伺服电缸原理：伺服电缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点-精确转速控制，精确转数控制，精确扭矩控制转变成-精确速度控制，精确位置控制，精确推力控制；实现高精度直线运动系列的全新革命性产品。 应用 1、娱乐行业：机械人手臂及关节，动感座椅等 2、军工行业：模拟飞行器，模拟仿真等 3、汽车行业：压装机，测试仪器等 4、工业行业：食品机械，陶瓷机械，焊接机械，升降平台等 伺服电缸特点：闭环伺服控制，控制精度达到0.01mm；精密控制推力，增加压力传感器，控制精度可达1%；很容易与PLC等控制系统连接，实现高精密运动控制。噪音低，节能，干净，高刚性，抗冲击力，超长寿命，操作维护简单。伺服电缸可以在恶劣环境下无故障，防护等级可以达到IP66。长期工作，并且实现高强度，高速度，高精度定位，运动平稳，低噪音。所以可以广泛的应用在造纸行业，化工行业，汽车行业，电子行业，机械自动化行业，焊接行业等。 低成本维护：伺服电缸在复杂的环境下工作只需要定期的注脂润滑，并无易损件需要维护更换，将比液压系统和气压系统减少了大量的售后服务成本。
液压缸和气缸的最佳替代品：伺服电缸可以完全替代液压缸和气缸，并且实现环境更环保，更节能，更干净的优点，很容易与PLC等控制系统连接，实现高精密运动控制。 配置灵活性：可以提供非常灵活的安装配置，全系列的安装组件：安装前法兰，后法兰，侧面法兰，尾部铰接，耳轴安装，导向模块等；可以与伺服电机直线安装，或者平行安装；可以增加各式附件：限位开关，行星减速机，预紧螺母等；驱动可以选择交流制动电机，直流电机，步进电机，伺服电机。 早在 70 年前，Thomson 就发明了线性降摩擦技术，从此就一直处在行业顶端，引领着行业的发展。 Thomson 品牌被公认为全球机械运动技术的业界领袖。 Thomson 被Altra 公司收购后，产品范围迅速增长。公司生产的直线运动和机械运动控制系列产品还包括 BSA、Neff、Tollo、Micron、Deltran 和 Cleveland—-它们都属于 Thomson 。 欢迎在设计阶段咨询我们，如此Thomson 便能为您打造出性能、使用寿命和成本结合最佳的应用。另外，如需更换零部件，请致电我们公司或者遍布全球的2000+ 家分销商，我们将尽快为您送货上门。
两者的设计思路和用途不同。普通缸主要作往复运动，某些有定位功能；伺服缸是为控制设计的，更看重动态性能。楼上挺幽默，在液压中控制元件是阀，动力元件是泵，缸和马达属于执行元件。 懂伺服，国内像704所等伺服阀做的也还行，伺服液压的核心是控制不是液压，只是因为液压是传动功率体积比最大的方式，更符合大力带小负载（相对），提高响应的原则才选择了液压传动，其实伺服液压跟伺服电机什么的都类似，重点是在控制上。当今液压系统的核心问题是提高传动效率，节能，所以才有什么负载敏感，闭式系统的出现，而伺服系统是典型的低效率系统，以效率换动态响应，正好相反，当然伺服系统也希望效率越高越好。各位可以好好看看机械手册，液压和伺服液压明显是两大块，就是因为二者的侧重点完全不同。东西并不是看上去相似就没多大区别，就像有翅膀的不一定是天使，也可能是鸟人。 两者的设计思路和用途不同。普通缸主要作往复运动，某些有定位功能；伺服缸是为控制设计的，更看重动态性能。楼上挺幽默，在液压中控制元件是阀，动力元件是泵，缸和马达属于执行元件。 伺服缸要考虑磨擦力，在伺服系统中它影响了系统的动态响应，控制精度，稳定性等等 在伺服缸设计中要选取用低磨擦系数的密封件，而运动面要比普通的更加精密。 电液伺服控制系统工作原理 电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统、电液力（或力矩）控制系统。液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。 电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。 电液伺服控制系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量地变化而变化，输出功率却被大幅度地放大。 液压缸的组成：基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五部分组成。 伺服液压缸的要求 低摩擦、无爬行、有较高的频率响应。低内外泄露。通常对其摩擦副作特殊处理。 钢筒：内摩擦面镀硬铬后抛光或精密衍磨。 活塞密封:用玻璃微珠填充的聚乙烯制的O型圈。 活塞杆密封：用丁腈橡胶制预加唇形密封圈，也有用内圆带很小圆锥度的导向套静动压密封圈。
