第10章液压伺服系统

1、第第10章章 液压伺服系统液压伺服系统第第10章液压伺服系统章液压伺服系统10.1 液压伺服系统概述10.1.1 液压伺服系统的工作原理10.1.2 液压伺服系统的特点10.1.3 液压伺服系统的组成10.1.4 液压伺服系统分类10.1.5 液压伺服系统的优缺点及应用10.2 机液伺服阀10.2.1 滑阀式伺服阀10.2.2 射流管阀10.2.3 喷嘴挡板阀第第10章液压伺服系统章液压伺服系统10.3 机液伺服阀的应用10.4 电液伺服阀10.5 电液伺服阀的应用10.5.1 位置控制回路 10.5.2 压力控制回路10.5.3 速度控制回路10.5.4 同步控制回路10.6 轧机液压压下系

2、统 10.6.1 轧机液压压下系统概述10.6.2 轧机压下液压系统及特点第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 液压伺服系统是根据液压传动原理建立起来的一种自动控制系统。在这种系统中，执行元件能以一定的精度自动地按照输入信号的变化规律运动。由于执行元件能自动地跟随控制元件运动而进行自动控制，所以称为液压伺服系统，也叫跟踪系统或随动系统。第第10章液压伺服系统章液压伺服系统第第10章章液压伺服系统液压伺服系统10.1.1 10.1.1 液压伺服系统的工作原理液压伺服系统的工作原理 液压伺服系统如图10-1所示。该系统是一个简单机械式伺服系统，其工作原理如下：液压泵1以恒定的压力ps向系统供油，溢

3、流阀2溢流多余的油液。当滑阀阀芯3处于中间位置时，阀口关闭（图中双点划线表示的），阀的a、b口没有流量输出，液压缸不动，系统处于静止状态。若阀芯3向右移动一段距离xi，则b处便有一个相应的开口xv=xi，压力油经油口b进入液压缸右腔后使其压力升高，由于液压缸采用杆固定式，故缸体右移，液压缸左腔的油液经油口a到流回油箱。由于缸体与阀体做成一体，因此阀体也跟随缸体一起右移。其结果使阀的开门量xv逐渐减小。当缸体位移xp等于阀芯位移xi时，阀的开口量xv0，阀的输出流量就等于零，液压缸便停止运动，处于一个新的平衡位置上。如果阀芯不断地向右移动，则液压缸就拖动负载不停地向右移动。如果阀芯反向运动，则液

4、压缸也反向跟随运动。 10.1 液压伺服系统概述液压伺服系统概述第第10章章液压伺服系统液压伺服系统FpxxivxbaTTp54321s1液压泵 2溢流阀 3阀芯 4阀体(缸体) 5活塞及活塞杆图图10-1 液压伺服系统原理图液压伺服系统原理图第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 在这个系统中，滑阀作为转换放大元件（控制阀），把输入的机械信号（位移或速度）转换并放大成液压信号（压力或流量）输出至液压缸，而液压缸则带动负载移动。由于滑阀阀体和液压缸缸体做成一个整体，从而构成反馈控制，使液压缸精确地复现输入信号的变化。 经过上述分析可以看出，液压伺服系统有如下特点：1.跟踪跟踪 液压伺服系统是一个

5、位置跟踪系统，由图10-1可知，缸体的位置完全由滑阀阀芯的位置来确定，阀芯向前或向后一个距离时，缸体也跟着向前或向后移动相同的距离。2.放大放大 液压伺服系统是一个力放大系统，执行元件输出的力或功率远大于输入信号的力或功率，可以多达几百倍甚至几千倍。 10.1.2 液压伺服系统的特点液压伺服系统的特点第第10章章液压伺服系统液压伺服系统3.反馈反馈 液压伺服系统是一个负反馈系统，所谓反馈是指输出量的部分或全部按一定方式回送到输入端，回送的信号称为反馈信号。若反馈信号不断地抵消输入信号的作用，则称为负反馈。负反馈是自动控制系统具有的主要特征。由工作原理可知，液压缸运动抵消了滑阀阀芯的输入作用。4

