(1)液压伺服控制系统的优点
①体积小、质量小。液压元件的功率质量比大,因而可组成体积小、质量小、加速能力强和反应快速的系统来控制大功率和大负载。
②液压执行元件快速性好,系统响应速度快。液压执行元件对流量-速度而言,基本上是一个固有频率很高的二阶振荡环节,其固有频率由液压弹簧与负载质量耦合而成,因为油的压缩性很小,所以液压弹簧刚度很大。液压元件的力矩-惯量比又大,因此,液压固有频率很高,从而使液压执行元件的响应速度快,能高速启动、制动与反向。因液压固有频率很高,故可使回路的增益提高、频带加宽、系统响应速度加快。例如,与液压系统具有相同压力和负载的气动系统,其响应速度只有液压系统的1/50。一般来说,电气系统的响应速度也不如液压系统。
③液压伺服控制系统抗负载的刚度大,即输出位移受外负载的影响小,控制精度高。这一点是电气与气动控制系统所不能比拟的。
因液压执行元件的液压弹簧刚度很大,而泄漏又很小,故速度刚度大。液压马达开环速度刚度比类似的电动系统约高5 倍。因开环速度刚度大,故组成闭环位置控制系统时,其位置刚度(闭环刚度)也大。另外,液压固有频率高,允许回路增益提高,这也使位置刚度增大。电动机的位置刚度接近于零,因此,电动机只能用来组成闭环位置控制系统。在闭环控制时,为了得到同样的位置刚度,电气系统所需的回路增益要大得多,增加了系统的复杂性。由于气动系统中气体的可压缩性,因此,其位置刚度低,液压系统的位置刚度约为气动系统的400 倍。
综上所述,液压伺服控制系统体积小、质量小、响应速度快、控制精度高,这些优点对伺服系统来说是极其重要的。除此之外,还有以下一些优点:
①元件的润滑性好、寿命长。
②调速范围宽、低速稳定性好。
③借助油管,动力的传输较方便。
④借助蓄能器,能量储存较方便。
⑤借助泵和阀,液压执行元件的开环和闭环控制都很简单。(www.daowen.com)
⑥液压执行元件有直线位移式和旋转位移式两种,这就提高了它的适应性。
⑦过载保护容易等。
(2)液压伺服控制系统的缺点
①抗油污能力差,特别是电液伺服阀抗油污能力差,对工作油液的清洁度要求高。被污染的油液会使阀磨损而降低其性能,甚至可能被堵塞黏住而不能工作,这通常是液压控制系统发生故障的主要原因。因此,液压伺服控制系统必须采用精细的过滤器。
②系统性能易受温度影响。液体的体积弹性模量随温度和混入油中的空气含量而变。当温度变化时,对系统性能有显著影响。与此相反,温度对气体的体积弹性模量影响很小,因此,对气动控制系统的工作性能影响不大。温度对液体的黏度影响很大,低温时摩擦损失增大;高温时泄漏增加,并容易产生气穴现象。因气体的黏度很小,故温度对气体的影响可忽略不计。
③容易引起泄漏。当液压元件的密封装置设计、制造或使用维护不当时,容易引起外漏,造成环境污染。同时,目前液压系统仍广泛采用可燃性石油基液压油,油液溢出会引起火灾,故某些场合不适用。但是,这种情况已随着抗燃液压油的应用而逐步得到改善。
④液压伺服元件制造精度要求高,成本较高。
⑤液压能源的获得不像电能那样方便,也不像气源那样易于储存。
⑥如果液压能源与执行机构的距离较远,使用长管道联接会增加能量损耗,并使系统的响应速度降低,甚至引起系统不稳定。
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