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1、液液压与气与气压传动高高职课件件8 8二、液压伺服系统的组成二、液压伺服系统的组成 （1）输入元件）输入元件主要用来主要用来产生控制信号，它给出输入产生控制信号，它给出输入指令信号加于系统输入端。指令信号加于系统输入端。可以是机械式，也可是电气元件。（2）反馈测量元件）反馈测量元件测量系统的输出量，并转换成反馈信号。测量系统的输出量，并转换成反馈信号。如通过把伺服阀体与液压缸机械固联在一起形成的。（3）比较元件）比较元件将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。（4）放大转换元件）放大转换元件将偏差信号放大并进行能量形式的转换。将偏差信号放大并进行
2、能量形式的转换。放 大转换元件的输出级是液压的，前置级可以是机械、电气、液压、气动或它们的组合形式。（5）执行元件）执行元件直接对控制对象起控制作用的元件，直接对控制对象起控制作用的元件，如液压缸、液压马达等。（6）控制对象）控制对象即运动部件，即运动部件，如仿形刀架刀台，机床工作台等。三、液压伺服系统的特点三、液压伺服系统的特点 （4）液压伺服系统是一个误差系统。）液压伺服系统是一个误差系统。输出信号和输入信号之间的误差是液压伺服系统工作的必要条件，如果没有误差存在，伺服系统就不能工作。（1）液压伺服系统是一个位置跟踪系统。）液压伺服系统是一个位置跟踪系统。输出量能自动地跟随输入量变化规律而
3、变化。（2）液压伺服系统是一个力的放大系统。）液压伺服系统是一个力的放大系统。移动滑阀所需信号功率很小而液压缸产生的力则很大，输出力比输入力大几百倍甚至数千倍。（3）液压伺服系统是一个反馈系统。）液压伺服系统是一个反馈系统。这是一种刚性负反馈，没有这个反馈，伺服系统就无法工作。四、液压伺服系统的分类四、液压伺服系统的分类（4）按驱动装置的控制方式和元件的类型分：）按驱动装置的控制方式和元件的类型分：节流式控制（阀控式）、容积式控制（变量泵控制或变量马达控制）系统。（1）按输入信号的变化规律分：）按输入信号的变化规律分：定值控制系统、程序控制系统和伺服系统。（2）按系统输出物理量分：）按系统输出
4、物理量分：位置控制系统、速度控制系统、加速度控制系统、力控制系统等。（3）按信号传递介质的形式分：）按信号传递介质的形式分：机液控制系统、电液控制系统、气液控制系统。第二节第二节 液压伺服系统的基本类型及应用液压伺服系统的基本类型及应用 1.滑阀式液压伺服系统滑阀式液压伺服系统 一、机液伺服阀系统一、机液伺服阀系统 根据滑阀上的控制边数（起控制作用的阀口数）的不同，伺服系统分为单边、双边和四边控制式三种。图图b为双边滑阀控制：为双边滑阀控制：有两个控制边。有两个控制边。压力油一路进入缸有杆腔，压力 ，另一路的一部分经左控制边开口 进入缸无杆腔，经右控制边开口 流回油箱。显然 ，当 时，缸体受力
5、平衡，静止不动。当阀芯左移时，减小，增大，缸无杆腔压力 减小，缸体向左移动；反之，当滑阀右移时，缸体也向右移动。双边滑阀比单边滑阀灵敏度高，工作精度高。双边滑阀多与单杆液压缸配合使用。双边滑阀多与单杆液压缸配合使用。图图a为单边滑阀控制：为单边滑阀控制：只有一个边起控制液流的作用。只有一个边起控制液流的作用。当压力油进入缸有杆腔，通过活塞上的固定节流孔a进入无杆腔，压力由pp 降为 ,通过滑阀控制边 流回油箱。当 时，缸不动。当阀芯 输入信号向左移动时，开口量 增大,减小，于是 ，缸体向左移动。阀体也左移，又使 减小（负反馈），直至平衡。单边滑阀与单活塞杆单边滑阀与单活塞杆缸配合使用。缸配合使
6、用。开口 、分别控制进入缸两腔的压力油。开口 、分别控制缸两腔的回油。当阀芯左移时，缸左腔的进油口 减小，回油口 增大，减小；缸右腔的进油口 增大，回油口 减小，增大，使活塞也向左移动。四边滑阀同时控制缸两腔的压力和流量，所以调节灵敏度更高，工作精度更高。四边滑阀均可与单杆、双杆液压缸及液压马达等配合使用。四边滑阀均可与单杆、双杆液压缸及液压马达等配合使用。图图c为四边滑阀控制：为四边滑阀控制：滑阀有四个控制边。滑阀有四个控制边。根据滑阀在平衡状态时阀口初始开口量的不同，分三种形式。根据滑阀在平衡状态时阀口初始开口量的不同，分三种形式。图图a为正开口，为正开口，。当阀心处于中间位置时，存在较大
