【正文】 電液伺服驅動的連鑄結晶器激振系統(tǒng)具有能實現(xiàn)非正弦振動，可明顯改善結晶器保護渣的潤滑，有效地減少鑄坯與結晶器之間的摩擦力，從而減少鑄坯振痕，提高鑄坯質(zhì)量和金屬的收得率。因此，開發(fā)可靠性好、控制精度高和響應速度快的電液伺服控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。結晶器電液伺服控制系統(tǒng)主要由電液伺服閥、伺服油缸、液壓泵站等幾部分組成。結晶器是通過閥控缸液壓動力元件驅動振動機構實現(xiàn)其往復振動，將液壓缸的位置通過位移傳感器反饋到比較端與指令信號比較，得到誤差信號，然后通過運算放大器放大后驅動電液伺服閥構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。利用計算機可非常方便地產(chǎn)生各種指令波形，通過模糊PID控制可以使系統(tǒng)輸出跟蹤指令信號從而獲得所需要的振動規(guī)律。伺服控制器內(nèi)有兩路獨立的伺服放大器和將這兩路獨立的伺服放大器關聯(lián)在一起的同步控制回路。每路伺服放大器控制1 臺伺服缸，它將指令電壓信號轉換成電流信號經(jīng)輸出端驅動電液伺服閥來使液壓缸移動，裝在活塞桿上的位移傳感器的反饋信號在反饋端輸入后與指令信號進行比較，形成位置系統(tǒng)的閉環(huán)控制。每1 路都設有開環(huán)增益調(diào)整、反饋增益調(diào)整、零位調(diào)整和輸入與反饋相位調(diào)整，并有電流表顯示通過伺服閥的電流狀態(tài)。同步控制回路是對兩臺伺服缸出現(xiàn)不同步時的一種補償，同步控制的原理是對兩個單獨的反饋信號進行比較，兩缸同步，則比較后的差值為零，差值不為零時，這個差值以相反的極性分別送入兩個回路各自的輸入信號加法點，使“快缸降速，慢缸升速”，進行同步調(diào)節(jié)。1 系統(tǒng)設計方案確定 伺服系統(tǒng)設計方案 結晶器做正弦振動，采用雙缸同步驅動方式，每個振動缸控制伺服閥一備一用。根據(jù)設計要求，液壓伺服激振系統(tǒng)為雙缸同步振動過程。系統(tǒng)主要由電液伺服閥，液壓缸，液壓泵站等幾部分組成。雙缸同步振動由兩個兩個電液伺服閥由電信號精準控制，可以實現(xiàn)兩個油缸的同步激振運動，每個振動缸控制伺服閥都有一個備用閥，兩個備用閥經(jīng)液控單向閥連接到系統(tǒng)。 控制方案工作中指令信號同時給兩個伺服閥，伺服閥通過電信號控制兩個液壓缸進行振動，輸入流量輸出位移，液壓油經(jīng)由單向分流閥同時供給兩個伺服閥，經(jīng)閥芯開口進入液壓缸驅動其運動，計算機將信號送入伺服閥，控制雙缸的正弦振動。 主要技術參數(shù)（1）液壓系統(tǒng)最大工作壓力：；（2）結晶器作正弦振動，最大振幅：177。40mm，振動頻率范圍：1Hz；（3）負載：30t；（4）時間：；（5）精度：177。；（6）幅頻寬f3dB=2Hz，相頻寬f90176。=2Hz。 系統(tǒng)工作情況分析 系統(tǒng)在伺服閥控制下做正弦振動，液壓缸活塞桿的伸出和回縮過程符合正弦振動曲線，根據(jù)最大振幅和振動頻率可以得出系統(tǒng)的振動方程。2 設計計算 系統(tǒng)振動 系統(tǒng)最高工作壓力：；正弦振動振幅：；振動頻率： ；結晶器靜態(tài)重量：列出系統(tǒng)正弦振動方程：振動位移方程： 代入數(shù)據(jù)得出： 由 可求出液壓缸活塞桿的速度公式 其中: 為液壓缸活塞的位移 為液壓缸的振動角頻率， 液壓缸的最大速度 給定設計條件中系統(tǒng)最大工作壓力為，即在工作中不能超出所給定的系統(tǒng)最大工作壓力，選取系統(tǒng)的工作壓力為設計要求系統(tǒng)最大輸出力，由于雙缸同步，每個液壓缸負載 液壓缸設計計算 油缸的設計原則根據(jù)主機的動力分析和運動計算，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和尺寸。