第10章

液壓伺服系統(tǒng)第10章液壓伺服系統(tǒng)1第10章液壓伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng)或跟蹤系統(tǒng)，即執(zhí)行元件能夠自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確地按照輸入信號(hào)的變化規(guī)律而動(dòng)作。由液壓元件組成的伺服系統(tǒng)稱液壓伺服系統(tǒng)，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種。10.1概述10.1.1液壓伺服系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)圖10-1單邊滑閥式液壓伺服系統(tǒng)的工作原理湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)第10章液壓伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng)或210.1概述液壓伺服系統(tǒng)特點(diǎn)：1.隨動(dòng)（或跟蹤）功能2.放大功能3.反饋功能4．靠偏差工作液壓伺服系統(tǒng)工作原理：利用反饋信號(hào)與輸入信號(hào)比較得出偏差信號(hào)，該偏差信號(hào)控制液壓能源的輸入，使系統(tǒng)向著減小偏差（最好為零）的方向變化，使系統(tǒng)的實(shí)際輸出與希望值一致。液壓伺服系統(tǒng)是有反饋，因此它屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.1概述液壓伺服系統(tǒng)特點(diǎn)：1.隨動(dòng)（或跟蹤310.1概述10.1.2液壓伺服系統(tǒng)的分類按輸入信號(hào)工作介質(zhì)分類：

機(jī)液伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)、氣液伺服系統(tǒng)按輸出的物理量分類：位置伺服系統(tǒng)、速度伺服系統(tǒng)、力（或壓力）伺服系統(tǒng)按控制元件分類：閥控系統(tǒng)和泵控系統(tǒng)湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.1概述10.1.2液壓伺服系統(tǒng)的分類按輸410.1概述優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：10.1.3液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)擁有液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)外，還有控制精度高、響應(yīng)速度快，自動(dòng)化程度高伺服元件加工精度高，因此價(jià)格貴，在小功率系統(tǒng)中，它不如電器控制靈活。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.1概述優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：10.1.3液壓伺510.2典型液壓伺服閥液壓伺服閥是液壓伺服系統(tǒng)中最重要、最基本的組成部分。它起著信號(hào)轉(zhuǎn)換、功率放大及反饋等控制作用。常見(jiàn)的液壓伺服閥有滑閥、射流管閥、噴嘴擋板閥和電液伺服閥等。10.2.1滑閥滑閥具有信號(hào)轉(zhuǎn)換、功率放大及反饋等控制作用。根據(jù)滑閥上控制邊數(shù)的不同，有單邊、雙邊和四邊滑閥控制式三種結(jié)構(gòu)類型。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥液壓伺服閥是液壓610.2典型液壓伺服閥10-2滑閥的結(jié)構(gòu)形式單邊、雙邊和四邊滑閥的控制作用是相同的，均起到換向和節(jié)流的作用?？刂七厰?shù)越多，控制性能越好，但其結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，加工越困難，成本也越高。通常情況下四邊滑閥多用于精度要求高的系統(tǒng)，單邊、雙邊滑閥用于一般精度的系統(tǒng)。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥10-2滑閥的結(jié)構(gòu)形式710.2典型液壓伺服閥根據(jù)滑閥在初始平衡的狀態(tài)下，其閥心凸肩寬度l與閥體內(nèi)孔環(huán)槽寬度的不同，滑閥的開口形式有三種：負(fù)開口（l＞h）、零開口（l＝h）和正開口（l＜h）圖10-3滑閥的開口形式有三種湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥根據(jù)滑閥在初始平衡的810.2典型液壓伺服閥10.2.2射流管閥其主要由射流管和接收板組成。流管閥噴嘴孔直徑大，不易堵塞，所以其最大的優(yōu)點(diǎn)是抗污染能力強(qiáng)，工作可靠，輸出功率比噴嘴擋板高。缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)部件慣性大，能量損耗大，特性不易預(yù)測(cè)，因此常用于對(duì)抗污染能力要求高的場(chǎng)合。圖10-4射流管閥的工作原理1-射流管；2-接收板；3-液壓缸湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥10.2.2射流管閥910.2典型液壓伺服閥10.2.3噴嘴擋板閥根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，噴嘴擋板閥可分為單噴嘴和雙噴嘴兩種形式。