数字液压缸原理20150311

Qiu

数字液压缸原理20150311

非常感谢有这么多的朋友关注我的帖子"数字液压缸的问题“，感谢液压圈这个网站提供了最好的学习和交流平台。我仅仅是做了一点我们感兴趣的某一类数字液压缸方面的工作，远不是数字液压缸的全部，我也没有能力涉及那么远那么深！在这里介绍一点体会是希望能给新手提供点参考，也请专家批评指正。

我们研究的这类数字液压缸原理很简单，在液压的教科书和手册中都能找到，下面列出了一些有关文献，有书籍有文章，大家可以去参考。教科书中介绍的有几种类型我们加工测试过，这个过程中得到过机床所、航天18所、北京自动化所液压中心专家的指导帮助，在这里表达我们的谢意。我们现在生产的数字液压缸原理就是在液压缸中安装滚柱丝杠，在缸尾安装滑阀，阀芯与丝杠“连接”，阀芯的另一端与伺服电机“连接”，这里所说的“连接”不是简单的连接，是一种机构连接，当电机旋转时阀芯将沿轴向移动打开油路给缸供油使得活塞杆移动，由于活塞杆移动带动滚珠丝杠移动，滚柱丝杠又将阀芯推回到关闭状态。如果伺服电机不断旋转，阀芯不断打开，则活塞杆不断运动，这就是我们使用的数字液压缸原理。至于液压缸运动的速度和位移，与伺服电机的转动速度、丝杠导程和阀的流量有关，把参数匹配一下就可以了。我们曾经在《液压与气动》2011年发表过两篇文章“数字液压缸技术开发与应用”、“数字液压技术在建筑施工中的应用”，原理图就在文章中，供大家参考。

相信这里有很多是液压行业的专家学者，请大家多提宝贵意见，谢谢，邱法维。

参考文献（按文章名字在知网上都可以查到，引用书写不规范，见谅）

范存德主编，液压技术手册，辽宁科学技术出版社，2004。

雷天觉主编，新编液压工程手册，北京理工大学出版社，1998。

魏喜新，液压技术手册

唐中一，复合传动与控制

杨汝清主编  现代机械设计：系统与结构，2000年

高纪念蔚长春编著 电液控制技术及应用，1993年

路甬祥，胡大纮，电液比例控制技术，1988年

武汉钢铁学院第三届学术报告会论文摘要汇编，1984年

刘又午主编，数字控制机床，1983年

关肇勋 黄奕振，实用液压回路 1982年

王春行主编，液压伺服控制系统，1981年

北京机床研究所，国外电液伺服系统，1975年

伺服专辑（榆次液压件厂），液压技术译丛，1973年

数字液压缸位置控制系统的特性研究_李鑫

闭环控制电液步进液压缸及试验精度分析

闭环控制数字液压缸及其控制系统

步进缸控制台式带锯机锯比子定位的研究

步进式电液伺服系统的研究与试验

步进油缸在进刀系统中的应用

大推力非对称数字油缸的建模与计算机仿真

电液步进液压缸的可编程控制器直接控制

电液步进液压缸研究与分析

电液步进油缸的控制

电液脉伺服系统讲座第五讲电液脉冲马达

高精度数字缸的设计与研究

高速数控步进液压缸系统的研究

滑阀式电液步进缸的精度分析

混凝土住宅预制模块翻转平台的数字缸同步控制系统_赖宣闻

机电液集成控制的数字液压缸研究

机电一体化数字气缸

基于缝隙理论的新型数字液压缸研究_孟文宝

基于数字液压的主动式波浪补偿系统设计与分析_彭利坤

内循环数字液压缸的仿真研究

内循环数字液压缸的设计与计算_张德虎

数控脉冲油缸系统实用性问题的探讨

数字阀的开发与应用-张秀英

数字缸传动结构型式的探讨

数字缸的动态特性仿真分析

数字缸在水轮机筒形阀电液同步控制系统中的应用_甘楠

数字技术及数字液压技术在连铸生产上的应用_杨世祥

数字式 6一DOF运动平台运动不平稳现象分析

数字液压缸的新型控制理论和方法_李文华

数字液压缸在悬臂掘进机行程控制中的应用

新型数字液压缸密封问题的研究

一种步进缸控制阀的制造方法

一种新型数字液压缸的研究

yangshixiang

非常感谢邱教授收集了那样多的有关数字液压缸的资料，以便网友查阅学习。
这里邱教授提到雷天觉主编的“新编液压工程手册”上册1375页中的第一个图即：22.2-8电液步进缸原理图正好是收集了我于82年发表的论文“新型电液步进缸的实验研究”（中国金属学会冶金设备技术委员会液压与气动学组年会论文）1982年9月。手册上的图22.2-9即为德国在70年代中推出的原型步进缸，我受此启发发明了第一代数字缸，这一代用到航天部的项目中，一直使用至今，我当时还在北京钢铁设计研究总院工作，所以在1377页说图22.2-8是北京院研制的。航天部的使用证明了第一代原理的正确。
目录中“高精度数字缸的设计与研究”是重庆大学的论文，该论文也是这种缸的数学分析，原理图与手册上的完全相同，也即我82年论文上的一模一样。
目录中最后一项“一种新型数字液压缸的研究”正好是我们提供给海工大的第二代发明专利，即耗掉了17年才从第一代走向了第2代，用到他们的试验室内，这一代专利由于是外反馈，结构不理想，很快被我们的第三代发明专利覆盖了。第三代发明专利才真正获得了广泛引用。即后来供给海工大六自由度平台的缸和其它一些大学的缸，几所大学都写了很多文章介绍第3代缸，推进了数字液压的发展进程，在此表示感谢。

