1 液壓泵的選用

     煉油裝置中常用的滑閥，正常操作時是斷續(xù)小范圍調(diào)節(jié)，為節(jié)省功耗、減少發(fā)熱，選擇液壓泵排量、電機匹配功率時，只要滿足正常調(diào)節(jié)時的*大用油量即可。因此選擇一種適用的變量泵更有利于系統(tǒng)工作。可選用單作用式葉片泵或限壓式變量葉片泵。

      1.1單作用式葉片泵

     單作用式葉片泵結(jié)構(gòu)，主要由配油盤、軸、轉(zhuǎn)子、定子、葉片、殼體等零件組成。定子具有圓柱形內(nèi)表面，定子和轉(zhuǎn)子間有偏心矩e，葉片安放在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，可沿槽道滑動。轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時，葉片靠自身的??心力貼緊定子內(nèi)壁，這樣，在定子、轉(zhuǎn)子葉片和配油盤問就形成了若干個密封的工作空間。當(dāng)轉(zhuǎn)子如圖逆時針回轉(zhuǎn)時，右邊的葉片逐漸伸出，相鄰兩葉片間的空間容積逐漸增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力作用下，油泵的吸油口，經(jīng)配油盤的配油窗口進入這些密封工作腔，這就是泵的吸油過程。左邊的葉片被定子的內(nèi)壁逐漸壓入槽里，兩相鄰葉片間的密封容積逐漸減小，將油液從配油盤的配油窗口、泵的壓油口排出，這是泵的壓油過程。在泵的吸油腔和壓油腔之間，有一段封油區(qū)，將吸油腔和壓油腔分開。當(dāng)轉(zhuǎn)子不斷回轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油、排油，泵的轉(zhuǎn)予每轉(zhuǎn)一周，每個工作空間只吸、壓油一次，因此叫單作用式葉片泵。這種泵的缺點是作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力不平衡，使軸承受很大的徑向負(fù)荷，磨損大，壽命低，不宜用布高壓場合。

     泵的壓力流量特性曲線如圖1所示，橫坐標(biāo)P為泵的工作壓力，（縱）坐標(biāo)Q為泵的輸出流量。當(dāng)泵的工作壓力小于預(yù)先調(diào)整的壓力時定子不動，仍然位于預(yù)先調(diào)定的*大偏心位置，這時。泵的輸出流量Q沿AB段變化。當(dāng)泵的供油壓力超過預(yù)先調(diào)整壓力時彈簧受到壓縮，定了偏心距減小，輸出流量Q亦減小；而且油壓越高，彈簧壓縮量越大，泵的偏心量越小，如圖1線段BC所示。

圖1 壓力流量特性曲線

      1.2 限壓式變量葉片泵

     限壓式變量葉片泵適用于有快速行程和工作進給要求的間歇下作情況。例如組合機床的動力滑臺有快進、丁進一快退等運動。當(dāng)快進（退）時，系統(tǒng)的壓力低，流量大，這時泵正好在圖1所示特性曲線的AB段工作。工進時系統(tǒng)壓力升高，需要的流量小，相當(dāng)于在BC線段處工作，功率損耗較低。這種泵結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，相對運動的零件多，泄漏較大，因此容積效率較定量泵低。在長周期運轉(zhuǎn)場合發(fā)熱較嚴(yán)重，高溫導(dǎo)致油液黏度降低，引起局部泄漏。故在原電液執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)用中，常發(fā)生油溫高報警，影響正常工作。

      1.3 軸向柱塞泵

    為軸向柱塞泵由傳動軸、斜盤、柱塞、缸體、配油盤等主要零件組成。斜盤和配油盤是不動的。缸體上均布著幾個軸向排列的柱塞孔，柱塞可在其中自由滑動。由低壓泵供給的油液經(jīng)配油盤上的吸油窗口進入缸內(nèi)，使柱塞的一端抵緊在斜盤上，當(dāng)傳動軸帶動缸體回轉(zhuǎn)時在低壓油和斜盤的作用下，柱塞就在缸中作往復(fù)直線運動。當(dāng)柱塞從缸中抽出時，缸體內(nèi)密封工作容積不斷增加，產(chǎn)生局部真空，油液經(jīng)配油盤的配油窗口吸入缸體中，當(dāng)柱塞被斜盤壓進缸內(nèi)時，密封工作容積不斷減小，油液經(jīng)配油盤上壓油口壓出。缸體每轉(zhuǎn)一周，每個柱塞往復(fù)運動一次，完成一次吸抽一壓油過程。傳動軸帶動缸體連續(xù)轉(zhuǎn)，就可以不斷輸出壓力油。改變斜盤的角度，就能改變柱塞往復(fù)行程的大小，因而改變泵的排量。
軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，重量輕，轉(zhuǎn)動慣性小，易于實現(xiàn)變量控制，并具有較高的容積效率，能在較高的轉(zhuǎn)速和壓力下工作，因此多用在中高壓系統(tǒng)中。它的缺點是軸向尺寸較大，軸向作用力較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且對油液污染十分敏感。這一缺點在電液伺服系統(tǒng)中可以完全克服。由于新型電液執(zhí)行機構(gòu)工作壓力升級，選用這種泵發(fā)熱少，效率高，尤其適合長周期運轉(zhuǎn)。