7、泄漏，压力油有无功损耗，所以一般不宜用于大功率控制的场合。图图b为零开口，为零开口，。当阀心处于中间位置时，没有压力油泄漏回油箱，因此无功率损耗，不存在死区。其工作精度最高，常用于高精度伺服系统中。图图c为负开口，为负开口，负开口有较大的不灵敏区，且位移一流量特性不好，故很少采用。2.射流管式液压伺服系统射流管式液压伺服系统 当射流管处于 、两个接受孔道的中间对称位置时，两个接受孔道内油压相等，缸不动。有输入信号作用在射流管上使它偏转时，如逆时针偏转一个很小的角度时，、两孔道内的压力就不相等了，缸左腔压力大于右腔，缸向射流管偏转的同方向(向左)移动，直至到达射流孔又处于两孔道中间对称位置时为止
8、，缸运动方向取决于输入信号方向，运动速度取决于输入信号大小。优点：优点：结构简单，能在恶劣的工作条件下工作；结构简单，能在恶劣的工作条件下工作；缺点：缺点：工作性能较差，无功损耗大，效率较低。工作性能较差，无功损耗大，效率较低。应用：应用：适用于低压和功率较小的场合。适用于低压和功率较小的场合。3.喷嘴挡板式伺服系统喷嘴挡板式伺服系统 当挡板处于中间位置时，和 所形成的节流阻力相等，两喷嘴腔内压力相等，缸不动；压力油经孔道4和5、缝隙 和 流回油箱。当输入信号使挡板向左偏摆时，关小，开大，上升，下降，缸体向左移动。因负反馈作用，喷嘴跟随缸体移动到挡板两边对称位置时，缸停止运动。优点：优点：结构
9、简单，运动部件惯性小，反应快，精度和灵敏度高；结构简单，运动部件惯性小，反应快，精度和灵敏度高；缺点：缺点：无功损耗大，抗污染能力较差，输出功率小；无功损耗大，抗污染能力较差，输出功率小；应用：应用：常用作多级放大伺服控制元件中的前置级。常用作多级放大伺服控制元件中的前置级。二、电液伺服控制系统二、电液伺服控制系统二、电液伺服控制系统二、电液伺服控制系统二、电液伺服控制系统二、电液伺服控制系统二、电液伺服控制系统二、电液伺服控制系统 二、电液伺服控制系统二、电液伺服控制系统 在电液伺服阀系统中，电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件，它将小功率的电信号输入转换为大功率的液压能（压力和流量
10、）输出，实现对执行元件的位移、速度、加速度及力的控制。由电磁和液压两部分组成。由电磁和液压两部分组成。电磁部分是一个力矩马达，由一对永久磁铁1、导磁体2、4、衔铁3、线圈12和弹簧管11等组成。电磁部分工作原理：电磁部分工作原理：液压部分是一个两级液压放大器，第一级采用双喷嘴挡板，液压部分是一个两级液压放大器，第一级采用双喷嘴挡板，称前置放大级。第二级采用四边控制滑阀，称功率放大级。称前置放大级。第二级采用四边控制滑阀，称功率放大级。液压部分工作原理：液压部分工作原理：小小 结：结：输入的控制电流越大，滑阀偏移量也越大，输出的流量越多，执行元件的运动速度就越高。当控制电流反向时，则衔铁顺时针方
11、向偏转，滑阀右移，输出的压力油也反向流动，这就使执行元件反向运动。因此，输入控制电流的方向和大小决定了执行元件的运动方向和速度。从上述原理可知，滑阀的位置是由反馈杆组件弹性变形力反从上述原理可知，滑阀的位置是由反馈杆组件弹性变形力反馈到衔铁上与电磁力平衡而决定的，故称此阀为力反馈式电液伺馈到衔铁上与电磁力平衡而决定的，故称此阀为力反馈式电液伺服阀。服阀。应用：应用：电液伺服阀常用于自动控制系统中的位置控制，速度电液伺服阀常用于自动控制系统中的位置控制，速度控制和压力控制，控制和压力控制，例：例：图示为电液位置控制伺服系统的工作原理及组成。指令电位器1将滑臂的位置指令 ，转换成电压 ，被控制的工