ST 系列交流伺服电机型号编号说明 1:表示电机外径 , 单位 :mm。 2：表示电机是正弦波驱动的永磁同步交流伺服电机。 3：表示电机安装的反馈元件，M—光电编码器，X—旋转变压器。 4：表示电机零速转矩，其值为三位数×，单位：Nm。 5：表示电机额定转速，其值为二位数×100，单位： rpm。 6：表示电机适配的驱动器工作电压，L— AC220V， H— AC380V。 7：表示反馈元件的规格，F—复合式增量光电编码器（2500 C/T ）， R— 1 对极旋转变压器。 8：表示电机类型，B—基本型。 9：表示电机安装了失电制动器。 SD系列交流伺服驱动器型号编号说明 1：表示采用空间矢量调制方式（SVPWM）的交流伺服驱动器 2：表示 IPM 模块的额定电流（ 15/20/30/50/75A ） 3：表示功能代码（ M：数字量与模拟量兼容） ●交流伺服电机与伺服驱动器适配表 ST系列电机ST系列电机ST 系列电机主要参数 适配驱动器 额定功率 电机型号额定转矩额定转速外形尺寸零售价 ( 元 ) 110ST-M02030 2 Nm 3000rpm 110×110×158 1500 110ST-M04030 4 Nm 3000rpm 110×110×185 1700 110ST-M05030 5 Nm 3000rpm 110×110×2001800 110ST-M06020 6 Nm 2000rpm SD15M 110×110×217 1900 SD20MN 110ST-M06030 6 Nm 3000rpm SD30MN 110×110×217 1900 SD50MN 130ST-M04025 4 Nm 2500rpm SD75MN 130×130×163 1800 130ST-M05025 5 Nm 2500rpm 130×130×171 2100 130ST-M06025 6 Nm 2500rpm 130×130×181 2400 130ST-M07720Nm2000rpm130×130×1952900
电缸与气缸的运行能耗分析 气缸驱动系统自20世纪70年代以来就在工业化领域得到了迅速普及. 气缸适用于作往复直线运动,尤其适用于工件直线搬运的场合.20世纪90年代开始,电机和微电子控制技术迅速发展,使电动执行器的应用迅速扩大.在气动执行器和电动执行器的选择上,特别是在工业自动化需求最多的PTP输送场合,一直没有充足的数据来论述两者选择标准. 本文从运行能耗的角度探讨两种执行器的能量消耗问题. 能耗评价方法 气动执行器运行消耗的是压缩空气. 压缩空气输送过程中,经过节流阀、管道弯头等阻性元件后,会有一定的压力损失. 另外由于工厂普遍存在接头、气缸或电磁阀处的空气泄露. 尽管安装时的泄漏量标准低于5%,但很多工厂的泄漏量10%～40% . 泄露也将导致一定的压力损失。气动执行器消耗的是压缩空气,需要将消耗压缩空气转化为压缩机的耗电. 而电动执行器可采用直接测量得到耗电量,因此可将两种执行器在相同工况下的耗电量作为能耗评价依据. 耗能过程 图一气动执行器耗电过程
图二 电动执行器耗电过程 测量气动执行器耗能流程 气动执行器的空气消耗量测量流程: ①打开截止阀,向储气罐中充满0. 75MPa 的压缩空气;②关闭截止阀,读取储气罐的压力,检查是否压力下降,以防空气泄露; ③设定减压阀的压力为0. 5MPa,气动执行器往复动作20次; ④读取储气 罐的最终压力,结束测量.系统中压缩空气消耗是一个固定容腔充放气 的过程,可利用差压法来计算压缩空气的消耗量. 气动执行器的运行能耗计算模型 设空压机组(含冷干机)的实际运行功率为Pc (W) ,空压机组的输出流量为Qc (m3 / s) , 则空压机组的比能量为Qc Pc =α，则气动执行器每次往复作动耗气折算成压缩机的能耗W 和平均消耗功率P 为W=β α-11*V (J), P = W f (W ). 式中,β为空气泄漏率; f 为执行器往复作动频率. V 1为气动执行器的空气消耗量m3 ，其中V RT p p V *0 )21(1ρ-=。V 为气罐和管路的所有容积(m3 ) ; T 为室温( K) ;R 为气体常数,对空气R = 287N ·m / ( kg ·K): ρ0 为标准状况下空气的密度. p1 为气罐的初始压力( Pa ) ; p2 为气罐的最终压力( Pa) . 电动执行器的运行能耗计算方法 测定方法. 利用电力计测量电动执行器和控制器在工作时每秒钟的功率. 测量结果通过A /D 板卡传送到PC 并保存起来,利用积分的方法,将工作时间内的功率曲线进行积分就得到电动执行器工作这段时间所消耗的电量. 气动执行器与电动执行器的运行能耗实验结果 通过实验我们可以清楚的看到两种执行器在相同工况的情况下，每次往返运动的能耗对比图。
Type U301.20.30.94Nm 1.18Nm 2000Rpm 2500Rpm 0.45A 0.57A 0.20Kw 2.30Nm/A 139V/Krpm 133Hz 118.34Ohm 120.80mH -V 370V 0.13mkgm2 2.2kg 2.9kg U301.60.30.95Nm 1.39Nm 6000Rpm 7400Rpm 1.30A 2.00A 0.60Kw 0.48Nm/A 29V/Krpm 400Hz 10.17Ohm 14.53mH -V 372V 0.13mkgm2 2.2kg 2.9kg U302.20.3 2.00Nm 2.48Nm 2000Rpm 2500Rpm 0.98A 1.19A 0.42Kw 2.30Nm/A 139V/Krpm 133Hz 41.30Ohm 59.20mH -V 371V 0.194mkgm2 2.7kg 3.4kg U302.50.3 2.00Nm 