1、非对称缸电液伺服系统分析和设计李洪人 教授2008年 11月哈尔滨工业大学电液伺服仿真与试验系统研究所 机床与液机床与液 压压 第三届技第三届技 术术 研研 讨讨 会会专题报专题报 告告哈工大电液所 IEST L 1报告要点：1 非对称缸电液伺服系 统研究意义2 阀控非对称缸系统静态特性分析（压力特性，输出特性，可适应负载变化范围、最佳负载匹配设计）3 阀控非对称缸系统传递函数建模简介及应用传递函数分析和设计 实际系统应注意的四个问题4 对称阀控非对称缸系统静态、动态特性存在的若干问题5 非对称阀控制非对称缸系统的非线性状态方程建模6 应用非线性状态方程分析阀口误差对系统压力特性的影响7 小结
2、哈工大电液所 IEST L 2一、非对称缸电液伺服系统研究意义n 非对称缸就是普通常用的单出杆液压缸 结构尺寸紧凑，安装使用方便，价格低廉n 图中为几种液压缸结构原理1.1 非对称缸及其特点哈工大电液所 IEST L 31.2非对称缸电液伺服系统的特点n 非对称缸电液伺服系统远比对称缸系统复杂，控制起来存在许多问题。 换向压力突跳问题，易出现气蚀和超压现象； 两个方向上系统动特性不对称。n 分析与设计方法与对称缸电液伺服系统不同 哈工大电液所 IEST L 4二、 阀控非对称缸系统的静态特性阀控非对称缸原理图 2.1对称阀控制非对缸系统的结构原理哈工大电液所 IEST L 5 当 Xv0，阀进
3、出油口的节流方程为：阀控非对称缸系统图中： A2/A1=n， w2/w1=m；w1=w4， w2=w3；此时 m=1，即哈工大电液所 IEST L2.2对称阀控制非对称缸时的压力突跳稳态时力平衡方程6哈工大电液所 IEST Ln经过推导可得 Xv0时两腔压力n同理，可得 Xv0时两腔压力液压缸换向时压力突变值为：无杆腔： 有杆腔： 7无杆腔压力变化（ PS 10 MPa） 有杆腔压力变化（ PS 10 MPa ）由图可见，当负载大范围变化时，液压缸两腔将会出现超压或气蚀现象。 对称阀控制非对称缸系统的负载变化范围受到了限制，特别是承受拉向负载的能力较差。为防止气蚀和超压现象，必须采取一定技术措
4、施。哈工大电液所 IEST L 82.3传统防气蚀和超压的技术措施防气蚀装置原理图 1. 对负荷变化的范围加以限制2. 将液压缸的面积设计得很大 3. 国外曾采用在液压缸的两腔设置防气蚀单向阀组和安全阀，以及在阀与有杆腔之间的管路上设置单向节流阀等加以补救。图中为其原理。 几种传统防气蚀和超压措施：然而，负载变化范围仍然不够理想，压力突跳不能消除。哈工大电液所 IEST L 92.4非对称阀控制非对称缸的压力特性为了从根本上改善液压系统压力特性，建议采用非对称阀控制非对称缸2.4.1阀与缸完全匹配的情况阀的节流窗口面积梯度比与缸的面积比相等 (m=n)，这时两腔压力为压力突跳不存在了 哈工大电液所 IEST L 10
