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1、8.1液压油源装置 液压控制系统油源的要求电液控制系统对液压能源的要求比较严格，除了满足系统的压力、流量要求外，还应满足以下要求：1. 保证油液的清洁度 这时保证电液控制系统可靠工作的关键。据统计，液压系统的故障6070%是由于油液的污染造成的。而电液控制系统则更高，可达到80%左右。通常液压伺服系统要求采用10m的过滤器，对要求比较高的系统，则应采用5m 、3m甚至1m的过滤器。对于比例控制系统一般要求采用10m或更精密的过滤器。2. 防止空气混入 空气混入将造成系统工作不稳定，如液压缸的爬行等，同时还会降低油液的体积弹性模量，并最终影响系统的快速性能。因此油液中空气含量不能超过规定值，一般
2、油中的空气含量不应超过2%3%。工程上可采用加压油箱（1.5105 Pa）来避免空气混入。3. 保持油温恒定 温度过高，将加速油液的氧化变质，破坏液压元件摩擦副之间的良好润滑状态，使液压元件寿命降低；同时油温变化大，控制元件和检测元件的零漂加大，影响系统的控制性能。一般油温控制在3545之间。4. 保持油源压力稳定，减小油源压力波动 一般在液压控制系统的液压能源中，均设有蓄能器吸收油源的压力脉动，提高响应能力和控制精度。 液压控制系统油源的基本形式液压系统中的常用油源，根据其输出的主要液压参数特点可以分为三类，即恒压源、恒流源和恒功率源。电液控制系统通常采用恒压式液压源。一般恒压源有以下三种形
3、式。1. 定量泵-溢流阀恒压源这种液压油源的系统原理图如图8-1所示。一般采用一个恒定转速的定量泵与溢流阀并联，液压泵的输出压力由溢流阀调定并保持恒定。在这种系统中，液压泵的流量按照负载所需的峰值流量进行选择，当负载流量交流时，多余的流量从溢流阀溢出。如果系统所需求的峰值流量维持时间短，又允许油源压力有些波动（例如冲击试验台的液压源），则可以在液压泵的出口接一蓄能器，用以储存足够的油量来满足短时峰值流量的要求。这时可选排量较小的液压泵，从而降低功率损失和温升。同时，蓄能器还可以减小系统压力脉动和冲击。图8-1 定量泵-溢流阀恒压源这种恒压源的优点是结构简单、压力波动小，但效率低、油的温升快，所
4、以这种只适用于小功率的电液控制系统。另外，这种恒压源的输出压力与负载流量之间的动态关系取决于溢流阀的动态特性。溢流阀的结构型式多样，流量压力特性也各不相同，因此恒压源的流量压力特性也各异。2. 定量泵-蓄能器-卸荷阀恒压源图8-2定量泵-蓄能器-卸荷阀恒压能源如图8-2所示，液压泵的供油压力由电磁卸荷溢流阀控制。该阀为先导式结构，同时集成了一个单向阀。使该阀处于卸荷状态的方式有两种，一是通过控制电磁铁得电或失电；二是通过遥控口进行控制。前一种方式可以使得液压泵处于卸荷状态下启动。当系统压力达到一定值时，蓄能器的压力作用在先导式电磁卸荷溢流阀的遥控口，使得该阀完全打开，液压泵处于卸荷状态，蓄能器
5、和液压泵之间由单向阀隔开，系统压力由蓄能器保持。当系统压力降到某一值时，卸荷溢流阀关闭，液压泵通过单向阀向系统供油，同时向蓄能器充油。这种恒压源结构简单、能量损失小、效率高，适用于高压、大流量、大功率系统，而且可向几套液压系统供油。由于蓄能器内气体的膨胀很快，因此，这种油源的动态响应高。但这种油源的供油压力波动较大，将引起伺服系统放大系统的变化。3. 恒压变量泵液压源恒压泵是具有压力反馈的变量泵，当输出压力有变化时，通过控制滑阀来改变变量缸的位置，改变变量泵的排量，因此在泵的转速不变的情况下，其输出流量也相应变化，从而维持系统输出压力不变。图8-3a、b为恒压泵的工作原理图。图8-3 恒压泵工
6、作原理图8-4 恒压泵工作特性在对压力恒定要求不高的中低压系统中，为了节能，常用限压式泵替代定量泵并联溢流阀能源。恒压泵式能源的工作特性如图8-4所示。图8-4a为限压式泵的特性，图8-4b为恒压泵的特性。限压式变量泵中弹簧需要直接平衡液压力，刚度大，弹簧力对变量缸的位移变化敏感，因此压力随流量变化率较大，恒压精度比阀控恒压泵低。恒压变量泵油源的特点是泵的输出流量自动调节到与负载流量相匹配，系统无溢流损失，因而效率高，适用于大功率系统，也适用于流量变化很大或间歇工作系统。在使用中要注意：恒压泵在系统压力未达到调定压力时，是排量最大的定量泵。在采用恒压泵为动力源的系统中，若系统安全阀的调定压力p
7、y低于泵的恒压调定值pb，则恒压泵无法进入恒压工况，恒压泵始终处于定量泵阶段，向系统提供最大流量，多余流量以安全阀的调定高压力py溢流，将导致系统很快发热。正确的关系是：pbk，认为k/Kh w=-8*pi:0.01:8*pi;I=tf(0.048,0 1 ); %各环节传递函数 Q1=tf(3060*10(-6),1/6002 2*0.5/600 1);Q2=tf(1.25*105);Q=I*Q1*Q2;F=tf(0.53*10(-5)*0.042 1,0 1); %干扰力环节 G=tf(0 1,1/672 2*0.2/67 1 0);X1=F*G;H1=tf(100,0 1);X2=fee
8、dback(Q*G,H1,-1);X=X2-X1; %闭环传递函数 XsvL=Q*G-X1; Xsv=Q*G %无干扰开环传递函数Transfer function:18.36-6.188e-010 s5 + 3.879e-007 s4 + 0.0002355 s3 + 0.007637 s2 + s bode(Xsv) grid onbode(XsvL) %绘制无干扰开环波特图 figure; XsvL %有干扰开环传递函数Transfer function:-1.377e-016 s6 - 8.962e-014 s5 - 5.448e-011 s4 + 0.00409 s3 + 0.1096 s2 + 18.36 s-1.378e-013 s8 + 9.01e-011 s7 +
