【文章內(nèi)容簡介】 根據(jù)極片軋機 快抬時 雙側(cè) 壓下缸 的流量， 所選泵為力士樂 A10VSO45DR，排量為 345cm ，流量 4 5 1 4 5 0 6 5 L / m in?? ，加上蓄能器可以滿足流量需求。 （二）伺服閥的選取 選取伺服閥：根據(jù)執(zhí)行元件按照最佳負載匹配條件求得的最大負載流量和壓力，計算伺服閥的壓降，再根據(jù)和計算伺服閥樣本對應(yīng)參數(shù)，按照樣本給出的閥壓降和樣本給出的額定負載流量選伺服閥型號及規(guī)格。方法如下： （ 1）計算閥壓降 1 5 . 3 33vP P s M P a? ? ? 這里要注意軋機中采用的是單腔控制，故單腔的壓降就是 。 （ 2） 伺服閥樣本對應(yīng)參數(shù)，最大負載流量，閥壓降計算樣本中給定流量： / 2 1 .2 3 .5 / 5 .3 3 1 7 .2 / m inV S LM V S VQ Q P P L? ? ? ? ? ? 這里要注意的是閥的樣本中給定的是雙邊 7MPa（ 145PSI=1MPa）時的流量，而換算成單邊的就只要是 。 再根據(jù)伺服閥樣本壓降及額定流量，選取伺服閥型號。 注意：為補償一些未知因素，建議額定流量選擇要大 10%。采用 19L/min 的Moog 伺服閥 G7613003H19。 圖 23 伺服閥樣本 （三）電機功率的選取 電機功率取泵流量 42L/min 來計算： 642 100 0 60 16 10 Kw? ? ? ? 取 15Kw 應(yīng)該可以。 （四）蓄能器的選取 伺服系統(tǒng)中蓄能器有兩種用途，輔助油源和用于消除伺服閥前的壓力脈動。輔助油源是指在系統(tǒng)需要快速運動所需流量較大，這時要是全部由油泵來提供，流量就會選取的很大，可以采用蓄能器來做輔助油源。 軋機在進行快抬時，需要的壓力很小，但是流 量較大，在選泵時將流量適當取得小一點，采用泵加上蓄能器進行供油的方式。 本系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，故選用皮囊式蓄能器。它具有空氣與油隔離，油不易氧化，尺寸小，重量輕，反應(yīng)靈敏，充氣方便等優(yōu)點。皮囊預充氮氣，液體閥門關(guān)閉，防止皮囊卸壓；一旦達到最小工作壓力，需要有少量液體留在皮囊和單向菌閥之間的管路中（約為公稱體積的 10%）防止皮囊撞擊菌閥。 圖 24 皮囊式蓄能器 蓄能器容積的計算： 蓄能器的總?cè)莘e oV ，即充氣容積。根據(jù)波義耳定律： 1 1 2 2n n noop V p V p V C? ? ? 蓄能器工作在絕熱過程（ t＜ 1min）時， n=,其總?cè)莘e為： 0. 71 5 0. 71 50. 71 51211WooVVp pp? ??? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ??? 式中： 0p 沖氣壓力； 1p 最低工作壓力； 2p 最高工作壓力； WV 有效工作容積。 （ 1）計算 2p ，系統(tǒng)的最高壓力為 16Mpa，所以?。? 2 16p MPa? （ 2） 計算 1p ，從延長皮囊式蓄能器的使用壽命考慮， 121/3pp? 。作為輔助動力源的蓄能器，為使其在輸出有效工作容積過程中液壓機構(gòu)的壓力相對穩(wěn)定些，一般推薦： 12( ~ )pp? 故： 1 ( 0 .6 5 ~ 0 .7 5 ) 1 6 1 0 .4 ~ 1 2p M P a M P a? ? ? 取 ： 1 8p MPa? （ 2） 計算 0p ，在保護膠囊，延長其使用壽命的條件下有： 010 .8 0 .8 8 6 .4p p M P a? ? ? ? 取 ： 0 MPa? （ 3） 計算 WV ， 蓄能器在最大工作壓力與最小壓力所對應(yīng)的容積之差，就是有用的流體體積： 12 2 0 / m inV w V V L? ? ? 則 系統(tǒng)的流量差為 ： 2 0 / mi nVw L? 將以上所計算的參數(shù)帶入方程得： 0. 71 5 0. 71 50. 71 51220 600 .3 3 6 911WooVV L Lp pp? ? ???? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ??? 再根據(jù)蓄能器充氣容積 oV 選取蓄能器型號： 蓄能器選用 NXQ163/，公稱容積為 63L，共需要 1 個。 另外在伺服閥前還有用于消除系統(tǒng)壓力脈動的蓄能器，系統(tǒng)比較小，這里直接選取 NXQ11/，公稱容積為 1L，共需要一個。 圖 25 蓄能器樣本 第三章 極片軋機液壓伺服控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 167。 31 系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 系統(tǒng)的動態(tài)特性：液壓壓下系統(tǒng)的構(gòu)成主要有：控制調(diào)節(jié)器、放大器、電液伺服閥、壓下缸、軋機負載、檢測傳感裝置。 因此，分別建立各個元件的數(shù)學模型就可以搭建出整個液壓壓下系統(tǒng)的數(shù)學模型。極片軋機壓下系統(tǒng)控制示意圖如下圖所示： 圖 31 極片軋機控制示意圖 （一）控制調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) 控制調(diào)節(jié)器采用 PID 調(diào)節(jié)器，傳遞函數(shù)如下： 1( ) (1 )C P iG s K K s?? 式中， PK 比例放大系數(shù) iK 積分放大系數(shù) （二）伺服放大器的傳遞函數(shù) 伺服放大器是將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號，可將其看作一比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)： 34 0 m A K a 4 1 0 A / V1 0 V ?? ? ? 伺服閥 放大器 調(diào)節(jié)器 反饋值 位置傳感器 給定值 壓下缸 壓力傳感器 壓下缸 板帶 反饋值 （三）電液伺服閥的傳遞函數(shù) 電液伺服閥模型是由它控制的動力元件的固有頻率決定的，液壓動力機構(gòu)的固有頻率為： 2622257 0 0 1 0 0 .341 5 7 /0 .3 0 .0 2 1 1 04ephttA ra d sVm??????? ? ?????? ? ?? ? ? ? 