某伺服液压缸的设计
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４２ 液压与气动 ２０１１年第４期 某伺服液压缸的设计 李喜顺 ，王晓华 。焦建平。 Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｓｅｒｖｏ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ＬＩ Ｘｉ—ｓｈｕｎ ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｈｕａ２，ＪＩＡＯ Ｊｉａｎ—ｐｉｎｇ （１．海军装备部驻沈阳地区军事代表局，辽宁沈阳１１００００；２．北京机械工业自动化研究所，北京１０００１１） 摘要：介绍伺服液压缸设计中需要进行的主要计算。 关键词：伺服液压缸；活塞面积；设计计算 中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１１）０４４）０４２－０２ １ 引言 伺服液压缸是电液伺服系统中的液压执行元件， 通过它将液压能转换成机械能。由于伺服液压缸是工 作在电液伺服系统闭环回路中的一个关键环节，其性 能指标直接影响系统的精度和动、静态品质。下面通 过对某伺服液压缸的设计，介绍在伺服液压缸设计中 需要进行的主要计算。 ２某伺服液压缸的主要技术参数 某试件振动测量系统，通过对试件进行垂直方向 的正弦定频和扫频，检验试件的振动性能。该系统是 一个典型的电液位置伺服系统，针对伺服液压缸所提 出的主要技术参数如下： 最大负载功能曲线：如图１所示。 最大运动质量：７５０ ｋｇ；振动波形：正弦波。 ≈ ０ ． １＇／Ｈｚ 图１最大负载功能曲线 ３伺服液压缸的组成和设计 伺服液压缸由伺服缸、电液伺服阀、反馈传感器组 成，根据主要技术参数，以及伺服液压缸的使用工况， 进行如下的设计： ３．１ 确定伺服缸活塞的有效面积Ａ 当最大加速度口一≥１０ ｇ时，伺服系统一般都按 惯性负载来考虑，该系统最大加速度２．５ ｇ，需要考虑 负载重力的影响，按惯性负载与重力负载的复合负载 来设计活塞面积。根据式（１），重力负载 ＝７３５０ Ｎ， 惯性负载Ｆ＝１８３７５ Ｎ，系统供油压力Ｐ。＝２１ ＭＰａ，Ａ ：１．３３×１０一 ＩＴＩ 。 Ａ： ３×３—Ｆ１＋￣—＋８Ｆ２ （１） Ｏ Ｐｓ 式中：Ｆ．为重力负载，Ｆ为惯性负载。 根据活塞、活塞杆所用密封圈的直径系列，伺服缸 的负载，伺服缸行程，活塞杆的重量要求，伺服缸的动 态频响等条件，选择伺服缸活塞和活塞杆径。确定实 际活塞面积Ａ ≥Ａ。这里设计活塞直径Ｏ９Ｏ ｍｍ，活塞 杆直径０８０ ｍｍ，Ａ。＝１．３３×１０ｑ ｍ 。 ３．２选择伺服阀 电液伺服阀的性能规格直接影响伺服液压缸的性 能和结构尺寸，根据式（２）、（３）计算伺服阀的空载流 量Ｑ 和额定流量Ｑ ，然后选择伺服阀。 ａ／Ｗ－ ＝＾／÷ （２） Ｖ厶 厂 Ｑｎ＝Ｑ √ ‘３） 该系统最大速口一＝Ｏ．９４ ｍ／ｓ，根据式（２）、（３）式 计算所需伺服阀的额定流量Ｑ ＝５３ Ｌ／ｒａｉｎ。根据伺服 阀系列参数，选择一台额定流量为６３ Ｌ／ｒａｉｎ的伺服阀。 ３．３选择反馈传感器 根据伺服液压缸的类型，行程，控制精度，安装方 式及连接尺寸，选择合适的反馈传感器。该系统选择 收稿日期：２０１１－０３－０１ 作者简介：李喜顺（１９６９一），男，吉林桦甸人，高级工程师，主 要从事新型舰炮研制、生产的监督工作。
２０１１年第４期 液压与气动 ４３ 旋转井壁取芯用齿轮液压马达的研究与设计 田志宾 Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅａｒ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｍｏｔｏｒ ｕｓｅｄ ｉｎ ｒｏｔａｒｙ ｓｉｄｅｗａｌｌ ｃｏｒｉｎｇ ＴＩＡＮ Ｚｈｉ．ｂｉｎ （中海油田服务股份有限公司，北京１０１１４９） 摘要：为了满足旋转井壁取芯作业时对液压马达的特种要求，研制了一种高温齿轮液压马达。该文首 先介绍了高温齿轮液压马达的结构组成及工作原理、关键参数计算，最后对高温齿轮液压马达的性能特点进 行了简单总结。 关键词：旋转井壁取芯；液压马达；设计 中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８【２０１１）０４－００４３－０２ 前言 测井仪器在几千米深的地层下作业，空间窄小，环 境恶劣。液压技术由于自身的一些优点，在测井仪器 上的应用也越来越广泛。旋转井壁取芯仪是典型的以 液压传动为核心的测井仪器，仪器在井下要完成钻取 岩芯动作，液压马达作为驱动钻头钻取岩芯的最终执 行机构，其性能好坏很大程度上决定了仪器是否能够 取芯成功。由于特殊的使用环境，要求液压马达必须 能够在０～１８０ ｏＣ的环境下可靠工作；体积要足够小， 进、回油液压管线布置方便；同时输出轴必须为空心 轴。普通的液压马达很难满足该特殊要求，为此，设计了 一种高温齿轮液压马达，来满足井壁取芯的特种需求。 １结构组成 液压齿轮马达结构如图１所示：主要由前盖１、后 盖２、大齿轮６、小齿轮７、空心轴４等部分组成。大齿 轮６通过销子３与空心输出轴４固定在一起，大齿轮６ 旋转时，带动空心输出轴４旋转，输出扭矩。大齿轮 ６、小齿轮７安装在前盖１中，在大小齿轮的两侧分别 安装有金属侧板８、９，形成端面密封；空心输出轴４的 两端分别安装有轴承１０、密封环１２；前端盖５、后端盖 １１通过螺纹分别固定在前盖１、后盖２上，用于压紧左 右两端的密封环１２。密封环１２、侧板８、９、大齿轮６、 小齿轮７均是耐高温材料，确保了齿轮液压马达在高 温环境下的工作性能。 ２工作原理 在旋转井壁取芯作业过程中，所取岩芯的外径与 体积必须足够大，才能够满足分析化验要求。在实际 收稿日期：２０１０—１２－２６ 作者简介：田志宾（１９７８一），男，河南许昌人，工程师，硕士， 主要从事机电一体化技术、液压技术、石油仪器与设备的科研 工作。 一内置式的ＬＤＴ位移传感器，有效行程＞３２０ ｍｍ。 ３．４伺服缸的结构设计 在设计确定了伺服缸活塞和活塞杆直径后．可以 进行伺服缸的结构设计。按普通液压缸的设计计算方 法对缸筒、活塞杆、端盖、受力螺纹连接件等受力件进 行强度计算。根据伺服液压缸要求的最低启动压力， 快速性要求、频响特性等设计合理的密封型式，计算密 封的压缩量，间隙密封需要的间隙尺寸。 ４结束语 伺服液压缸多为非标产品，上述计算只是伺服液 压缸的通用计算，其精度指标、工况、控制对象等功能 的不同，决定了伺服缸的结构型式的不同，所以在具体 设计中还需针对其结构特点进行相应的设计计算。 参考文献： ［１］雷天觉．新编液压工程手册［Ｍ］．北京：北京理工大学出 版社，１９９８．