2.60Nm 5000Rpm 6000Rpm 2.00A 2.60A 1.05Kw 1.09Nm/A 66V/Krpm 333Hz 8.51Ohm 14.55mH -V 333V 0.194mkgm2 2.7kg 3.4kg U304.10.3 3.90Nm 3.95Nm 1000Rpm 1500Rpm 1.00A 1.10A 0.41Kw 3.95Nm/A 239V/Krpm 67Hz 87.44Ohm 120.36mH -V 380V 0.156mkgm2 4.5kg 5.2kg U304.20.3 4.18Nm 4.91Nm 2000Rpm 2500Rpm 2.00A 2.36A 0.88Kw 2.29Nm/A 139V/Krpm 133Hz 15.85Ohm 29.58mH -V 371V 0.156mkgm2 4.5kg 5.2kg U304.50.2 3.95Nm 4.00Nm 5000Rpm 7500Rpm 10.00A 10.00A 2.07Kw 0.43Nm/A 26V/Krpm 333Hz 0.48Ohm 1.40mH 201V -V 0.156mkgm2 4.5kg 5.2kg U304.50.3 3.95Nm 4.00Nm 5000Rpm 7500Rpm 5.50A 6.10A 2.07Kw 0.73Nm/A 44V/Krpm 333Hz 1.40Ohm 4.10mH -V 344V 0.156mkgm2 4.5kg 5.2kg U503.20.3 3.80Nm 4.42Nm 2000Rpm 2628Rpm 1.65A 1.80A 0.80Kw 2.28Nm/A 138V/Krpm 133Hz 16.88Ohm 63.67mH -V 338V 0.97mkgm2 4.8kg 5.8kg U503.30.3 3.00Nm 3.50Nm 3000Rpm 3200Rpm 2.20A 2.56A 0.94Kw 1.36Nm/A 82V/Krpm 200Hz 7.01Ohm 31.60mH -V 374V 0.97mkgm2 4.8kg 5.8kg U503.40.3 2.80Nm 3.50Nm 4000Rpm 6000Rpm 3.20A 4.30A 1.17Kw 0.93Nm/A 56V/Krpm 267Hz 3.30Ohm 9.00mH -V 375V 0.97mkgm2 4.8kg 5.8kg U503.50.3 2.00Nm 3.50Nm 5000Rpm 5200Rpm 2.20A 3.80A 1.05Kw 1.00Nm/A 61V/Krpm 333Hz 3.14Ohm 14.30mH -V 376V 0.97mkgm2 4.8kg 5.8kg U505.20.3 5.08Nm 5.30Nm 1500Rpm 2244Rpm 2.00A 2.10A 0.80Kw 2.71Nm/A 164V/Krpm 133Hz 13.96Ohm 56.43mH -V 295V 1.13mkgm2 5.7kg 6.7kg U505.30.2 3.50Nm 5.00Nm 3000Rpm 4000Rpm 6.00A 7.00A 1.10Kw 0.65Nm/A 39V/Krpm 200Hz 0.97Ohm 2.94mH 170V -V 1.13mkgm2 5.7kg 6.7kg U505.40.3 4.00Nm 5.52Nm 4000Rpm 4800Rpm 4.20A 4.30A 1.68Kw 1.36Nm/A 82V/Krpm 267Hz 3.65Ohm 14.05mH -V 372V 1.13mkgm2 5.7kg 6.7kg U506.20.3 6.44Nm 7.34Nm 2000Rpm 2568Rpm 2.90A 3.30A 1.35Kw 2.32Nm/A 141V/Krpm 133Hz 6.92Ohm 31.04mH -V 322V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U506.20.2 5.70Nm 7.62Nm 2000Rpm 2500Rpm 4.40A 5.87A 1.19Kw 1.36Nm/A 82V/Krpm 133Hz 2.12Ohm 9.68mH 180V -V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U506.30.3 5.50Nm 6.63Nm 3000Rpm 3200Rpm 3.53A 4.24A 1.73Kw 1.56Nm/A 94V/Krpm 200Hz 3.37Ohm 20.60mH -V 349V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U506.30.2 5.80Nm 7.62Nm 3000Rpm 4000Rpm 8.53A 13.96A 1.82Kw 0.68Nm/A 41V/Krpm 200Hz 0.65Ohm 2.42mH 175V -V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U506.40.3 4.50Nm 5.87Nm 4000Rpm 5000Rpm 