6、.误差误差 液压伺服系统是一个误差系统，由图10-1中，为了使液压缸克服负载并以一定的速度运动，控制阀节流口必须有一个开口量，因而缸体的运动也就落后于阀芯的运动，即系统的输出必然落后于输入，也就是输出与输入间存在误差，这个差值称为伺服系统误差。综上所述，液压伺服控制的基本原理是：利用反馈信号与输入信号相比较得出误差信号，该误差信号控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小误差的方向变化，直至误差等于零或足够小，从而使系统的实际输出与希望值相符。第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 液压伺服系统由以下五部分组成： 液压控制阀：液压控制阀：用以接收输入信号，并控制执行元件的动作。 执行元件：执行

7、元件：接收控制阀传来的信号，并产生与输入信号相适应的输出信号。 反馈装置反馈装置：将执行元件的输出信号反过来输入给控制阀，以便消除原来的误差信号。 外界能源：外界能源：为了使作用力很小的输入信号获得作用力很大的输出信号，就需要外加能源，这样就可以得到力或功率的放大作用。 控制对象：控制对象：负载。 因此，液压伺服系统的工作原理也可以用方块图来表示。如图10-2所示，系统有反馈装置，方块图自行封闭，形成闭环。所以，液压伺服系统是一种闭环控制系统，从而能够实现高精度控制。10.1.3 液压伺服系统的组成液压伺服系统的组成第第10章章液压伺服系统液压伺服系统液压泵液压控制阀误差执行元件输入信号输出信

8、号控制对象反馈装置 图图10-2 液压伺服系统的组成液压伺服系统的组成第第10章章液压伺服系统液压伺服系统1.按控制方式分类按控制方式分类 液压伺服系统有阀控式（节流式）和变量泵控式（容积式）两大类。其中阀控式又可分为：滑阀式、转阀式、喷嘴挡板式、射流管式等。机械设备中以阀控式应用较多。2.按输出的物理量分类按输出的物理量分类 液压伺服系统有位置伺服系统、速度伺服系统、加速度伺服系统、力(或压力)伺服系统等。3.按控制信号分类按控制信号分类 液压伺服系统有机-液伺服系统、电-液伺服系统、气-液伺服系统等。4.按功用分类按功用分类 液压伺服系统有实现仿形的伺服系统、实现放大的伺服系统、实现同步的

9、伺服系统等。 10.1.4 液压伺服系统分类液压伺服系统分类第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 液压伺服系统具备了液压传动的显著优点，此外，还具有系统刚度大、控制精度高，响应速度快，自动化程度高，能高速起动、制动和反向等优点。因而可组成体积小、重量轻、加速能力强、快速动作和控制精度高的伺服系统，可以控制大功率和大负载。同样，液压伺服系统也具备了液压传动的些缺点，同时，它的精密控制元件(如电液伺服阀)加工精度高，因而价格贵；对液压油精度要求高，液压油的污染对系统可靠性影响大等。 由于液压伺服系统的突出优点，使得它在国民经济的各个部门和国防建设等方面都得到了广泛应用。10.1.5 液压伺服系统的

10、优缺点及应用液压伺服系统的优缺点及应用第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 液压控制阀是液压伺服系统中的主要控制元件，它的性能直接影响系统的工作特性。液压控制阀将小功率的位移信号转换为大功率的液压信号，所以也称为液压放大器。典型的液压控制阀有机液伺服阀和电液伺服阀，本节先讨论机液伺服阀，常见的机液伺服阀有滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀等形式，其中滑阀的结构形式多样，应用比较普遍。10.2.1 滑阀式伺服阀滑阀式伺服阀 由于滑阀阀口节流特性较稳定，流量大小调整方便，制造上容易实现精密的加工尺寸，所以应用很广，尤其是在液压伺服系统中。 根据滑阀控制边（起节流作用的工作棱边）数目的不同，可分为单边滑阀、

