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這類系統實質上是節流式伺服系統,通過調節電液伺服閥開口大小來調節進入液壓馬達的流量,進而調節液壓馬達轉速,使其與設定值保持一致。此類系統由于伺服閥的頻響很高,因此系統的響應很快、精度高、結構也較簡單,但效率較低。一般用于中小功率和高精度場合。該類系統按其結構形式分為以下三種類型:串聯閥控液壓馬達速度伺服系統(見圖54),
節流式并聯閥控液壓馬達速度伺服系統(見圖55)和補油式并聯閥控渡壓馬達速度伺服系統(見圖56)。
(1)串聯。系統的構成是伺服閥串聯于泵、馬達之間,液壓馬達的轉速由測速裝置檢測,經反饋構成速度閉環。系統的工作原理是:當液壓馬達的轉速發生變化時,測速裝置將實際速度信號反饋,與參考信號R進行比較并產生偏差e,控制器按e的大小,通過一定的控制律控制輸入伺服閥的電流,改變伺服閥的開口大小,從而改變伺服閥的輸出流量也即改變進入液壓馬達的流量,使馬達的轉速達到期望值。這種系統的特點是:由于伺服閥直接控制進入液壓馬達的流量,因此系統的頻響較快;但由于系統中節流損失的存在,系統的效率很低,理論上zui大效率只有30%;而且由于節流損失都轉化為熱量,系統溫升很快。這種系統只適用于中、小功率場合。
(2)節流式并聯。在此系統中,伺服閥并聯在系統中,其結構如圖55所示。系統的工作原理是:先給伺服閥一個預開口,預開口大小視液壓馬達轉速范圍和系統的泄漏而定,具體數據可根據實驗確定。液壓馬達轉速確定后,使旁路部分泄漏的流量達到需要調節的zui大值。
如負載從零變化到滿負荷時轉速下降了15%,則使旁路泄漏部分的流量為系統總流量的15%。當外負載增大或溫度升高時,液壓馬達轉速下降,此時將伺服閥的開口減小,以補償變量泵驅動電動機轉差和泄漏所造成的流量減少,使馬達轉速恢復到設定值。反之,當外負載減小時,液壓馬達轉速上升,此時將伺服閥的開口加大,增加系統的外泄漏以保持液壓馬達轉速恒定。
這種系統的特點是:①由于伺服閥本身不帶負載,所以頻響很高,可使系統的調節時間大大縮短;②系統從旁路流回油箱的流量不大,旁路功耗較小,效率比串聯閥控系統高,一般可達80%左右;③旁路的泄漏增加了系統阻尼,從而提高了系統的穩定性;④該系統的剛度較差。如果采用合適的調節手段,來彌補節流式并聯閥控液壓馬達調速系統剛度差的弱點,那么該系統就可獲得較快的調節時間和較高的效率??捎糜诟呔?、大功率場合。
(3)補油式并聯。與節流式并聯閥控系統相比,補油式并聯閥控支路(見圖56)有自己的單獨能源,伺服閥工作于向系統補油狀態。系統的工作原理是;當系統受到階躍負載或負載擾動時,液壓馬達的轉速發生變化,系統通過閉環控制方式調節旁路伺服閥的開口,從而調節進入馬達的流量,實現對系統調速或穩速的目的。從系統原理來看,泵提供馬達運轉的主要流量,保證大功率系統穩態,伺服閥由于在旁路上未直接帶動負載,能充分發揮其快速響應的特性,保證系統快速調節。當采用適當的控制率時,可使系統的調節時間變得很短。
該系統與節流式并聯閥控系統相比有兩個突出的優點:①旁路伺服閥有自己獨立的供油系統,總是工作于向系統補油狀態,從而使系統能獲得較好的剛度;②伺服閥閥口壓差不僅決定于系統壓力,還受補油壓力的影響,提高補油壓力,可以提高系統的響應速度。
該系統適于解決大功率系統與快速調節的問題,特別對有些系統重點要求在階躍負載作用時的動態調節性能時,可采用此系統。
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