3.20A 4.80A 1.88Kw 1.29Nm/A 78V/Krpm 267Hz 2.25Ohm 9.79mH -V 375V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U509.30.2 6.60Nm 9.20Nm 3000Rpm 4000Rpm 8.50A 12.40A 2.07Kw 0.85Nm/A 51V/Krpm 200Hz 0.54Ohm 2.03mH 211V -V 1.33mkgm28.8kg 9.8kg U509.20.39.16Nm 10.40Nm 2000Rpm 2378Rpm 3.70A 4.05A 1.92Kw 2.55Nm/A 154V/Krpm 133Hz 4.83Ohm 25.77mH -V 346V 1.33mkgm28.8kg 9.8kg U509.40.3 6.00Nm 9.98Nm 4000Rpm 4200Rpm 4.00A 8.00A 2.51Kw 1.28Nm/A 77V/Krpm 267Hz 1.12Ohm 7.74mH -V 378V 1.33mkgm28.8kg 9.8kg U512.20.311.24Nm 13.18Nm 2000Rpm 2473Rpm 4.80A 5.50A 2.35Kw 2.52Nm/A 153V/Krpm 133Hz 2.97Ohm 17.29mH -V 334V 1.42mkgm210.8kg 11.8kg U512.40.3 6.00Nm 12.84Nm 2500Rpm 4500Rpm 5.00A 11.00A 1.57Kw 1.22Nm/A 74V/Krpm 267Hz 0.80Ohm 5.27mH -V 378V 1.42mkgm210.8kg 11.8kg U710.10.3 6.40Nm 7.80Nm 1000Rpm 1500Rpm 1.50A 1.90A 0.67Kw 4.33Nm/A 262.08V/Krpm 67Hz 18.90Ohm 90.20mH -V 373V 0.73mkgm28.5kg 11.5kg U710.40.39.60Nm 10.50Nm 4000Rpm 4100Rpm 6.70A 6.70A 4.02Kw 1.58Nm/A 95.63V/Krpm 267Hz 1.99Ohm 10.73mH -V 391V 0.73mkgm28.5kg 11.5kg U710.50.3 5.89Nm 8.98Nm 5175Rpm 5300Rpm 5.35A 8.60A 3.19Kw 1.10Nm/A 66.58V/Krpm 333Hz 1.03Ohm 8.10mH -V 375V 0.73mkgm28.5kg 11.5kg U715.35.312.35Nm 12.74Nm 3500Rpm 5000Rpm 7.10A 7.70A 4.53Kw 1.74Nm/A 105.32V/Krpm 233Hz 1.38Ohm 12.08mH -V 394V 1.0mkgm210.2kg 13.2kg U715.50.2 6.00Nm 12.00Nm 4500Rpm 5000Rpm 10.00A 21.60A 2.83Kw 0.62Nm/A 37.53V/Krpm 333Hz 0.14Ohm 1.53mH 174V -V 1.0mkgm210.2kg 13.2kg U720.05.316.80Nm 18.40Nm 500Rpm 800Rpm 2.00A 2.20A 0.88Kw 9.20Nm/A 556.85V/Krpm 33Hz 26.90Ohm 193.60mH -V 330V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.15.317.00Nm 19.00Nm 1500Rpm 1800Rpm 5.73A 6.44A 2.67Kw 3.29Nm/A 199.13V/Krpm 100Hz 2.88Ohm 31.24mH -V 371V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.20.311.70Nm 16.00Nm 2000Rpm 2500Rpm 5.09A 6.61A 2.45Kw 2.53Nm/A 153.13V/Krpm 133Hz 2.33Ohm 14.88mH -V 322V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.30.216.00Nm 19.00Nm 3000Rpm 4000Rpm 16.50A 20.67A 5.03Kw 0.99Nm/A 59.92V/Krpm 200Hz 0.36Ohm 3.96mH 204V -V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.30.316.80Nm 16.80Nm 3000Rpm 3700Rpm 11.80A 11.80A 5.28Kw 1.59Nm/A 95.94V/Krpm 200Hz 0.67Ohm 5.70mH -V 291V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.40.312.40Nm 