第

１

期

文章编号

：１００８－８３０Ｘ（２００８）０１－００１７－０５

一种新型数字伺服液压缸的设计与建模

郑雄胜，章海

（浙江海洋学院机电学院，浙江舟山

３１６００４

）

摘

要：介绍了一种新型数字式伺服液压缸的结构、工作原理及其控制系统。通过对其建立线性模型，并分析了静态刚

度，稳定性等说明其相对于传统步进液压缸具有结构上的先进性、合理性和实用性。

关键词：数字伺服液压缸；线性模型；刚度；稳定性

中图分类号：

ＴＨ１３７．５１

文献标识码：

Ａ

ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆａＮｅｗＴｙｐｅｏｆＤｉｇｉｔａｌＳｅｒｖｏＣｙｌｉｎｄｅｒ

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，

Ｚｈｏｕｓｈａｎ３１６００４

，

Ｃｈｉｎａ

）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

，

ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｄｉｇｉｔａｌｓｅｒ－

ｖｏｃｙｌｉｎｄｅｒ．Ａｌｉｎｅａｒｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒａｎｄｔｈｅｎｉｔｓｓｔａｔｉｃ－ｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｗｅｒｅａｎａ－
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、

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；

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；

ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ

；

ｓｔａｂｉｌｉｔｙ

数字伺服步进液压缸（简称数字缸）是一种典型的电液一体化控制元件，传统的数字缸由步进电机、液

压滑阀、伺服液压缸和机械反馈机构等构成

［１］

，步进电机通过弹性联轴节带动伺服阀阀芯转动，阀芯端部

的螺纹在反馈螺母中转动，使阀芯产生轴向移动，阀口打开，压力油经伺服阀到液压缸使活塞移动，活塞的
移动通过其内部的滚珠丝杠转化为反馈螺母的旋转运动，从而使阀芯回复原来位置。一定的脉冲数相应于
一定的活塞位移。步进电机转向不同，则活塞移动方向相反。这种数控步进缸结构复杂，滚珠丝杠成本高、
伺服阀精度要求高，存在离散步进、响应速度慢、精度低、抗污染性差、价格贵、不能广泛应用于民用工业等
缺点。

本文提出的数字伺服液压缸，采用双自由度原理设计，利用一种伺服螺旋机构，构成新的数字缸，它的

结构工艺性好，转角小，能连续控制，并具有响应快、速度稳定性好和精度高等优点。笔者从该数字缸的结
构出发，建立了数字缸的数学模型，分析了其动静态特性及稳定性。

１工作原理与结构特点

收稿日期：

２００７－１２－１８

作者简介：郑雄胜（

１９７２－），男，浙江浦江人，讲师，硕士，研究方向：船舶机械设计理论与方法．

浙江海洋学院学报

（

自然科学版

）

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）

第

２７

卷第

１

期

２００８

年

３

月

Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．１

Ｍａｒ．，２００８１７