液壓缸的推力，伸出回縮的速度，作用時間，內(nèi)徑，行程，及活塞桿直徑等。根據(jù)選定的工作壓力和材料進行液壓缸的結構設計，如液壓缸的壁厚，缸蓋的結構，密封形式，排氣與緩沖等。 油缸的選型油缸的選型中，應通過所給定的技術參數(shù)來計算油缸的基本參數(shù)，進而選型。油缸的基本參數(shù)有：液壓缸的內(nèi)徑，活塞桿的外徑，油缸的公稱壓力等。計算出基本參數(shù)，根據(jù)液壓傳動設計手冊油缸參數(shù)綜合比對進行選型。油缸按作用類型非為：單作用油缸和雙作用油缸，本設計中油缸是由伺服閥控制振動缸，液壓缸上裝有位移傳感器，將活塞桿的位移傳至計算機控制系統(tǒng)，進而控制雙缸的同步振動?？紤]到液壓缸的高溫工作環(huán)境，為了防止粉塵顆粒等雜物進入液壓缸，對于液壓缸的密封方式也要特別注意。根據(jù)主機的要求，（液壓傳動與控制設計手冊），選擇的液壓的類型。根據(jù)主機的動力分析和運動計算，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和尺寸。如：液壓缸的推力，伸出回縮的速度，作用時間，內(nèi)徑，行程，及活塞桿直徑等。根據(jù)選定的工作壓力和材料進行液壓缸的結構設計，如液壓缸的壁厚，缸蓋的結構，密封形式，排氣與緩沖等。單活塞桿油缸示意圖圖 單活塞桿液壓油缸示意圖 油缸參數(shù)計算液壓缸內(nèi)徑： 其中 代入數(shù)據(jù)得出 活塞桿直徑：，取值為2，由表（）代入數(shù)據(jù)得出 由液壓設計手冊表（)選取液壓缸參數(shù)：內(nèi)徑： 活塞桿直徑：液壓缸的行程（表）選取 泵的選擇計算 泵的選擇計算原則泵的選型主要根據(jù)系統(tǒng)的工況來選擇液壓泵，泵的主要參數(shù)有壓力、流量、轉速、效率。為了保證系統(tǒng)正常運轉和泵的使用壽命，一般在固定設備系統(tǒng)中，正常工作壓力為泵的額定工作壓力的80%左右；要求工作可靠性較高的系統(tǒng)或運動的設備，系統(tǒng)工作壓力為泵的額定工作壓力的60%左右。泵的流量要大于系統(tǒng)的最大工作流量。為了延長泵的使用壽命，泵的最高壓力與最高轉速不宜同時使用。 系統(tǒng)流量計算工況分析：液壓缸作正弦振動，在振動過程中進入液壓缸的液壓油是變換的，正弦振動液壓缸達到最大伸出速度時對應系統(tǒng)的最大流量。 流量計算進入（流出）液壓缸的流量（）即為系統(tǒng)的流量。由公式 和公式 得 其中 為液壓缸活塞的速度（）為液壓缸內(nèi)徑（）為單個液壓缸伸縮時所需流量（）最大流量： 其中： 代入得： 雙缸同步得： 泵的參數(shù)計算 初步定泵的轉速為： 可計算出泵最大排量為： 工作壓力為： 由此參考設計手冊表（）選擇泵，選擇泵的類型為軸向斜盤式柱塞泵， 型號為: ；排量：；額定轉速為：；容積效率 液壓泵的驅動功率及電機的選擇 驅動功率計算 由于泵的選擇中選擇了排量比實際要求排量要大的泵，而缸的運動中所需的功率比按泵的額定排量計算出的功率要小，因此要按泵的實際工況來選擇計算泵的驅動功率。根據(jù)機械設計與制造簡明手冊公式： 其中：為泵的額定工作壓力（）；為泵的額定流量（）；為泵的總效率，由液壓設計手冊查出其中 ，取 帶入公式計算得出 電動機的選擇在電動機的選擇中，為了避免系統(tǒng)臨時出現(xiàn)故障所出現(xiàn)的系統(tǒng)所需功率突然增大的現(xiàn)象，一般選擇電機功率時考慮比實際需求功率較大的額定功率，按照系統(tǒng)計算所得出的驅動功率做參考進行選擇。根據(jù)西門子電機樣本選型：電機型號為：型三相異步電動機電機的額定功率：；轉速：