17.79Nm 4000Rpm 4800Rpm 10.50A 15.19A 5.19Kw 1.28Nm/A 77.47V/Krpm 267Hz 0.55Ohm 3.90mH -V 319V 1.3mkgm213.6kg 16.6kg U725.50.214.00Nm 23.16Nm 4500Rpm 5000Rpm 20.00A 37.95A 6.60Kw 0.67Nm/A 40.55V/Krpm 333Hz 0.08Ohm 1.03mH 176V -V 1.6mkgm213.6kg 16.6kg U730.15.322.00Nm 23.80Nm 1500Rpm 2000Rpm 7.50A 8.00A 3.46Kw 3.22Nm/A 194.90V/Krpm 100Hz 2.00Ohm 20.06mH -V 317V 1.9mkgm215.2kg 18.2kg U730.20.322.00Nm 23.00Nm 2000Rpm 2150Rpm 8.50A 9.70A 4.61Kw 2.65Nm/A 160.40V/Krpm 133Hz 2.00Ohm 23.20mH -V 345V 1.9mkgm215.2kg 18.2kg U730.30.316.90Nm 26.60Nm 3000Rpm 3200Rpm 11.60A 18.90A 5.31Kw 1.52Nm/A 92.00V/Krpm 200Hz 0.38Ohm 3.50mH -V 287V 1.9mkgm215.2kg 18.2kg U740.05.324.00Nm 42.00Nm 500Rpm 800Rpm 2.50A 5.23A 1.26Kw 9.00Nm/A 544.74V/Krpm 33Hz 10.30Ohm 96.50mH -V 314V 2.4mkgm218.5kg 21.5kg U740.20.324.00Nm 34.00Nm 2000Rpm 2180Rpm 7.08A 13.48A 5.03Kw 2.72Nm/A 164.63V/Krpm 133Hz 0.80Ohm 8.04mH -V 327V 2.4mkgm218.5kg 21.5kg U740.30.321.80Nm 33.00Nm 3000Rpm 3200Rpm 14.00A 21.70A 6.85Kw 1.63Nm/A 98.66V/Krpm 200Hz 0.29Ohm 3.00mH -V 304V 2.4mkgm218.5kg 21.5kg We reserve the right to make technical changes. ULTRACT III Stand-still Weight (without Nominal Inductance Max Nominal Torque power Frequency Constant still speed torque brake)phase Weight (with brake)current Winding Stand-Back EMF between Nominal torque Nominal current Nominal speed Winding Resistance Rotor Inertia 400VAC Nominal Voltage (Supply Voltage)230VAC
交流伺服电动缸在地震模拟振动台中的应用 曹 军１，杨俊杰１，应义淼２，章雪峰２ （１．浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州 ３１００１４；２．浙江工业大学 建筑规划设计研究院，浙江杭州 ３１００１４ ）摘 要：交流伺服电动缸凭借其优异的控制性和相对较低的成本，特别是其核心部件———交流伺服电机的控制精度高、 加速性能好、有良好的矩频特性和过载能力，使得利用电动缸进行地震模拟成为可能。交流伺服电动缸振动台成本低、 控制简单，在地震教学演示、构件及小型结构振动台实验中优点突出，具有广泛的应用前景。将伺服电动缸和微机控制技术相结合，实现了一条单向地震波的模拟仿真输出。结果表明，在一定的加速度范围内模拟效果良好，模拟极限加速度值和模拟效果取决于交流伺服电动缸的性能和台面载荷。关键词：电动缸；交流伺服电机；地震模拟；ＰＩＤ控制 中图分类号：Ｐ３１５．８；ＴＭ３４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００２－ ４９５６（２０１１）０４－００６７－０４Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＣ ｓｅｒｖｏ ｍｏｔｏｒ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｉｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｐ ｌａｔｆｏｒｍｆｏｒ ｅａｒｔｈｑ ｕａｋｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＣａｏ Ｊｕｎ１，Ｙａｎｇ Ｊｕｎｊｉｅ１，Ｙｉｎｇ Ｙｉｍｉａｏ２，Ｚｈａｎｇ Ｘｕｅｆｅｎｇ２（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１４，Ｃｈｉｎａ；２．Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＣ ｓｅｒｖｏ ｍｏｔｏｒ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｂｅｃｏｍｅｓ ａｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｅｒｖｏ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｃｏｓｔｓ．Ｔｈｅ ＡＣ ｓｅｒｖｏ ｍｏｔｏｒ ｈａｓ ｍａｎｙ ｆｉｎｅ ｑｕａｌｉｔｉｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ，ｇｏｏｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｔｏｒｑｕｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ｏｖｅｒｌｏａｄ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅ ｉｔ ｃａｐａｂｌｅ ｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈａｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｂｒｉｇｈｔ ｆｏｒ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｏｆ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍｅｍｂｅｒ ｏｒ ｓｍａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｉｓ ｅａｓｙ ａｎｄ ｔｈｅｃｏｓｔ ｉｓ ｌｏｗ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｗａｖｅ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ＡＣｓｅｒｖｏ ｍｏｔｏｒ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｉｄｅｌｉｔｙ ｄｅｐｅｎｄｓ ｏｎ ｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｙｌｉｎｄｅｒ；ＡＣ ｓｅｒｖｏ ｍｏｔｏｒ；ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌ收稿日期：２０１０－０６－１８ 基金项目：浙江省科技厅资助项目“余震作用下混凝土结构施工技术研 究”（２００９Ｃ１６０７６ ）作者简介：曹军（１９８５—） ，男，浙江建德，在读硕士，研究方向：混凝土结构 Ｅ－ｍａｉｌ：ｃａｏｊ ｕｎ１９８５０５１７＠１６３．ｃｏｍ通信作者：杨俊杰（１９５８—） ，男，浙江诸暨，教授，主要从事混凝土结构的教学和科研工作． 伺服电动缸和液压伺服设备相比， 具有维护简单、控制稳定、节能环保等优点，它主要由伺服电机、驱动器、 缸体、丝杆、推杆以及减速器等组成。将交流伺服电机与微机控制技术［１－２］相结合，可以实现对推杆的推 力、速度以及位移等参数的高精度控制。 在地震模拟中，考虑到对推力以及加速度的要求，常采用大型液压伺服驱动，但随之而来的是高昂的成本，不利于地震模拟研究的开展和普及，而伺服电动缸在地震教学演示、构件及小型结构振动台实验中优点突出，应用前景广泛。本文论证了伺服电动缸应用于地震模拟实验中的可行性，初步分析了相关因素对于模拟效果的影响，为伺服电动缸在地震模拟中的应用提供参考。 １ 系统硬件 系统驱动力由一伺服电动缸和与之配套的驱动器提供。电动缸标示行程１２０ｍｍ，输出力为１７ｋＮ，速度为１００ｍｍ／ｓ。电动缸的伺服电机为松下ＭＩＮＡＳ ＩＳＳＮ １００２－４９５６ＣＮ１１－２０３４／Ｔ 实 验 技 术 与 管 理Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 第２８卷 第４期 ２０１１年４月Ｖｏｌ．２８ Ｎｏ．４ Ａｐ ｒ．２０１１
。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为
液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 4.1 全面理解设计要求 4.1.1 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 4.1.2 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 4.1.3 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有