嘴擋板閥與滑閥相比最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，擋板運(yùn)動(dòng)阻力小，慣性小，反應(yīng)快，靈敏度高，對(duì)油污不太敏感。缺點(diǎn)是功率損耗大，因此只能用于小功率系統(tǒng)。圖10-5雙噴嘴擋板閥1-擋板；2、7-固定節(jié)流孔；3、6-噴嘴；4、6-節(jié)流縫隙湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥10.2.3噴嘴擋板閥1010.2典型液壓伺服閥10.2.4電液伺服閥電液伺服閥是液壓伺服系統(tǒng)中的比較典型的液壓伺服元件，它是電液轉(zhuǎn)換元件，也是功率放大元件。由于它具有體積小、放大系數(shù)高、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥10.2.4電液伺服閥電1110.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿由電磁和液壓放大器兩部分組成。其中電磁部分是一個(gè)力矩馬達(dá)，液壓部分是兩級(jí)液壓放大器。第一級(jí)是雙噴嘴擋板閥，稱前置放大級(jí)；第二級(jí)是零開口四邊滑閥，稱為功率放大級(jí)。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；31210.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿1.力矩馬達(dá)把輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為力矩輸出。它主要由一對(duì)永久磁鐵1、導(dǎo)磁體2和4，銜鐵3、線圈12和彈簧管11組成，銜鐵、彈簧管、擋板和反饋桿彈簧連在一起。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；31310.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿2.液壓放大器力矩馬達(dá)產(chǎn)生的力矩很小，無(wú)法直接操縱滑閥心移動(dòng)使其對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生足夠的液壓功率，但它可以操縱噴嘴擋板閥，由噴嘴擋板閥操縱滑閥，實(shí)現(xiàn)液壓放大器中的二級(jí)放大。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；31410.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿第一級(jí)前置放大是一個(gè)雙噴嘴擋板閥。第二級(jí)功率放大是主要由滑閥和擋板下部的反饋彈簧桿組成。液壓放大器的結(jié)構(gòu)形式有滑閥、噴嘴－擋板閥和射流管閥三種。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；31510.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例10.3.1車床液壓仿形刀架1一工件；2一車刀；3一刀架；4一導(dǎo)軌；5一溜板；6一缸體及閥體；7一杠桿；8一桿；9一彈簧；10一閥心；ll一觸頭；12一樣板采用正開口雙邊滑閥伺服系統(tǒng)控制。液壓仿形刀架傾斜安裝在車床溜板5的上面，工作時(shí)隨溜板縱向移動(dòng)。樣板12安裝在床身后側(cè)支架上固定不動(dòng)。仿形刀架液壓缸的活塞桿湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例10.3.1車床液壓仿形刀架1610.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例1一工件；2一車刀；3一刀架；4一導(dǎo)軌；5一溜板；6一缸體及閥體；7一杠桿；8一桿；9一彈簧；10一閥心；ll一觸頭；12一樣板固定在刀架3的底座上，缸體6、閥體和刀架連成一體，可在刀架底座的導(dǎo)軌上沿液壓缸軸向移動(dòng)?；y閥心10在彈簧的作用下通過(guò)桿8使杠桿7的觸頭1l緊壓在樣板12上。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例1一工件；2一車刀；3一刀架；1710.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例1一工件；2一車刀；3一刀架；4一導(dǎo)軌；5一溜板；6一缸體及閥體；7一杠桿；8一桿；9一彈簧；10一閥心；ll一觸頭；12一樣板在車削圓柱面時(shí)，溜板5沿床身導(dǎo)軌4縱向移動(dòng)。杠桿觸銷在樣板的圓柱段內(nèi)水平滑動(dòng)，滑閥閥口不打開，刀架只能隨溜板一起縱向移動(dòng)，刀架在工件1上車出AB段圓柱面。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例1一工件；2一車刀；3一刀架；1810.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例1一工件；2一車刀；3一刀架；4一導(dǎo)軌；5一溜板；6一缸體及閥體；7一杠桿；8一桿；9一彈簧；10一閥心；ll一觸頭；12一樣板車削圓錐面時(shí)，觸頭沿樣板的圓錐段滑動(dòng)，使杠桿向上偏擺，從而帶動(dòng)閥心上移，打開閥口，壓力油進(jìn)入液壓缸上腔，產(chǎn)生兩腔的壓力偏差，推動(dòng)缸體連同閥體和刀架軸向后退湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例1一工件；2一車刀；3一刀架；1910.