11、双边滑阀和四边滑阀。10.2 机液伺服阀机液伺服阀第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 单边伺服滑阀的工作原理如图10-3a所示，当给液压缸通入压力为ps的油液，压力油在进入液压缸有杆腔的同时，经过阻尼孔e进入无杆腔，压力由ps降为p1，并经过阀口a的开口xv流回油箱。若液压缸不受负载作用，则p1A1=psA2，液压缸不动。当阀芯左移时，开口量xv减小，无杆腔回油量减小、压力p1则增大，于是p1A1psA2，缸体也向左移动。因为缸体和阀体刚性连接成一个整体，故阀体也左移，又使xv增大，直至平衡。单边滑阀只有一个棱边a起控制液流的作用。 双边伺服滑阀的工作原理如图10-3b所示，当压力为ps的工

12、作油液直接进入液压缸有杆腔，另一路经滑阀右控制棱边b的开口xv2进入液压缸无杆腔，同时可以经滑阀左控制棱边a的开口xv1流回油箱。若液压缸不受负载作用，则p1A1=psA2(p1ps)，缸体静止不动。第第10章章液压伺服系统液压伺服系统A12AaT1AA2spTps1pabv1xxv2Tpspabcdv1xxv2v3xxv42A1A12pp1evxsp a） b） c）a）单边伺服滑阀 b）双边伺服滑阀 c）四边伺服滑阀 当滑阀阀芯左移时，xv2增大，xv1减小，液压缸无杆腔压力p1增大，p1A1psA2，缸体也向左移动；反之，当阀芯右移时，缸体也向右移动。双边滑阀有两个边a、b起控制液流的作

13、用，与单边滑阀相比，其灵敏度高，工作精度也高。图图10-3 滑阀式伺服阀的工作原理图滑阀式伺服阀的工作原理图第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 四边伺服滑阀的工作原理如图10-3c所示，滑阀有四个控制棱边，开口xv2、xv3分别控制进入液压缸左、右腔压力油的流量，开口xv1、xv4分别控制液压缸左、右腔油液的回油。设图示位置为平衡位置，当滑阀阀芯左移时，液压缸有杆腔的进油口xv2减小，回油口xv1增大，p2减小；与此同时，液压缸无杆腔的进油口xv3增大，回油口xv4减小，p1增大，使得p1A1p2A2，活塞也向左移动。同样，当阀芯右移时，缸体也向右移动。与双边滑阀相比，四边滑阀同时控制进入液

14、压缸两腔的压力和流量，故调节灵敏度更高，工作精度也更高。 由上述可知，单边、双边和四边滑阀的控制作用是相同的，均起到换向和节流的作用。控制棱边数越多，控制性能就越好，但其结构也越复杂，加工工艺性越差。这是因为单边滑阀只有一个棱边起节流作用，轴向没有关键尺寸；第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 双边滑阀有两个棱边起节流作用，因而a、b棱边轴向需保证个关键尺寸；四边滑阀有四个棱边起节流作用，因而轴向有三个关键尺寸必须保证。通常情况下，四边滑阀多用于精度要求高的系统，单边、双边滑阀用于一般精度的系统。同时四边滑阀可用于单、双杆活塞缸，而单边、双边滑阀一般只用于单杆活塞缸。 根据滑阀在中间位置时阀口

15、初始开口量的不同，既阀芯台肩的宽度L与阀体沉割槽的宽度h之关系，滑阀的开口形式可分为负开口(Lh)、零开口(L=h)和正开口(Lh) b）零开口(L=h) c）正开口(Lh)图图10-4 滑阀的开口形式滑阀的开口形式第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 射流管阀的工作原理图如10-5所示。射流管阀主要由液压缸1、接收板2和射流管3等组成。射流管3在输入信号的作用下可绕支点O左右摆动一个不大的角度；接收板2上有两个并列的接收孔a、b，分别与液压缸1的两腔相通。压力油从管道c进入射流管后经锥形喷嘴射出，经接收孔进入液压缸。油液经过锥形喷嘴时，因过流断面面积减小，流速增加，部分压力能转变为动能；当油