ST系列交流伺服电机型号编号说明 1: 表示电机外径,单位:mm。 2：表示电机是正弦波驱动的永磁同步交流伺服电机。 3：表示电机安装的反馈元件，M—光电编码器，X—旋转变压器。 4：表示电机零速转矩，其值为三位数×，单位：Nm。 5：表示电机额定转速，其值为二位数×100，单位：rpm。 6：表示电机适配的驱动器工作电压，L—AC220V，H—AC380V。 7：表示反馈元件的规格，F—复合式增量光电编码器（2500 C/T），R—1对极旋转变压器。 8：表示电机类型，B—基本型。 9：表示电机安装了失电制动器。 SD系列交流伺服驱动器型号编号说明 1：表示采用空间矢量调制方式（SVPWM）的交流伺服驱动器 2：表示IPM模块的额定电流（15/20/30/50/75A） 3：表示功能代码（M：数字量与模拟量兼容） ●交流伺服电机与伺服驱动器适配表 ST系列电机主要参数 适配驱动器 ST系列电机ST系列电机 电机型号额定转矩: 额定转速 额定功率外形尺寸零售价(元) 110ST-M02030 2 Nm3000rpm SD15M SD20MN SD30MN SD50MN SD75MN 】 110×110×158 1500 110ST-M04030 4 Nm3000rpm110×110×1851700 110ST-M05030@ 5 Nm 3000rpm110×110×2001800 110ST-M06020 6 Nm2000rpm110×110×2171900 110ST-M06030 6 Nm3000rpm110×110×2171900 & 130ST-M04025 4 Nm2500rpm130×130×1631800 130ST-M0502 5 5 Nm2500rpm< 130×130×1712100 130ST-M06025 6 Nm2500rpm130×130×181( 2400
M A T L A B电液位置伺服控制系统设计及仿真
数控机床工作台电液位置伺服控制系统设 计及仿真 姓名：雷小舟 专业:机械电子工程 子方向：机电一体化 武汉工程大学机电液一体化实验室
位置伺服系统是一种自动控制系统。因此，在分析和设计这样的控制系统时，需要用自动控制原理作为其理论基础，来研究整个系统的动态性能，进而研究如何把各种元件组成稳定的和满足稳定性能指标的控制系统。若原系统不稳定可通过调整比例参数和采用滞后校正使系统达到稳定，并选取合适的参数使系统满足设计要求。 1 位置伺服系统组成元件及工作原理 数控机床工作台位置伺服系统有不同的形式，一般均可以由给定环节、比较环节、校正环节、执行机构、被控对象或调节对象和检测装置或传感器等基本元件组成[1]。根据主机的要求知系统的控制功率比较小、工作台行程比较大，所以采用阀控液压马达系统。 系统物理模型如图1所示。 图1 数控机床工作台位置伺服系统物理模型 系统方框图如图2所示。 图2 数控机床工作台位置伺服系统方框图 数控机床工作台位置伺服系统是指以数控机床工作台移动位移为控制对象的自动控制系统。位置伺服系统作为数控机床的执行机构，集电力电子器件、控制、驱动及保护为一体。数控机床的工作台位置伺服系统输出位移能自动地、快速而准确地复现输入位移的变化，是因为工作台输出端有位移检测装置（位移传感器）将位移信号转化为电信号反馈到输入端构成负反馈闭环控制系统。反馈信号与输入信号比较得到差压信号，然后把差压信号通过伺服放大器转化为电流信号，送入电液伺服阀（电液转换、功率放大元件）转换为大功率的液压信号（流量与压力）输出，从而使液压马达的四通滑阀有开口量就有压力油输出到液压马达，驱动液压马达带动减速齿轮转动，从而带动滚珠丝杠运动。因滚珠丝杠与工作台相连所以当滚珠丝杠 运动时，工作台也发生相应的位移。 2数控工作台的数学模型 2.1 工作台负载分析 工作台负载主要由切削力c F ,摩擦力f F 和惯性力a F 三部分组成，则总负载力为: a f c L F F F F ++=
电动推杆简介及其工作原理与内部结构透析 简介 电动推杆，英文名Linear Actuator，又称推杆电机、电动缸及线性致动器。电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置。可用于各种简单或复杂的工艺流程中做为执行机械使用，以实现远距离控制、集中控制或自动控制。 电动推杆相册(12张) 分类 1、按丝杠形式分：梯形丝杆式（康菲亚KA10-70），滚珠丝杆式，行星滚珠丝杆式等。 2、按电机类型分：直流电机式（12/24/36V），交流电机式（220/380V），步进电机式，伺服电机式等。 主要用途 电动医疗床、电动沙发、电动展台升降杆、工业电动升降系统、相机架、头影机、婚庆系统 主要结构 电动推杆由驱动电机、减速齿轮、螺杆、螺母、导套、推杆、滑座、弹簧、外壳及涡轮、微动控制开关等组成。 电动推杆是一种新型的电动执行机构，电动推杆主要由电机、推杆和控制装置等机构
