[科普中国]-随动机构

随动机构是一种反馈控制机构。这种机构输出量是机械位移、速度或者加速度。快速跟踪和准确定位是随动机构的两个重要技术指标。

线性随动机构线性随动机构也叫线性伺服机构，是从线性调节器引伸得来，和调节系统中的随动系统相似，线性随动机构也能组成一个跟随某个信号动作的随动系统。和线性调节器相比，线性调节器可以通过改变控制信号保持输出的特性不变，而线性随动机构则能跟随输出信号而动作，且在动作过程中仍然保持性能指标为最小。

线性随动机构实质上是由两部分所组成：其一为线性调节器部分；另一部分则称做前置滤波器部分，这部分是用来确定由系统的输出期望值而得来的最佳控制作用。其方块图如下图所示1。

液压随动机构液压随动机构普遍应用于采煤机液压牵引部的调速机构中，它有下列几种作用：

（1）变量油缸的活塞跟随随动滑阀阀芯的运动，推动主油泵斜盘或油缸体改变位置，调节主油泵流量。这就是随动调节作用。

（2）作用在随动滑阀阀芯上的液压力基本上是平衡的，移动阀芯只需很小的力。适当设计变量油缸的直径和控制回路压力，就可以获得推动主油泵斜盘或油缸体所需要的较大推动力。这就是力或功率的放大作用。放大倍数可达几百甚至上千。

（3）液压随动机构的结构型式可能不同，但从原理上讲随动滑阀和变量活塞是用杠杆联系的。杠杆左端输入位移 ，使之绕杠杆右端转动，带动随动阀芯往某个方向移动距离 ，控制油液进入变量油缸，使变量活塞向相反方向移动距离 ，杠杆绕左端转动，把随动阀芯带回距离 ，关闭滑阀开口，使变量活塞和泵位稳定在一新的位置上。当杠杆转角较小时，阀芯位移近似为：

变量活塞能够准确跟踪滑阀阀芯的运动，且其移动距离 ，大于阀芯的位移 。这就是运动放大器的作用。变量油缸和随动滑阀壳体结合在一起的随动机构则没有这个作用，其 。

（4）液压随动机构对控制滑阀起反馈被控油缸机械位置的作用。

随动滑阀是液压随动机构的关键元件，一般采用三凸肩四通阀，也有用两凸肩三通阀（但只能控制差动油缸）和转阀的。油液流过时，阀芯受力应平衡，以使动作轻巧、工作特性较好。凸肩宽度与阀套上相应环沟的宽度，各凸肩之间的距离与阀套上相应环沟之间的距离都应配作，以保证适当的开口量。

负开口随动阀在中间位置附近有一个死区，阀芯偏离中间位置的距离小于负开口量时，油液不能通过，变量活塞没有动作，所以一般不宜采用。零开口随动阀的工作精度最高，但是较难制造。开口量不大的正开口随动阀工作精度比负开口随动阀高，但稳定性较差。

随动阀阀芯在中间位置时，阀芯凸肩棱边与阀套环沟之间的重叠长度比一般换向滑阀的重叠长度小得多，且公差要求较严2。

直线电机随动机构圆柱形直线电机不止是用来在所限定的行程内作往复运动，而且，还有在控制变位和速度，实现高精度定位等随动机构方面的应用。

直线随动机构，由于无须过去的许许多多机械的转换机构便能直接得到直线运动，所以从很早就在研究，用来作为随动机构使用。

如果实现直线随动机构，那么与过去的方式相比将产生如下的优点：

（1）在二次侧不使用铁心的情况下，可以指望与托杯式电机一样，惯性力矩小，反应灵敏。

（2）因为不采用齿轮、皮带等，所以可以避免齿隙、打滑等等。

（3）因为没有转动部份，所以结构简单而且牢固，在经济上有利。

（4）与旋转电机相比因为冷却效果好，所以能制造出过去的二相随动电机容量界限以上的产品来3。

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学