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例10.3.2機(jī)械手伸縮運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)圖10-8機(jī)械手手臂伸縮運(yùn)1-電液伺服閥；2-液壓缸；3-機(jī)械手手臂；4-齒輪齒條機(jī)構(gòu)；5-電位器；6-步進(jìn)電機(jī)；7-電放大器機(jī)械手應(yīng)能按要求完成一系列動(dòng)作，包括伸縮、回轉(zhuǎn)、升降、手——腕動(dòng)作等。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例10.3.2機(jī)械手伸縮運(yùn)20湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)21第10章

液壓伺服系統(tǒng)第10章液壓伺服系統(tǒng)22第10章液壓伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng)或跟蹤系統(tǒng)，即執(zhí)行元件能夠自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確地按照輸入信號(hào)的變化規(guī)律而動(dòng)作。由液壓元件組成的伺服系統(tǒng)稱液壓伺服系統(tǒng)，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種。10.1概述10.1.1液壓伺服系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)圖10-1單邊滑閥式液壓伺服系統(tǒng)的工作原理湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)第10章液壓伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng)或2310.1概述液壓伺服系統(tǒng)特點(diǎn)：1.隨動(dòng)（或跟蹤）功能2.放大功能3.反饋功能4．靠偏差工作液壓伺服系統(tǒng)工作原理：利用反饋信號(hào)與輸入信號(hào)比較得出偏差信號(hào)，該偏差信號(hào)控制液壓能源的輸入，使系統(tǒng)向著減小偏差（最好為零）的方向變化，使系統(tǒng)的實(shí)際輸出與希望值一致。液壓伺服系統(tǒng)是有反饋，因此它屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.1概述液壓伺服系統(tǒng)特點(diǎn)：1.隨動(dòng)（或跟蹤2410.1概述10.1.2液壓伺服系統(tǒng)的分類按輸入信號(hào)工作介質(zhì)分類：

機(jī)液伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)、氣液伺服系統(tǒng)按輸出的物理量分類：位置伺服系統(tǒng)、速度伺服系統(tǒng)、力（或壓力）伺服系統(tǒng)按控制元件分類：閥控系統(tǒng)和泵控系統(tǒng)湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.1概述10.1.2液壓伺服系統(tǒng)的分類按輸2510.1概述優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：10.1.3液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)擁有液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)外，還有控制精度高、響應(yīng)速度快，自動(dòng)化程度高伺服元件加工精度高，因此價(jià)格貴，在小功率系統(tǒng)中，它不如電器控制靈活。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.1概述優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：10.1.3液壓伺2610.2典型液壓伺服閥液壓伺服閥是液壓伺服系統(tǒng)中最重要、最基本的組成部分。它起著信號(hào)轉(zhuǎn)換、功率放大及反饋等控制作用。常見(jiàn)的液壓伺服閥有滑閥、射流管閥、噴嘴擋板閥和電液伺服閥等。10.2.1滑閥滑閥具有信號(hào)轉(zhuǎn)換、功率放大及反饋等控制作用。根據(jù)滑閥上控制邊數(shù)的不同，有單邊、雙邊和四邊滑閥控制式三種結(jié)構(gòu)類型。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥液壓伺服閥是液壓2710.2典型液壓伺服閥10-2滑閥的結(jié)構(gòu)形式單邊、雙邊和四邊滑閥的控制作用是相同的，均起到換向和節(jié)流的作用?？刂七厰?shù)越多，控制性能越好，但其結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，加工越困難，成本也越高。通常情況下四邊滑閥多用于精度要求高的系統(tǒng)，單邊、雙邊滑閥用于一般精度的系統(tǒng)。