直驅(qū)式容積控制DDVC電液伺服系統(tǒng)及應(yīng)用液壓控制技術(shù)在工業(yè)

1、直驅(qū)式容積控制(DDVC電液伺服系統(tǒng)及應(yīng)用液壓控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用已有很長(zhǎng)的歷史， 早在第二次世界大戰(zhàn)期 間和戰(zhàn)后，由于液壓系統(tǒng)具有重量輕、尺寸小、反響速度快和負(fù)載剛度大等優(yōu)點(diǎn) 而被廣泛應(yīng)用于軍事目的。液壓伺服技術(shù)開(kāi)展至今，有其自身的優(yōu)點(diǎn)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制理論、 數(shù)學(xué)分析、電子技術(shù)和液壓根底理論的研究和開(kāi)展，更為液壓伺服技術(shù)注入了新 的活力，因而在航天航海、軍事和民用工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。液壓伺服技術(shù)在非軍事工業(yè)上的應(yīng)用也越來(lái)越廣，最多的是機(jī)床工業(yè)，在早些年代，數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)定位伺服裝置中多采用由液壓伺服馬達(dá)控制的電液系 統(tǒng)來(lái)代替人工操作，其次是工程機(jī)械，大量的工程機(jī)械設(shè)備都是

2、由液壓伺服控制 來(lái)實(shí)現(xiàn)。在未來(lái)的幾十年中，電液控制技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用又將進(jìn)一步擴(kuò)展到工業(yè)機(jī) 器人、地質(zhì)和礦藏探測(cè)、塑料加工、可移動(dòng)設(shè)備自動(dòng)化控制以及燃?xì)饣蛘羝麥u輪 控制等，前景廣闊。在近十幾年來(lái)，借于液壓技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用成熟的容積控制系統(tǒng)和電機(jī)領(lǐng)域交 流伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用的背景下，出現(xiàn)了永磁交流同步伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)雙向定量 泵容積控制的電液伺服系統(tǒng)，也稱(chēng) DDVC( Direct Drive Volume Control )系統(tǒng) 或那么無(wú)閥電液伺服系統(tǒng)。該系統(tǒng)的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換向、調(diào)速、調(diào)壓三大功能全 由交流伺服電動(dòng)機(jī)直接控制，所以叫“直接驅(qū)動(dòng)，油泵的出油流量的改變也是 由電機(jī)直接控制，具有高效節(jié)能、

3、小型集成化、操作與控制簡(jiǎn)單、本錢(qián)低等優(yōu)勢(shì)， 因此其開(kāi)展相當(dāng)迅速，尤其在一些能源短缺國(guó)家更是得到了極大的重視。油缸前進(jìn)(耐活鑿桿前進(jìn)(忡出后退油缸A高圧低壓這種系統(tǒng)不是靠改變泵的排量而是靠改變泵的轉(zhuǎn)速來(lái)改變其輸出的流量達(dá) 到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件變速的目的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制。它具有電機(jī)控制的靈 活性和液壓出力大的雙重優(yōu)點(diǎn)，而且與傳統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)相比，最突出的優(yōu)點(diǎn)是 節(jié)能高效、小型集成化、環(huán)保、操作方便、本錢(qián)低，目前已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域的裝置 上得到應(yīng)用并取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。但系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頻響特性不高的問(wèn)題使其應(yīng)用 場(chǎng)合受到限制。直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)有傳統(tǒng)的閥控系統(tǒng)所不具備的優(yōu) 占：八、(1) 本錢(qián)低

4、，節(jié)能效果顯著，具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，(2) 系統(tǒng)元件數(shù)目少，可實(shí)現(xiàn)集成一體化，體積小、重量輕、效率高。(3) 伺服電機(jī)控制靈活，當(dāng)執(zhí)行元件不工作時(shí)，伺服電機(jī)就停止工作，而傳統(tǒng)閥 控系統(tǒng)的液壓泵站始終處于工作狀態(tài)， 這樣可大大提高資源的利用率， 而且可以 采用閉式系統(tǒng)，油箱的體積可以很小。(4) 直驅(qū)式系統(tǒng)可采用無(wú)管連接，減少了流量損失，極大地消除管道對(duì)伺服系統(tǒng) 的影響，不存在系統(tǒng)高壓引起管路振動(dòng)的問(wèn)題。(5) 提高了系統(tǒng)的壽命和可靠性，可以選用價(jià)格低廉、可靠性高的定量泵，因此 對(duì)液壓油及過(guò)濾要求降低， 減少了泵的磨損和系統(tǒng)的噪聲， 提高了使用壽命和系 統(tǒng)的可靠性。美國(guó)、德國(guó)、俄羅斯、 瑞士等國(guó)

5、家對(duì)直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)的研究目前集中在 電動(dòng)靜液驅(qū)動(dòng)器(EHA、注塑機(jī)、制磚廠和液壓電梯上，在國(guó)外已有用于飛機(jī)、 艦船、壓力機(jī)、軋機(jī)、材料試驗(yàn)機(jī)、印刷機(jī)、鋼廠連鑄設(shè)備、水渠閘門(mén)和六自由 度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)等十余種實(shí)際應(yīng)用例子。美國(guó)M00(公司研制的新型電動(dòng)靜液驅(qū)動(dòng)器 1997年在F-18上作了飛行試驗(yàn)。1997年瑞士的BERINGER公司在德國(guó)奧斯布 格的 97'INTERLIFT 國(guó)際電梯展覽會(huì)上展出了其最新研制的變頻驅(qū)動(dòng)液壓電梯 控制系統(tǒng)， 取得了成功。 從國(guó)外的直驅(qū)式電液伺服裝置的研制情況可以看出， 目 前國(guó)外在直驅(qū)式電液伺服裝置的研制方面已具備相對(duì)成熟的技術(shù)， 而且有專(zhuān)業(yè)廠 家生產(chǎn)。日