      2 位移傳感器的選用

     差動變壓器式位移傳感器控制精度較低，故障率高，長行程線性度不能滿足要求。

     磁致伸縮位移傳感器利用非接觸技術(shù)監(jiān)控活動磁鐵，磁鐵和傳感器無直接接觸，因此在易受油漬、溶液、塵埃或其它污染的環(huán)境中。也能正常工作。此外，它還能承受高溫、高壓、高震蕩的環(huán)境。它利用磁致伸縮波導(dǎo)管測量移動磁鐵的位置，即兩個不同磁場相交產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖信號，根據(jù)脈沖傳導(dǎo)時間，計算磁鐵的準(zhǔn)確位置，線性好，可靠性高。
這兩個磁場，一個來自外面的活動磁鐵，另一個則來自傳感器內(nèi)波導(dǎo)管的電流脈沖，而這個電流脈沖是傳感器的I占I有電子部件——脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的。脈沖發(fā)生器發(fā)出的電流脈沖經(jīng)過波導(dǎo)管到達(dá)磁環(huán)形成的磁場處。兩個磁場相交時，電磁感應(yīng)波導(dǎo)管會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，其信號以聲速沿波導(dǎo)管返回電子部件的感應(yīng)線圈。用信號處理電路計算信號發(fā)出和返回之間的時間差，再乘以固定速度，即可求出測量距離。這是個連續(xù)過程，每當(dāng)活動磁鐵被移動時，新的位置馬上就會被檢測出來。

     磁致伸縮位移傳感器采用內(nèi)藏式結(jié)構(gòu)。磁環(huán)置于活塞上，波導(dǎo)管安裝在油缸后端盞上，因此提高了執(zhí)行機構(gòu)的整機性能。

      3 電液伺服閥的選用

     電液伺服閥是伺服控制系統(tǒng)的核心控制元件，它用輸入的小功率信號去控制流向油缸的流量，是放大系數(shù)很高的放大元件，同時也是伺服控制系統(tǒng)中電氣系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換裝置。在伺服閥選型時，除要確定額定電流、非線性度等性能指標(biāo)外，還要確定伺服閥的額定流量和負(fù)載頻率特性。

      3.1額定流量的確定

     下面舉例說叫額定流量的計算方法：

     指定系統(tǒng)供油壓力由8MPa提升為14MPa，*快速度為100mm/s，油缸內(nèi)徑φ=100mm。

     則*大流量Q_m=V_m×A=100×π/4×100²=47.1L/min

      空載流量

     伺服閥額定流量L/min（P_s為供油壓力，取*大值14MPa）

     選定伺服閥時要求流量Q_R在Q基礎(chǔ)上增加10%，故Q_R約為45L/min

     從上述計算選定伺服閥型號為BD15AAANC15，該種伺服閥Q_R為57L/min，快速緊急制勝時速度優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)。

     如果系統(tǒng)供油壓10MPa，

     如果系統(tǒng)供油壓為12MPa，

      油缸為   =125mm，則，Q_m=73.6L/min

     Q_NL=90.4L/min，Q=99L/min

      3.2 頻率特性的確定

     為得到*好的性能，伺服閥相位滯后90°時的頻率應(yīng)為負(fù)載共振頻率的3倍以上。

     系統(tǒng)負(fù)載共振頻率

     式中f_n為負(fù)載共振頻率，K_o為液壓剛度頻率，M為負(fù)載質(zhì)量

式中Ey為油液容積模數(shù)，70000-140000N/cm²，A_T為活塞有效面積，x₁為活塞總行程，η為容積系統(tǒng)

     式中V₁為伺服閥窗口內(nèi)的活塞腔體積。

     上計算可得出系統(tǒng)頻率．據(jù)此選定伺服閥型號。

      4 油箱的選用

     油箱是液壓系統(tǒng)油液存儲單元，伺服系統(tǒng)的油箱，要求清潔度高，有貯存、過濾、換熱、液位、油溫控制、呼吸作用，結(jié)構(gòu)上要求全密封、無泄漏。原來油箱結(jié)構(gòu)普遍采用焊接式，上有活動蓋板，通過螺栓與箱體聯(lián)接，箱體由底板和四塊主板組焊而成，板厚為3mm薄板焊接，底部和頂部均有加強筋，存在焊縫多、焊接工作量大、焊后變形較難控制等不利因素。

     新型電液執(zhí)行機構(gòu)建議選用專用油箱，油箱容積為原容積的1.5倍，整體式結(jié)構(gòu)設(shè)計，即蓋板與油箱一體，上開清洗手孔，油箱壁板由四板改為兩塊匚型板對焊。壁板為3mm，底板、頂板為6mm，焊接均采用氬弧焊，即減少了機加工量，又減少了焊縫數(shù)量，從而減少焊接應(yīng)力變形。

