油缸设计选型
上述所讨论的第一步首先计算油缸规格,可以确保系统有良好的动态响应,满足加速、减速的要求。这也通常意味着需要计算系统所需的压力。
下一步就是需要决定阀的规格(额定流量),在计算完油缸尺寸之后,这是直驱而入的一步。需要注意的是:伺服阀和伺服比例阀的额定流量通常是基于压降ΔP = 70 bar (1,015 psi)而其它比例阀通常基于压降ΔP = 10bar (145 psi)。这个差别是很大的。1000psi压降的流量大约是150psi压降的流量的2.65倍。然而,选择合适的阀不只是一个额定流量的选择,因为大多阀还有很多功能选项需要考虑。(数据来源于无锡福艾德实验室)
选择什么类型的阀
比例阀需要一个放大器,把运动控制器的输出电压转化成高的电流信号,从而驱动阀芯。对于伺服比例阀,放大器比较由控制信号或参考信号与LVDT反馈过来的阀芯位置信号所产生的偏差。一些放大器用简单的比例控制,而一些采用PI或者PID控制。如果放大器没有很好的与阀适配,阀的性能就会打折扣。最好的办法就是选择带集成电子的比例阀,有助于确保放大器得到很好的匹配。采购独立的放大器卡需要额外的努力和知识来调整放大器增益,从而阀芯会相对于控制信号能够快速响应。
另外一个事实就是并不是所有阀的制造商都在同一条件下测试伯德图。不同的制造商在不同的阀芯位移定义其额定值。100%的控制信号与5%控制信号相比,阀芯行程响应通常会差很多。这也就意味着同样定义为30Hz的两个阀,假设一个阀额定值使用5%的控制信号而另外一个阀使用50%的控制信号,实际上其是不同的。许多伯德图显示频率响应时使用5%或者25%的正弦信号。5%的额定值在对阀颤振约为0%的应用非常适用,诸如压力和力控制系统。然而,它们并不适用于高速应用,因为此时阀工作行程将达到100%。一个好的原则就是取0~100%的上升时间,乘以4,然后除以1,从而得到全行程的频率。
具有高频响的线性阀对于高性能位置/压力控制系统是必须的。当然,光有阀的性能是不够的,也需要一个好的运动控制器来补偿阀的响应以及执行器和负载的弹簧质量效应。为了最大化一个设计良好的液压系统的性能,同时需要选择一个合适的运动控制器。他们应该具有这样的特征,诸如独立的上升和下降增益调节,位置-压力/力控制,同时也可以直接连接至磁致伸缩位移传感器等。