12、作台位置 由反馈电位器2检测，转换成电压 ；当工作台位置 与指令位置 一致时，电桥输出偏差电压一致时，电桥输出偏差电压 ，放大器输出电压为零，伺服阀处于零位，没有流量输出，工作台动，系统处在一个平衡状态。当指令电位器滑臂向右移动某一位移 ，工作台位置还没有发生变化时，即 ，电桥输出的偏差电压 ，伺服阀输出压力油，推动工作台右移。使电桥输出偏差电压逐渐减小，当 ，电桥输出偏差电压 ，工作台停止，系统处一个新的平衡状态。如指令电位器滑臂反向运动，工作台也做反向运动。工作台位置能准确地跟随指令电位器滑臂的变化规律，实现电液位置伺服控制。三、液压伺服系统实例三、液压伺服系统实例1.车床液压仿形刀架车床
13、液压仿形刀架 仿形刀架安装在车床横溜板后方，保留原来方刀架，不影响车床原有性原有性能。能。主要由伺服阀、液压主要由伺服阀、液压缸和反馈机构组成。缸和反馈机构组成。刀架采用差动缸，且 。泵供油直接进入有杆腔，油压始终等于泵供油压力 ，无杆腔一方面通过阀口 与进油相通，另一方面通过阀口 与油箱相通。无杆腔内压力受双边控制阀开口 和 控制。当阀芯处于中间位置时，即当阀芯处于中间位置时，即 时，缸无杆腔压力为进油时，缸无杆腔压力为进油压力的一半，即压力的一半，即 时，缸处于相对平衡状态，缸静止不时，缸处于相对平衡状态，缸静止不动。动。（1）引刀：）引刀：拉下操纵杆，使凸轮离开杠杆5，触头2及阀心在弹簧
14、3作用下一起下移，使阀口 关小，开大，减小，使触头2及车刀7分别向样件1和工件8快速趋近。当触头碰到样件后，阀芯停止下移，但阀体还在下移，结果使 逐渐开大，逐渐关小，于是使 升高；直至 时，缸体停止运动。（2）车圆柱面：）车圆柱面：当触头2沿样件1上的圆柱面滑动时，无输入信号，阀芯不动，但缸体在F作用下要产生一个位移，使 关小，开大，造成 减小。其值由 和 的比例关系决定，以便与切削力相平衡，有 ，刀架又重新处于平衡状态。溜板带动刀架纵向进给，车出圆柱面，图中a点到b点。（3）车正锥和台肩）车正锥和台肩:当触头2碰到样件b处和c处时，阀芯上移，开大，关小，升高，系统平衡被破坏，车刀后移，开始车
15、正锥面或直角台肩。由于缸体后移又使 关小，开大，系统又建立新的平衡。溜板连续地以速度 作纵向移动，触头就不断上移，车刀就不停地以速度 后移，上面反馈过程就不断地发生，缸的运动将完全跟随触头而运动。和 合成运动 使车刀车出圆锥面或直角台肩。（4）车反锥面）车反锥面：仿形原理与车正锥面相似。（5）快退：）快退：仿形结束后，抬起操纵杆，使凸轮顶起杠杆5，阀芯被提起，使 开大，关闭。这时，液压缸成差动连接，缸体快速退回到原位。仿形刀架与主轴线的斜置安装角度仿形刀架与主轴线的斜置安装角度 ，对零件的表面加工，对零件的表面加工质量及生产率均有一定的影响。质量及生产率均有一定的影响。工件外形角工件外形角 ：
16、工件的外形切线和轴线的夹角。：工件的外形切线和轴线的夹角。1）加工正锥面和直角台肩，一般 ；2）加工 的工件时，；3）加工 的工件时，。2.汽车转向液压助力器汽车转向液压助力器 缸活塞1右端通过铰销固定在底盘上，缸体2和阀体连在一起形成负反馈，方向盘5通过摆杆4阀芯3移动。当缸体2前后移动时，通过转向连杆机构6等控制车轮偏转，操纵汽车转向。在控制滑阀端部增加两个油腔A、B，分别与液压缸左、右腔相通；这时移动控制阀芯时所需的力就和液压缸的两腔压力差 成正比，因而具有真实感。当阀芯3处于图示位置时，各阀口均关闭，缸体2固定不动，汽车保持直线运动。当旋转方向盘，设阀芯3向右移动时，缸中压力 减小 增
17、大，缸体也向右移动，带动连杆6逆时针方向摆动，使车轮向左偏转，实现左转弯；反之，缸体若向左移就可实现右转弯。3.机械手手臂伸缩装置机械手手臂伸缩装置 齿条固定在机械手手臂上，电位器固定在齿轮上，所以当手齿条固定在机械手手臂上，电位器固定在齿轮上，所以当手臂带动齿轮转动时，电位器和齿轮一起转动，形成负反馈。臂带动齿轮转动时，电位器和齿轮一起转动，形成负反馈。由电液伺服阀1、液压缸2、活塞杆带动的机械手手臂3、电位器4、步进电动机5、齿轮齿条机构6和放大器7等元件组成。工作原理：工作原理：由于机械手手臂移动的距离与输入电位器的转角成比例，机械手手臂完全跟随输入电位器的转动而产生相应的位移，所以它是一个带有反馈的位置控制电液伺服系统。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