機電液一體化系統(tǒng)的執(zhí)行.ppt

第六章 機電液一體化系統(tǒng)的執(zhí)行,6.1 概述 6.2液壓執(zhí)行元件的特性與選擇,制作人: 王連升 王朝烽,6.1 概述,6.1.1 伺服系統(tǒng)簡要介紹 6.1.2執(zhí)行元件的特點及類型 6.1.3機電控制系統(tǒng)對執(zhí)行元件的要求,6.1.1 伺服系統(tǒng)簡要介紹,1.伺服系統(tǒng)的基本概念 伺服來自英文單詞Servo，指系統(tǒng)跟隨外部指令進行人們所期望的運動，運動要素包括位置、速度和力矩。 伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從液壓、氣動到電氣的過程，而電氣伺服系統(tǒng)包括伺服電機、反饋裝置和控制器。,2.伺服系統(tǒng)的基本類型 按控制原理分 有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種形式 按被控制量性質(zhì)分 有位移、速度、力和力矩等伺服系統(tǒng)形式 按驅(qū)動方式分 有電氣、液壓和氣壓等伺服驅(qū)動形式 按執(zhí)行元件分 有步進電機伺服、直流電機伺服和交流電機伺服形式,3.伺服系統(tǒng)的基本要求 精度高（指輸出量復(fù)現(xiàn)輸入指令信號的精確程度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差表示） 穩(wěn)定性好 快速響應(yīng)（是衡量伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的重要指標(biāo)） 調(diào)速范圍寬（是伺服系統(tǒng)提供的最高速與最低速之比） 低速大轉(zhuǎn)矩（應(yīng)變能力指能承受頻繁的啟動、制動、加速、減速的沖擊）,4.伺服系統(tǒng)的基本構(gòu)成 伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 機電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多，但從自動控制理論的角度來分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。,伺服系統(tǒng)組成原理框圖,6.1.2執(zhí)行元件的特點及類型,1. 電氣執(zhí)行元件 電氣執(zhí)行元件包括直流(DC)伺服電機、交流（AC） 伺服電機、步進電機以及電磁鐵等，是最常用的執(zhí)行元 件。對伺服電機除了要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)以外，一般還要求動態(tài) 性能好，適合于頻繁使用，便于維修等 2液壓式執(zhí)行元件 液壓式執(zhí)行元件主要包括往復(fù)運動油缸、回轉(zhuǎn)油缸、 液壓馬達等，其中油缸最為常見。在同等輸出功率的情況 下，液壓元件具有重量輕、快速性好等特點 3氣壓式執(zhí)行元件 氣壓式執(zhí)行元件除了用壓縮空氣作工作介質(zhì)外，與液 壓式執(zhí)行元件沒有區(qū)別。氣壓驅(qū)動雖可得到較大的驅(qū)動 力、行程和速度，但由于空氣粘性差，具有可壓縮 性，故不能在定位精度要求較高的場合使用。,異步電動機,感應(yīng)電動機,離合器電動機,永磁同步電動機,微型直流減速電動機,電磁式,液壓式,氣壓式,應(yīng)用：液壓系統(tǒng)用于需大的功率重型設(shè)備;氣動用于工件夾緊、輸送等自動化生產(chǎn)線; 電動應(yīng)用最廣泛.,6.1.3 機電控制系統(tǒng)對執(zhí)行元件的要求,慣量小、動力大 體積小、重量輕 便于維修、安裝 宜于微機控制,6.2 液壓執(zhí)行元件的特性與選擇,6.2.1 液壓泵 6.2.2液壓缸 6.2.3液壓電動機 6.2.4液壓執(zhí)行元件的選擇方法,6.2.1 液壓泵,1.液壓泵的分類,2.液壓泵的主要技術(shù)參數(shù) （1）泵的排量（mL/r）泵每旋轉(zhuǎn)一周、所能排出的液體體積。 （2）泵的理論流量（L/min）在額定轉(zhuǎn)數(shù)時、用計算方法得到的單位時間內(nèi)泵能排出的最大流量。 （3）泵的額定流量（L/min）在正常工作條件下；保證泵長時間運轉(zhuǎn)所能輸出的最大流量。 （4）泵的額定壓力（MPa）在正常工作條件下，能保證泵能長時間運轉(zhuǎn)的最高壓力。 （5）泵的最高壓力（MPa）允許泵在短時間內(nèi)超過額定壓力運轉(zhuǎn)時的最高壓力。,（6）泵的額定轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）在額定壓力下，能保證長時間正常運轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)數(shù)。 （7）泵的最高轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）在額定壓力下，允許泵在短時間內(nèi)超過額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時的最高轉(zhuǎn)數(shù)。 （8）泵的容積效率（%）泵的實際輸出流量與理論流量的比值。 （9）泵的總效率（%）泵輸出的液壓功率與輸入的機械功率的比值。 （10）泵的驅(qū)動功率（kW）在正常工作條件下能驅(qū)動液壓泵的機械功率。,3.液壓泵的常用計算公式,6.2.2液壓缸,6.2.3液壓電動機,6.2.4液壓執(zhí)行元件的選擇方法,1.液壓泵的選擇 首先依據(jù)初選的系統(tǒng)壓力選擇液壓泵的結(jié)構(gòu)類型，一般P21MPa，選用齒輪泵和葉片泵；P21MPa，則選擇柱塞泵。然后確定液壓泵的最大工作壓力和流量。液壓泵的最大工作壓力必須等于或超過液壓執(zhí)行元件最大工作壓力及進油路上總壓力損失這兩者之和，液壓執(zhí)行元件的最大工作壓力可以從工況圖或表中找到；進油路上總壓力損失可以通過估算求得，也可以按經(jīng)驗資料估計，見表10-3。,表10-3 進油路壓力損失經(jīng)驗值,液壓泵的流量必須等于或超過幾個同時工作的液壓執(zhí)行元件總流量的最大值以及回路中泄漏量這兩者之和。液壓執(zhí)行元件總流量的最大值可以從工況圖或表中找到（當(dāng)系統(tǒng)中備有蓄能器時，此值應(yīng)為一個工作循環(huán)中液壓執(zhí)行元件的平均流量）；而回路中泄漏量則可按總流量最大值的10%-30%估算。,在參照產(chǎn)品樣本選取液壓泵時，泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力高20%-60%，以便留有壓力儲備；額定流量則只需選得能滿