弹簧疲劳试验台液压控制系统设计 - 图文

弹簧疲劳试验台液压控制系统设计

1 拟定控制方案

试验台采用双杆液压缸对试件进行加载，采用位移传感器进行检测反馈，从而构成一个伺服阀控制液压缸的闭环电液位置控制系统，其原理图如图1所示，其方块图如图1-2 所示。

UR Uf U 放大器 00 e00y p伺服阀 Fg 位移传感器 yL KL Ml FL BL Mp 图1 系统原理图

表1 弹簧疲劳实验机电液力伺服控制系统设计要求和给定参数

项 目 弹簧刚度 液压缸最大行程 压下最大负载力 控制精度 系统性能参数 频率 符号 K S Fmax ef 参 数 32700000 0.003 98100 ≤±5 单位 N/m m N ? 30 Hz

2.静态计算

运动方程为：

x?0.003sin60?t v?0.18?cos60?t

液压缸最大速度为

vm?0.565m5/s

7 液压缸最大负载为

N fm?kxm?3.27?10?0.003?98100 液压缸最大功率为 pm? 取系统供油压力

fmvm?27.7kw 2ps?24.5Mpa

pL?0.95ps?23.27M5pa

系统应在供油压力的95%状态下工作，故取负载压力

则液压缸有效面积Ap为

Ap?FmFm981000???4.21?10?3m2 pl0.95ps23275000因液压缸有效工作面积Ap?d?0.5代入上式得 D?4(D2?d2)，取活塞杆直径d与缸筒内径D的比为

4?4.21?10?3??0.079m?7.9cm D?0.84?0.84?圆整D?0.08m?80mm，取d?0.045m?45mm，校核有效面积得

Ap?4Ap?4(D2?d2)??4(0.082?0.0452)?3.44?10?3m2?34.4cm2

根据液压设计手册，选取天津四方欧业液压机械有限公司产品的SFD25型高压重型等速液压缸

液压设计手册

最大工作压力为25Mpa，液压缸内径80mm，活塞杆直径45mm，行程系列选择50mm，有效面积Ap?34.4cm2。

最大空载速度为0.5652m/s，考虑泄漏等，将伺服阀流量增大30%，则伺服阀最大空载流量为

qm?1.3?vmAp?1.3?0.5652?34.4?10?3?2528?10?6m3/s?152L/min 选取最大空载流量为125L/min的伺服阀。

在液压缸小位移时，用极小的压力差即可推动负载，为充分利用伺服阀的流量，现选定压力降7Mpa,输出流量为125L/min的伺服阀，选取伺服阀型号：QDY10。

3.动态计算

3.1 液压缸传递函数的确定

液压缸的传递函数为：

XpQ?1Ap ?hs(2?2s?1)?h?hs2 其中，?h?24?eApVtmt

??其中

KceAp?emtVt

Ap??3.44?10?3m2?34.4cm2，查液压手册，取液压缸的行程 50mm，取

?e?7000?105Pa，忽略液压缸泄露，Kce代入数据得：?h?Kc，Vt?1.77?10?3m3，

?hApmt?68rad/s，?h?0.34，2?h?Kce2?0.01

3.2 伺服阀传递函数的确定

电液伺服阀的传递函数表示：：

KsvQ? ITS?1查表得到QYD10的一些参数，其中Kxv?0.2083?10?3(m/mA)，设时间常数

T?0.01s。

3.3 伺服放大器增益

按稳态控制精度确定开环增益。设静态控制精度为?5%，开环增益为

K0?1/0.05?20

电放大器增益为

Ka?K0?0.24

KxvKfFKpAp3.4 反馈传感器增益

位置传感器传递函数可以用增益Kf表示。选取位移传感器增益

Kf?100V/m。