伺服油泵工作原理及其与变量泵性能对比

　　伺服油泵工作原理及其与变量泵性能对比

　　伺服油泵液压系统现用的开环变量泵系统的主要区别是：动力源不同。开环变量泵液压系统的动力源是注塑机专用三相电动机驱动开环变量泵，而伺服油泵液压系统的动力源则是用伺服电机驱动油泵（齿轮泵或柱塞泵），液压系统的核心部分——动力源的改变，意味着液压系统的控制和性质发生了本质的变化。本文将详细叙述伺服油泵的工作原理及其性能，并将其性能与变量泵性能做一对比。

　　伺服油泵是由伺服电机驱动的，即将试用的这颗伺服油泵是由交流伺服电机驱动的。伺服电机属于控制电机的范畴，其主要功能是传递和转换信号，如伺服电机将电压信号转换为转矩和转速，等等。对控制电机的主要要求：动作灵敏准确、运行可靠、耗电少等fanwen.wenku1.com，也适用于伺服电机。

　　在液压系统中，泵的输出功率为W=PXQ ，式中，P为泵输出压力，Q为泵输出流量，从该表达式中可以看出，改变泵的输出压力或输出流量，均可改变泵的输出功率。我们知道，注塑机各个动作所需的功率不一样，而且变化较大，若能使泵的输出功率与负载功率相匹配，则可达到节省能源的效果。不难看出，在负载一定的情况下，在定量泵液压系统中，由于泵输出的流量是一定值，但负载有速度要求，所以一部分流量需从主溢流阀流回油箱，这就是我们常说的溢流损耗。另外，由于用比例节流阀做调速回路，所以又存在节流损耗。在开环变量泵液压系统中，由于有斜盘改变泵出口的大小，从而改变了泵输出流量的大小，所以没有溢流损耗，但是，开环变量泵在流量控制状态下也存在着节流损耗，所以，开环变量泵的调速回路是容积——节流调速回路。闭环变量泵由于其是用一比例减压阀或比例伺服阀控制斜盘活塞，使斜盘保持一定的开口，当泵输出压力达到预定压力（由压力传感器监测）时，泵切换至压力控制状态，所以，闭环变量泵既无溢流损失，也无节流损失。由于这类液压系统在国内都是用得比较多的，相信大家对这些系统的原理都已耳熟能详，这里不再赘述。

　　对变量泵（开环或闭环）液压系统而言，它有以下必要特性： 一 液压系统构成必要特性：

　　A 节能；B 压力、流量比例控制；C 动作高响应。 二 液压泵必要特性： A 容积调速（流量可变）；B 高机械效率；C 压力控制状态和流量控制状态能顺畅地切换。

　　同样，对于伺服油泵液压系统而言，它也应该有它的必要特性。我们可以先对伺服电机的工作原理做一番了解，这有助于我们导出伺服油泵液压系统的必要特性。

　　交流伺服电机通常都是单相异步电机，有鼠笼形转子和杯形转子两种结构形式。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。笼型转子交流伺服电机的转子和普通三相笼式电机相同。在这里我们以杯形转子交流伺服电机为例：

　　杯形转子交流伺服电机的结构如图由外定子，杯形转子和内定子脉冲计数装置四部分组成。转子由非磁性导电材料（如铜）制成，内定子仅作磁路用。这类交流伺服电机转动惯量很小。交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的区别。但是，交流伺服电机必须具备一重要特性：可控性。即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。在控制绕组加控制电压（U2）的情况下，励磁绕组和电容串联，产生两相旋转磁场，适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近90?，因此便产生旋转磁场，这个旋转磁场可以看成是由两个圆形旋转磁场合成起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等，但以相同的速度，向相反的方向旋转。它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也方向相反、大小不等（正转者大，反转者小）合成力矩不为零，所以伺服电机就朝着正转磁场的方向转动起来，随着信号（U2）的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩增大，反转磁场及其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩不变，转子的速度就增加。如果改变U2的相位，即移相180o（极性改变），旋转磁场的转向相反，因而产生的合成力矩方向也相反，伺服电机将反转。若控制信号消失，只有励磁绕组通入电流（I1），伺服电机产生的磁场将是脉动磁场，脉动磁场分成的正反向旋转磁场产生的转距T?、T? 的合成转矩 T的方向与旋转方向相反，所以电机在控制绕组电压为零时，能立即停止，体现了控制信号的作用，如图二所示。