组成的一种新型直线执行机构，可以实现远距离控制、集中控制。电动推杆在一定范围行程内作往返运动，一般电动推杆标准行程在，100，150，200，250，300，350，400mm，特殊行程也可根据不同应用条件要求设计定做。电动推杆可以根据不同的应用负荷而设计不同推力的电动推杆，一般其最大推力可达6000N，空载运行速度为4mm~35mm/s,电动推杆以24V/12V 直流永磁电机为动力源，把电机的旋转运动转化为直线往复运动。推动一组连杆机构来完成风门、阀门、闸门、挡板等切换工作。采用电动推杆作为执行机构不仅可减少采用气动执行机构所需的气源装置和辅助设备，也可减少执行机构的重量。气动执行机构在整个控制运行过程中都需要有一定的气压，虽然可采用消耗量小的放大器等，但日积月累，耗气量仍是巨大的。采用电动推杆执行机构，在改变控制开度时，需要供电，在达到所需开度时就可不再供电，因此从节能看，电动推杆执行机构比气动执行机构有明显节能优点。适用于远距离操纵而广泛用于电力、化工、冶金、矿山、轻工、交通、船舶等部门的风门、阀门、闸门等机构的启闭、物料装卸、流量控制等。现已被越来越多的部门用它来代替机构手、液压阀、减速传动机构的自动装置。 工作原理 电动机经齿轮减速后，带动一对丝杆螺母。把电机的旋转运动变成直线运动，利用电动机正反转完成推杆动作。如通过各种杠杆、摇杆或连杆等机构可完成转动、摇动等复杂动作。通过改变杠杆力臂长度，可以增大或加大行程。 行程控制装置 涡轮蜗杆传动形式：电机齿轮上的涡杆带动涡轮转动，使涡轮内的小丝杆作轴向移动，由连接板带动限位杆相应作轴向移动，至所需行程时，通过调节限位块压下行程开关断电，电动机停止运转（正反控制相同）。 齿轮传动形式：电机通过减速齿轮后带动安装于内管的小丝杆，带动与之连接一起的做轴向运行螺母，至所设定的行程时螺母触角压住限位开关断开电源，电机停止运动（反向与之相同）。 可选配电位器，用以显示推杆运行的行程状态，还可加配编码器，来实现分几步走完整个行程（即走走停停）。 特点 设计新颖精致、体积小、精度高、完全同步、自锁性能好、卫生，电机直接驱动，不需要管道的气源、油路，现已大量用于生产线、汽车、透气窗开启、军工、舞台、纺织、污
中原工学院机电学院 机电系统综合实验 （2016-2017学年第 1 学期） 专业：机械电子工程 题目：可伸缩伺服液压缸 姓名：程方园 学号：2 班级机电131 指导教师：周高峰崔路军 完成日期：2017 年 1 月12 日 机械电子工程系
目录 设计任务书 (3) 1.设计目的与意义 (4) 2. 设计内容和要求 (4) 2.1确定总体方案 (4) 2.2设计内容 (5) 2.3设计要求 (5) 3.设计进度安排 (5) 4.机电系统设计的分析、计算、选用与说明 (5) 4.1机械设计 (5) 4.1.1液压缸的结构设计 (5) 4.1.2、液压缸的主要技术性能参数的计算 (6) 4.1.4、液压缸主油缸的设计计算 (8) 4.1.5、缸体的材料和技术要求 (11) 4.1.6、活塞杆径的计算与校核 (11) 4.1.7、快速液压缸柱塞直径的计算 (13) 4.1.8、缸盖的设计计算 (13) 4.1.9、液压缸油口的直径计算 (14) 4.1.10、导向套的设计计算 (15) e．内孔中的环形油槽和直油槽要浅而宽，保证润滑条件良好 (15) 4.2液压回路设计 (16) 4.3电路设计 (16) 4.4控制设计 (17) 5. 机电综合课程设计结论 (17) 6.机电综合课程设计的收获、体会和建议 (17) 7. 参考文献 (18) 8.附录 (18)
设计任务书
可伸缩伺服液压缸设计与控制 1.设计目的与意义 油缸是液压传动系统中实现往复运动和小于360°回摆运动的液压执行元件。具有结构简单，工作可靠，制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。因此，广泛应用于工业生产各部门。其主要应用有：工程机械中挖掘机和装载机的铲装机构和提升机构， 起重机械中汽车起重机的伸缩臂和支腿机构，矿山机械中的液压支架及采煤机的滚筒调高装置，建筑机械中的打桩机，冶金机械中的压力机，汽车工业中自卸式汽车和高空作业车，智能机械中的模拟驾驶舱、机器人、火箭的发射装置等。它们所用的都是直线往复运动油缸，即推力油缸。所以进一步研究和改进液压缸的设计制造，提高液压缸的工作寿命及其性能，对于更好的利用液压传动具有十分重要的意义。通过学生自己独立地完成指定的课程设计任务，提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，学会查阅参考书和工具书的方法，提高编写技术文件的能力，进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练，为毕业后成为一名出色的机械工程师打好基础。 2.设计内容和要求 1）理解可伸缩伺服液压缸的功能和工作原理，确定其功能参数； 2）明确可伸缩伺服液压缸的具体结构和控制方式，并给出相关参数； 3）分析和计算可伸缩伺服液压缸机械结构，并确定控制的具体实现。 4）绘制可伸缩伺服液压缸机械图纸和电气电子线路图； 5）撰写技术说明书 2.1确定总体方案 当下各种液压缸规格品种比较少，主要是因各种机械对液压缸的要求差别太大。比如对液压缸的内径、活塞杆直径、液压缸的行程和连接方式等要求不一样。由于本次液压设计主要是实现立式快速的原则，故选双作用单活塞杆立式快速液压缸的设计。采用焊接连接。