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥10-2滑閥的結(jié)構(gòu)形式2810.2典型液壓伺服閥根據(jù)滑閥在初始平衡的狀態(tài)下，其閥心凸肩寬度l與閥體內(nèi)孔環(huán)槽寬度的不同，滑閥的開口形式有三種：負(fù)開口（l＞h）、零開口（l＝h）和正開口（l＜h）圖10-3滑閥的開口形式有三種湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥根據(jù)滑閥在初始平衡的2910.2典型液壓伺服閥10.2.2射流管閥其主要由射流管和接收板組成。流管閥噴嘴孔直徑大，不易堵塞，所以其最大的優(yōu)點(diǎn)是抗污染能力強(qiáng)，工作可靠，輸出功率比噴嘴擋板高。缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)部件慣性大，能量損耗大，特性不易預(yù)測(cè)，因此常用于對(duì)抗污染能力要求高的場(chǎng)合。圖10-4射流管閥的工作原理1-射流管；2-接收板；3-液壓缸湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥10.2.2射流管閥3010.2典型液壓伺服閥10.2.3噴嘴擋板閥根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，噴嘴擋板閥可分為單噴嘴和雙噴嘴兩種形式。嘴擋板閥與滑閥相比最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，擋板運(yùn)動(dòng)阻力小，慣性小，反應(yīng)快，靈敏度高，對(duì)油污不太敏感。缺點(diǎn)是功率損耗大，因此只能用于小功率系統(tǒng)。圖10-5雙噴嘴擋板閥1-擋板；2、7-固定節(jié)流孔；3、6-噴嘴；4、6-節(jié)流縫隙湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥10.2.3噴嘴擋板閥3110.2典型液壓伺服閥10.2.4電液伺服閥電液伺服閥是液壓伺服系統(tǒng)中的比較典型的液壓伺服元件，它是電液轉(zhuǎn)換元件，也是功率放大元件。由于它具有體積小、放大系數(shù)高、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥10.2.4電液伺服閥電3210.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿由電磁和液壓放大器兩部分組成。其中電磁部分是一個(gè)力矩馬達(dá)，液壓部分是兩級(jí)液壓放大器。第一級(jí)是雙噴嘴擋板閥，稱前置放大級(jí)；第二級(jí)是零開口四邊滑閥，稱為功率放大級(jí)。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；33310.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿1.力矩馬達(dá)把輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為力矩輸出。它主要由一對(duì)永久磁鐵1、導(dǎo)磁體2和4，銜鐵3、線圈12和彈簧管11組成，銜鐵、彈簧管、擋板和反饋桿彈簧連在一起。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；33410.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿2.液壓放大器力矩馬達(dá)產(chǎn)生的力矩很小，無(wú)法直接操縱滑閥心移動(dòng)使其對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生足夠的液壓功率，但它可以操縱噴嘴擋板閥，由噴嘴擋板閥操縱滑閥，實(shí)現(xiàn)液壓放大器中的二級(jí)放大。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；33510.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；3-銜鐵；5-線圈；6-彈簧管；7-擋板；8-噴嘴；9-滑閥；10-固定節(jié)流孔；11-過(guò)濾器；12-閥體，13-反饋彈簧桿第一級(jí)前置放大是一個(gè)雙噴嘴擋板閥。第二級(jí)功率放大是主要由滑閥和擋板下部的反饋彈簧桿組成。液壓放大器的結(jié)構(gòu)形式有滑閥、噴嘴－擋板閥和射流管閥三種。湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.2典型液壓伺服閥1-永久磁鐵；2、4-導(dǎo)磁體；33610.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例10.3.1車床液壓仿形刀架1一工件；2一車刀；3一刀架；4一導(dǎo)軌；5一溜板；6一缸體及閥體；7一杠桿；8一桿；9一彈簧；10一閥心；ll一觸頭；12一樣板采用正開口雙邊滑閥伺服系統(tǒng)控制。液壓仿形刀架傾斜安裝在車床溜板5的上面，工作時(shí)隨溜板縱向移動(dòng)。樣板12安裝在床身后側(cè)支架上固定不動(dòng)。仿形刀架液壓缸的活塞桿湖南工程學(xué)院——液壓與氣壓傳動(dòng)10.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例10.3.1車床液壓仿形刀架3710.3液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例1一工件；2一車刀；3一刀架；4一導(dǎo)軌；5一溜板