6、本對(duì)直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)已有十幾年的研究， 并取得了很大的成 果。日本鋼管株式會(huì)社(NKK)福山制鐵所連鑄設(shè)備采用第一電氣株式會(huì)社( Japan's Electric Co., Ltd. 、設(shè)計(jì)的無(wú)閥電液伺服系統(tǒng)，節(jié)能效果十清楚顯， 每年電費(fèi)從 500 萬(wàn)日元銳減為 9萬(wàn)日元，只占改造前的 1.8%。而且無(wú)閥系統(tǒng)所 用的液壓油相對(duì)較少，改造后的連鑄設(shè)備解決了廢油處理和環(huán)保等方面的難題。 東京海洋大學(xué)的練習(xí)船 “汐路丸號(hào)舵機(jī)于 1998 年改造時(shí)也采用了日本第一電 氣株式會(huì)社設(shè)計(jì)生產(chǎn)的無(wú)閥電液伺服驅(qū)動(dòng)的舵機(jī)裝置，所需電力只為改造前的 10%，該系統(tǒng)投入使用 5 年來(lái)，運(yùn)行狀況大大超

7、過(guò)改造前。日本第一電氣株式會(huì) 社研制的無(wú)閥伺服系統(tǒng)已經(jīng)在船用舵機(jī)、連鑄設(shè)備、六自由度平臺(tái)、 2500 噸液 壓以下高壓成形機(jī)上得到了應(yīng)用。日本的NAMBU公司和OPTON公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出自己的直接驅(qū)動(dòng)容積控制電 液伺服系統(tǒng)(DDVC的成型產(chǎn)品。這兩年，日本對(duì)直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)的研究更 加廣泛，據(jù)最新消息， 在今年年初日本的相關(guān)雜志大幅的介紹了最新設(shè)計(jì)的直驅(qū) 式電液伺服系統(tǒng)，它的頻率響應(yīng)到達(dá)了 5Hz，這就大大提高了直驅(qū)式系統(tǒng)的動(dòng)態(tài) 性能。早在多年前，日本油研即開(kāi)始研究以伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)定量 /變量泵的ASR系 列產(chǎn)品替代定量泵 +P/Q 比例閥的控制系統(tǒng)及異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)變量泵泵的負(fù)載敏感 液壓系統(tǒng)，

8、 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力和流量的負(fù)載匹配控制， 并率先應(yīng)用于注塑機(jī)以降低 能耗；上述系統(tǒng)，以及現(xiàn)在主流的異步電機(jī)帶伺服閥控系統(tǒng)， 依然不能解決系統(tǒng)使 用閥類(lèi)元件而存在內(nèi)泄和壓力損失而帶來(lái)的功率損耗， 以及高精度、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的 伺服泵閥所帶來(lái)的故障率高、不耐污染，采購(gòu) /維修本錢(qián)高的問(wèn)題；GAIN rm 3 h芳-審*亍可川寧手f油研公司與主機(jī)廠合作，成功的開(kāi)發(fā)出用于數(shù)控機(jī)床的 系統(tǒng)，其關(guān)鍵液壓元件為雙向高效高壓柱塞泵：DDV液壓伺服直驅(qū)該泵具有高壓、高效、低噪音、可正反向旋轉(zhuǎn)、耐污染性強(qiáng)等特點(diǎn)，在主機(jī) 上的使用取得了顯著的節(jié)能效果；做為日本油研海外最大代理商和合作伙伴的愛(ài)力公司，愛(ài)力公司在推廣該項(xiàng)產(chǎn)品

9、的同時(shí)，正著手開(kāi)發(fā)直驅(qū)電液伺服系統(tǒng)；其應(yīng)用領(lǐng)域和潛在市場(chǎng)包括鍛壓機(jī)、 升降機(jī)、注塑機(jī)、試驗(yàn)機(jī)等等。數(shù)碼液壓伺服系統(tǒng)省能膜效弄：電済克境蔵少15嚙#消躲就31；咸少80% 本處司內(nèi)比擬環(huán)墳；液液約怖原來(lái)機(jī)器的175 本公司內(nèi)比擬C折彎?rùn)C(jī)根本作動(dòng)從國(guó)內(nèi)外相關(guān)課題的研究情況可以看出，國(guó)外對(duì)直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)的研究 已很深入，具備相對(duì)成熟的技術(shù)和條件，且已在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)有成功的實(shí)際應(yīng)用 并獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。相比國(guó)外，國(guó)內(nèi)對(duì)直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)的研 究起步稍晚，主要研究單位有北京航空航天大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)、 浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等。我國(guó)對(duì) DDVCt液伺服系統(tǒng)的研究大多數(shù)還集中 在節(jié)能方面，卻還很少將這種調(diào)速方式用于位置伺服控制，且實(shí)