　　通常交流伺服电机的转子电阻特别大，使它的临界转差率大于1。这样使伺服电机启动迅速，而且稳定运行范围大。

　　控制电压大小变化时，转子转速相应变化，转速与电压成正比。控制电压的极性改变时，转子的转向也将改变。图三是交流伺服电动机的机械特性曲线。

　　可以看出：普通的两相和三相异步电动机正常情况下都是在对称状态下工作，不对称运行属于故障状态。而交流伺服电机则可以靠不同程度的不对称运行来达到控制目的。这是交流伺服电机在运行上与普通异步电动机的根本区别。

　　所以，伺服电动机的作用是驱动控制对象。被控对象的转距和转速受信号电压控制，信号电压的大小和极性改变时，电动机的转动速度和方向也跟着变化。现在我们可以导出伺服油泵液压系统的必要特性：

　　一 液压系统构成必要特性： A 节能；B 动作高响应。 二 液压泵必要特性：

　　A 变速控制；B 高机械效率。 三 伺服电机必要特性

　　由于伺服油泵所输出的压力、流量可以闭环控制，所以它的压力重复精度好，而且在低压力下也可以可靠的工作。伺服油泵所输出的流量是靠数字信号来控制的，有很好的线性和低速可控性，其流量的重复精度也较高。

　　另外，伺服油泵所产生的噪音也较变量泵低。 然而伺服油泵也有它的缺点。在变量泵系统中，在保压时不会担心电机的输出扭矩不同，因为电机的功率没有改变；伺服油泵在保压时转速减小，其输出扭矩必然减小，所以，伺服油泵的伺服马达必需是专用的、并且在低速时有较大扭矩输出。另外，伺服油泵对电源的要求比较高，即使在变动幅10%以内，特别是在正侧变动时，由于主机运转条件、负荷条件，也会有超负荷报警的可能。负荷容积较大且在高压维持状态下，如果忽然断电，可能会造成控制器的损坏。

　　下表是伺服油泵与变量泵系统的性能对比： 可以看出，伺服油泵在压力、流量的响应时间上比开环泵略高，其余均远优于开环变量泵。伺服油泵的优点十分很突出：节电最高可达70%；低速、低压控制可靠；有较好的重复精度。

　　目前较多使的用装在油是内箱燃的油泵它。涡由泵，卸轮压阀，留压力残向单组阀。成轮泵涡由是电动机带叶动，从轮箱油内出吸燃，油动电需机要靠油冷却燃润滑，如并果油减少量话的能可使电动机烧坏fanwen.wenku1.com会卸压阀；作是当用泵出口压力超值是油卸压，阀会打并卸出多余的开；油留残压力单向阀作的用是油泵当止工停，作阀门此关闭，留残油压力保以便于再，启次。油泵动通是发动过转机信号控速其制开关（发当机动不时油转停泵止作工。）具体下：

　　如

　　1、油泵的控制元件：

　　①滑阀：是一个三位三阀，它由通阀芯和滑套组，两者之间成相能运动。对芯阀的动移由芯阀右端的级活塞一二级活塞和与芯阀左的端弹构成簧平。滑衡套移的动由斜活盘塞控，制着随盘活塞斜的移而动移，动其移动离和距向跟方盘活塞一致。

　　斜二②活级塞在：控电状态，下先导次二油单独流制控级活二，负流量塞不参与接控直制，而是由负传感器采集其压压参数力提供给电，脑经电脑计算，作为控电制例比电阀的流一个参数来控制导二次先流；在油控液态状，下导先次二流被液油改电控截阀，不断与对参二级塞活控的，由负制量流独对二级活塞单行直进接制。二控级塞活工作的向为方动滑推阀芯向左阀运动由自，带簧弹位回成平衡构。

　　一级③塞：由前活油流，泵后泵油流及先一导次流（仅在油液控状下）态行进制控，工作方向其推动滑阀阀芯为左向运，动由带自簧回位弹构成，衡平。

　　2、油的排泵控量制前泵油：流后泵，油和先导流二次油流负和量流其中前泵油，流控一级制塞，活泵后油控制流级活一塞斜盘和塞（一端活制控斜盘塞活小端的处，常于状开态一，端控大端处于制闭常状，一端态控主压制活塞，）流负控制一级量塞，活先二导油次控制二级流塞活。

　　3、执行件元--变量活-：塞量变塞活由固的定活套和塞个两端截一面大小积不样一柱的塞构，柱塞与成盘和斜滑套阀连接，两当个端受压面产生差时，压柱塞带其动两他一起运动。