大約為 25Hz， G7613003 伺服閥的動態(tài)頻響曲線如下圖所示： 圖 32 伺服閥動態(tài)頻響曲線 由圖可知，伺服閥的頻寬大約為 100HZ。當伺服閥的頻寬（ 100HZ）大于液壓固有頻率（ 25HZ） 35 倍時，伺服閥可近似看為慣性環(huán)節(jié)： 1v svcsvxKsiw?? 7 0 H z 4 3 9 ra d / ssv? ?? （即相角滯后 45176。時的頻率值）， Ksv 為伺服閥放大系數(shù)(m/A)，把它和伺服閥輸出的流量一并考慮； 以伺服閥閥芯位移作為輸入信號，伺服閥輸出流量 QL 方程為 2L d sv c s LQ C K i P P? ?? ? ? ? 0?vx 2L d sv c LQ C K i P? ?? ? ? 0vx? 式中 Cd 滑閥閥口流量系數(shù)； W 伺服閥閥芯面積梯度 (mm)； ρ 油液密度 (kg/m3)； PS 供油壓力 (Mpa)； PL 有桿腔壓力 (Mpa)。 伺服閥樣本中給出的流量公式為： /V S d sv c V SQ C K i P??? ? ? ? 所以可得出： 2L V S s LVSQ Q P PP? ? ?? 0?vx 反之，當 0vx? 時，也是如此。 （四）液壓動力元件的傳遞函數(shù) 三通閥控缸的原理如下圖： 圖 33 閥控缸原理圖 為了推導液壓動力元件的傳遞函數(shù)，首先要列寫出基本方程，即液壓控制閥的流量方程、液壓缸流量連續(xù)性方程和液壓缸與負載的力平衡方程。 ： 2L V S s LVSQ Q P PP? ? ?? 由此式可得 0mQ 、 qK 、 cK 0 221 9 1 6 4 0 . 6 / m in7m V S sVSQ Q P LP? ? ? ? ?? 50 2 .5 1 0mqvQK X ?? ? ? 10cK ??? 得到閥的線性化流量方程： L q v c LQ K X K P?? ： p t LL h tp LedX V dPQ A C Pd t d t?? ? ? 式中， Ctp 總泄漏系數(shù) (m3/)； Vt 控制腔容積 (m3)； βe 油液體積彈性模量 (Mpa)； xp 上輥系的質(zhì)心位移 (m)； Ah 活塞有效面積 (m2)。 ： 實際軋機是一個復雜的多自由度質(zhì)量分布系統(tǒng)，為便于分析以及實時仿真計算速度的需要，將實際軋機負載簡化為一個 一 自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng) 。負載力一般包括慣性力、粘性阻尼力、彈性力和任意外負載力?，F(xiàn)做簡化處理，只考慮慣性力和彈性力的作用，得負載方程： 22pp L t pdxA P m Kxdt?? 由以上求出的三個基本方程 L q v c LQ K X K P?? p t LL p tp LedX V dPQ A C Pd t d t?? ? ? 22pp L t pdxA P m Kxdt?? 可畫出閥控液壓缸 pvXX 的方塊圖： 圖 34 位置反饋回路方塊圖 由方塊圖可求得 pvXX 的傳遞函數(shù)： 20200211p s ppvrKAX KX SS S?? ? ?? ????? ? ??????? ?? 式中， psK 壓力總增益 qps ceKK K? ceK 總流量 壓力系數(shù) ce c tpK K C?? r? 慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率 2 (1 )cerp hKKKA K? ? ? hK 液壓彈簧剛度 2eph tAK V?? 0? 綜合固有頻率 0 1h hKK???? h? 液壓固有頻率 hh tKm? ? 0? 綜合阻尼比 0012 1e cethKKVK???? ??????? 也可畫出閥控液壓缸 gvFX 的方塊圖： 圖 35 力反饋回路方塊圖 由方塊圖可求得 gvFX 的傳遞函數(shù)： 22202001211qpg c e mvrK SAF KX SS S??? ? ????????? ????? ? ??????? ?? 式中， m? 負載的固有頻率 m tKm? ? r? 慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率 2 (1 )cerp hKKKA K? ? ? 0? 綜合固有頻率 0 1h hKK???? h? 液壓固有頻率 hh tKm? ? 0? 綜合阻尼比 0012 1e cethKKVK???? ??????? 167。 32 位置反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 由上述分析已知系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，將系統(tǒng)各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)并在一起可以得到位置反饋回路的傳遞函數(shù)： 圖 36 位置反饋回路 ? ?20200202001( ) ( 1 ) Ka21111Ka ( 1 )21 1 1ps psvP i fSsv rP sv fS ps p isv rKAK KG S H S K K Kss SSSwK K K K A Kss S SKSw?? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ?????? ? ? ??????? ????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?????? ? ? ? 167。 33 壓力反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 同理可得到壓力反饋回路的壓力反饋傳遞函數(shù)： 圖 37 力反饋回路 ? ?2220200222020011( ) ( 1 ) K a21 111K a ( 1 ) 121 1 1qpc e msvP i fFsvrP s v fF q p imces v rK SAKKG S H S K K Kss SSSwSK K K