16、液进入接收孔后，因过流断面面积逐步增大，流速降低，部分动能又转变为压力能。当射流管在中位时，两接收孔内的压力相等，液压缸不动。当射流管接收信号向左偏摆时，进入孔a的油液压力就会升高，而进入孔b的油液压力会降低，液压缸在两腔压力差的作用下也向左移动。由于接收板和缸体连接在起，因此，接收板也向左移动，形成负反馈。当喷嘴恢复到中间位置时，液压缸两腔压力再次相等，缸体便停止运动。同样，当射流管接收信号向右偏摆时，接收板和缸体也向右移动，直至液压缸两腔压力相等停止运动。 10.2.2 射流管阀射流管阀第第10章章液压伺服系统液压伺服系统oab12453678ps1pp2p12pps923 图图10-5

17、10-5 射流管阀工作原理图射流管阀工作原理图 图图10-6 10-6 喷嘴挡板阀工作原理图喷嘴挡板阀工作原理图 1液压缸 2接收板 3射流管 1挡板 2、3固定节流小孔 4、5喷嘴 6、7节流孔道 8油箱 9液压缸 射流管阀的优点是结构简单、加工精度要求低，抗污染能力强，工作可靠，寿命长，但由于射流管运动部件惯性大，能量损耗大，响应速度低等缺点，故一般只用于低压、小功率场合。第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 喷嘴挡板阀有单喷嘴式和双喷嘴式两种，其工作原理基本相同。双喷嘴挡板阀的工作原理如图10-6所示，它主要由挡板1、固定节流小孔2和3、喷嘴4和5等元件组成。挡板和两个喷嘴共同组成两个可

18、变截面的节流孔道6、7。当挡板处于中间位置时，两个喷嘴与挡板的间隙相等，液阻相等，因此两喷嘴腔内压力p1=p2，液压缸不动。压力油经固定节流小孔2和3、可变节流孔道6和7流回油箱8。若挡板接收信号向左偏摆，则可变节流孔道6变小，7增大，液阻发生变化，于是压力p1上升、p2下降，迫使液压缸9左移。因喷嘴和缸体固连在起，故喷嘴也向左移，形成负反馈。当喷嘴跟随缸体移动到挡板两边对称位置时，两喷嘴腔内压力p1和p2再次相等，液压缸便停止运动。若挡板反向偏摆，则液压缸也反向运动。 10.2.3 喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 喷嘴挡板阀与滑阀相比优点是结构简单，加工方便，挡板运

19、动阻力小，惯性小，反应快，灵敏度高，对油液污染不太敏感。缺点是无用的功率损耗大，因而只能用在小功率系统中。常用于多级放大液压控制阀中的前置级。 卧式车床液压仿形刀架的工作原理如图l0-7a所示。液压仿形刀架安装在车床溜板6上，仿形刀架液压缸8的轴线与车床主轴轴线成一定角度，并随车床溜板一起在导轨7上向左作进给运动。液压缸的活塞杆固定在刀架的底座上。图中液压控制阀为双边控制滑阀，滑阀阀芯10在弹簧9的作用下向外伸出，端部连接触头12的杠杆，使触头紧压在样件表面。加工开始时，触头先碰到的是样件a b直线段，由于触头移动方向与溜板进给方向平行，故滑阀阀芯始终保持同一位置，液压缸两腔压力相等，缸体连同

20、刀架也随溜板进给方向运动，所以工件AB段加工出来为圆柱体。10.3 机液伺服阀的应用机液伺服阀的应用第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 当触头运动到样件bc斜线线段时，此时杠杆在力的作用下绕支点O作逆时针转动，并将力传递给滑阀阀芯10，滑阀阀芯受力后压缩弹簧上移，致使阀口1增大而阀口2减小，这样进入液压缸上腔的压力增大，推动缸体及刀架向右上方移动，速度为v2，如图l0-7b所示，直至两腔压力再次相等，缸体停止向右上方移动。由于此时刀具随溜板还要向左作进给运动，速度为v1，故最后刀具的合成运动为斜线 bc方向，速度为v合，从而使刀具加工出相应的锥面BC段。由此可见，液压仿形刀架是通过伺服系统使