yangshixiang

朋友们阅读上面的论文要注意呢，大多数都是学生的毕业论文，我挑选了部分论文，发现有的论文一开始就把数字缸的工作原理搞错了，原理没对你怎样研究呢？居然还写出了数万字的论文，难道指导老师也没有搞清楚数字缸的工作原理吗？还将论文发表在网上来了，伤心啊！
有的论文直接下载网上的图片，把不是数字液压缸也当成数字缸了，也不合适啊！说明根本没有搞清楚呢！所以，论文有很大的水分呢！

贝贝

杨总，邱教授列出来说他的实验做出的精度达不到您说的1个微米，您采用的是什么更高级的手段解决这个问题的？

贝贝

邱教授的数字式电液脉冲步进缸其实就是您说的数字液压，邱教授的实验数据和理论分析证明最快频响超不过200Hz，而您说的是500Hz之内都可以，您能不能解释一下？

PEN

The motor is fast. It is almost instant compared to the hydraulics. The hydraulic cylinder and load is not fast.  It is the cylinder and load that will limit performance.  One should know the transfer function to find the closed loop poles.

The digital hydraulic cylinder appears have only a mechanical proportional only control.

T(s)=Kp*K*ω^2/(s^3+2*ζ*ω*s^2+ω^2*s+Kp*K* ω^2)
Kp is the % flow per mm of error
K is the hydraulic gain in mm/s per percent control.
ζ is the damping factor.   Values can range from 0.1 to 0.4
ω is the natural frequency of the load and cylinder.

PEN

电机是快的。相比于液压它几乎是瞬间。液压缸和负载并不快。它是在气缸和负载，这将限制其性能。应该知道的传递函数来查找闭环极点。

数字液压缸出现只有一个机械的比例只有控制。

T（S）= K P* K*ω^2/（S^3+2*ζ*ω* S^2+ω^2* S+的Kp* K*ω^2）
KP为每错误毫米％流量
K是液压增益毫米/秒每％的控制权。
ζ是阻尼因数。值的范围可以从0.1到0.4
ω是负载和气缸的固有频率。

yangshixiang

贝贝 发表于 2015-3-11 23:46
邱教授的数字式电液脉冲步进缸其实就是您说的数字液压，邱教授的实验数据和理论分析证明最快频响超不过200H ...

贝贝同志，我前面已经说过了，数字缸不可能达到200赫兹，100也有困难，我们的500赫兹已经不是这个原理了，我说过，不同的要求要采用不同的方法呢。500赫兹我们已经做完实验了，如果希望1000赫兹或者更高，只要有需要我们都可以提供。但不是单缸，是系统。
超高频数字缸我们瞄准的是只有电磁振动才能实现的振动台，一个几顿的振动台结构超大，超高晶闸管全部是进口，还要水冷系统，超贵。以前是美国封锁的项目，现在苏州厂做出来了（航天部退休高工的技术），科技报大幅报道过。

yangshixiang

贝贝 发表于 2015-3-11 23:43
杨总，邱教授列出来说他的实验做出的精度达不到您说的1个微米，您采用的是什么更高级的手段解决这个问题的 ...

贝贝同志，我们提供给邱教授哪种缸达不到1微米，一微米的缸是我们另外的数字缸，专门解决液压AGC（厚度控制）的，这个也是为超高附加值系统准备的。国外进口一套高水平的板带厚度控制，上钢三厂引进一套，当时花掉500万美金，中国的钱就这样被外国人糊弄走了。我们正在为一家民营厂提供一套20辊轧机的带钢厚度控制数控新系统，对方要求达到微米级精度，为了支持民企发展，又是我同学的朋友，我们只要了几十万。中国技术不发展，永远受制于人。数字液压将在一系列领域打破国外的垄断。
液压届的权威们还不知道我们的数字液压研究的深度和广度，3月5号，液压协会新任理事长已经第二次到访亿美博了，天津也来人了，行业协会液压网站第一次报道了理事长的到访，并高度肯定了数字液压技术。
贝贝同志，如果你亲自了解了数字液压的精华，你也会激动的。因为中国人都希望中国好啊！
前几天济南铸锻所原付总、现在行业协会的首席专家、82年毕业学液压的专家，到公司了解到数字液压后，也高度激动，要帮我们将数字液压推进到锻压机械领域，促进锻压行业的技术进步。

谢谢

dennispan

以前看过一篇日本人的文献，在气动方面，高频振动别个借用音箱的工作原理。