     油箱結(jié)構(gòu)上劃分為兩個區(qū)，由中隔板分隔為吸油區(qū)和回油區(qū)，油液經(jīng)*大流動距離至中隔板窗口流入吸油區(qū)，吸油管布置在離窗口*遠(yuǎn)端，確保流動距離*長。這樣設(shè)汁有個作用：一足油液流動過程中顆粒雜質(zhì)逐漸沉淀在油箱底部，不進入吸油區(qū)，不參與二次循環(huán)污染系統(tǒng)；二是流動過程也足降溫過程，能使吸油區(qū)較回油區(qū)低5-1O℃。油箱全封閉。通過頂壓式空氣濾清器進行車氣交換。

      5 過濾器的選用

     電液伺服系統(tǒng)采用新型雙聯(lián)過濾器較好，過濾器安裟在集成油路板上，原過濾器簡體由4xM8內(nèi)六角螺釘聯(lián)接方形底板，在壓力*高為8MPa的系統(tǒng)中基本滿足強度要求．新系統(tǒng)設(shè)計壓力為14MPa，按受力面積計算，原過濾器無法滿足強度要求，因此需對過濾器簡體進行重新核算，結(jié)構(gòu)上山方形聯(lián)接改為圓筒形均勻分布聯(lián)接．均布6×M12內(nèi)六角圓柱頭螺釘聯(lián)接．以滿足強度要求。過濾器選用新型材料，過濾精度高，納污量大，過濾效率提高20%。

      6 優(yōu)化油路設(shè)計

     液壓油路的集成化足液壓技術(shù)進步的標(biāo)志，它既能簡化管路，減少壓力損失，又能減小整機結(jié)構(gòu)尺寸，方便操作使剛。過去液壓元件多為板式和管式聯(lián)接．制造成本高，且增加了液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體積。近年來插裝閥、疊加閥發(fā)展較快．已形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，價格低、性能好，在很多場合替代板式和管式液壓元件。在新型電液執(zhí)行機構(gòu)中，我們大量選用了插裝元件，如液控單向閥、手動換向閥、截止閥、雙向液壓鎖、電磁換向閥等，使集成油路板結(jié)構(gòu)更加緊湊。

      7 優(yōu)化手動機構(gòu)

     液壓執(zhí)行部分，在手動機械操作時，采用的是機床上使用的開合螺母結(jié)構(gòu)，凸輪與開合螺母懸臂聯(lián)接，配合精度較高，但使用中常有催化劑粉末塞人間隙，和凸輪銷軸與滑槽間；手動操作間隔時間長，切換時常有卡阻現(xiàn)象，造成切換不靈活。優(yōu)化方法可在開合螺母兩端各增加一對齒輪．將單支撐改成了雙支撐，消除了懸臂梁的不平衡力，在任何時候都切換自如。

      8 放大器和儀表接線盤的選用

     伺服放大器是電液伺服系統(tǒng)的控制部件，它對伺服系統(tǒng)的可靠性起著至關(guān)重要的作用。它將輸入信號與反饋信號相比較后進行放大，再經(jīng)過微分、比例、積分等環(huán)節(jié)實現(xiàn)對系統(tǒng)的各種控制。前一代放大器是插板式結(jié)構(gòu)，它分為位置放大板、反饋板、報警板、電源板、控制面板等五塊控制電路板，給維護和調(diào)試帶來較大方便。

      8.1通過多年使用。我們發(fā)現(xiàn)該放大器尚存在以下問題

     （1）變壓器式工作電源，發(fā)熱較高，穩(wěn)定性有待提高；
      （2）接觸式繼電器故障率較高；
      （3）調(diào)試點較多，調(diào)試繁瑣；
      （4）顯示面板與放大器構(gòu)架聯(lián)接，維護困難。

      8.2解決方案

     （1）放大器仍采用插板結(jié)構(gòu)，將電源和顯示_向板分離，并設(shè)計抽屜式托盤，以方便調(diào)校和維護。減小放大器的單體重量和調(diào)試的危險性。
     （2）電源安裝在放大器防爆箱底部，采用高磁性的集成穩(wěn)壓開關(guān)電源模塊。
      （3）顯示面板安裝在防爆筘顯示窗口上，用信線與各板聯(lián)接。
      （4）繼電器采用進口固態(tài)繼電器，減小故障率，提高可靠性。
      （5）儀表接線盒強弱電分離，減小干擾提高**性。

      9 結(jié)論

     通過對以上關(guān)鍵元件的選用配置，電液伺服控制系統(tǒng)可實現(xiàn)推力大、可靠性高、行程速度快的預(yù)期目的，滿足裝置大型化、長周期運轉(zhuǎn)的要求。達(dá)到提高快速性能的研究月標(biāo)。