下，能保证长时间正常运转的最高转数。 （7）泵的最高转数（r/min）在额定压力下，允许泵在短时间内超过额定转速运转时的最高转数。 （8）泵的容积效率（%）泵的实际输出流量与理论流量的比值。 （9）泵的总效率（%）泵输出的液压功率与输入的机械功率的比值。 （10）泵的驱动功率（kW）在正常工作条件下能驱动液压泵的机械功率。,3.液压泵的常用计算公式,6.2.2液压缸,6.2.3液压电动机,6.2.4液压执行元件的选择方法,1.液压泵的选择 首先依据初选的系统压力选择液压泵的结构类型，一般P21MPa，选用齿轮泵和叶片泵；P21MPa，则选择柱塞泵。然后确定液压泵的最大工作压力和流量。液压泵的最大工作压力必须等于或超过液压执行元件最大工作压力及进油路上总压力损失这两者之和，液压执行元件的最大工作压力可以从工况图或表中找到；进油路上总压力损失可以通过估算求得，也可以按经验资料估计，见表10-3。,表10-3 进油路压力损失经验值,液压泵的流量必须等于或超过几个同时工作的液压执行元件总流量的最大值以及回路中泄漏量这两者之和。液压执行元件总流量的最大值可以从工况图或表中找到（当系统中备有蓄能器时，此值应为一个工作循环中液压执行元件的平均流量）；而回路中泄漏量则可按总流量最大值的10%-30%估算。,在参照产品样本选取液压泵时，泵的额定压力应选得比上述最大工作压力高20%-60%，以便留有压力储备；额定流量则只需选得能满