21、车刀按样件输入的信号自动地完成工件的加工。 第第10章章液压伺服系统液压伺服系统1211109876543231OBACcba21合vv1v2 a） b）a）工作原理图 b）速度合成图 1液压泵 2溢流阀 3工件 4车刀 5刀架 6溜板 7导轨 8液压缸 9弹簧 10滑阀阀芯 11样件 12触头图图10-7 卧式车床液压仿形刀架工作原理图卧式车床液压仿形刀架工作原理图第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 电液伺服阀可以实现液压系统的连续控制，通过改变电流的大小来控制液压系统的压力、流量和液压缸的运动方向。 电液伺服阀简称伺服阀，电液伺服阀既是电液转换元件，也是功率放大元件，它能够将小功率的输入

22、电信号转换为大功率的输出液压能。电液伺服阀具有控制灵活、输出功率大、直线特性好、动态性能好、响应速度快等特点，因此，在液压连续控制系统中得到了广泛的应用。电液伺服阀是闭环控制系统中最重要的一种伺服控制元件。 电液伺服阀的工作原理如图10-8所示，它由电磁式力矩马达、喷嘴挡板式液压前置放大级和四边滑阀功率放大级三部分组成。当线圈中没有电流通过时，电磁式力矩马达无力矩输出，挡板处于两喷嘴中间位置。10.4 电液伺服阀电液伺服阀第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 当线圈通入电流后，衔铁因受到电磁力矩的作用偏转角度，由于衔铁固定在弹簧上，这时，弹簧管上的挡板也偏转相应的角，使挡板与两喷嘴的间隙改变，

23、如果右面间隙增加，左面间隙减小，则左喷嘴腔内压力升高，右喷嘴腔内压力降低，主滑阀芯在此压差作用下右移。由于挡板下端的球头是嵌放在滑阀的凹槽内，在阀芯移动的同时，带动球头上的挡板一起向右移动，使右喷嘴与挡板的间隙逐渐减小，在新的位置平衡，间隙相等。同时滑阀芯在一定的开度下达到平衡，滑阀便不在移动，并使其阀口一直保持在这一开度上。通过线圈的控制电流越大，挡板挠曲变形越大，导致滑阀两端的压差以及滑阀的位移量越大，伺服阀输出的流量也就越大。 第第10章章液压伺服系统液压伺服系统TP滤油器导磁体导磁体永久磁铁挡板喷嘴弹簧管线圈衔铁节流孔滑阀阀座ABPABTa） b） a）原理图 b）图形符号图图10-8

24、 电液伺服阀原理图及图形符号电液伺服阀原理图及图形符号第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 电液伺服阀能实现执行元件的准确位置控制。如图10-9所示，利用输入指令信号1使电液伺服阀2的电磁力矩马达动作，通过能量的转换和放大，驱动执行元件及负载3到达某一预定位置。再利用位置传感器4产生的反馈信号与输入信号相比较，消除输入和输出信号的误差，使执行元件准确的停止在预定位置上。 电液伺服阀常用于自动控制系统中的位置控制、速度控制、压力控制和同步控制等。10.5.1 位置控制回路位置控制回路 电液伺服阀可以维持液压缸中的压力保持恒定。如图10-10所示为压力控制回路，给电液伺服阀2输入指令信号1，经能量

25、的转换和放大，使液压缸中达到某一预定压力。当压力有变化时，压力传感器3发出的反馈信号与指令信号相比较，然后消除反馈信号与指令信号的误差，使液压缸保持恒定压力。10.5.2 压力控制回路压力控制回路10.5 电液伺服阀的应用电液伺服阀的应用第第10章章液压伺服系统液压伺服系统12342131指令信号 2电液伺服阀 3负载 4位置传感器 1指令信号 2电液伺服阀 3压力传感器 图图10-9 位置控制回路位置控制回路 图图10-10 压力控制回路压力控制回路第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 电液伺服阀可以使执行元件的速度保持一定值的控制回路。如图10-11所示，给电液伺服阀2输入指令信号1，经能

26、量的转换和放大，使液压马达具有一定的转速。当速度有变化时，速度传感器3发出的反馈信号与指令信号相比较，然后消除反馈信号与指令信号的误差，使液压马达保持一定的转速。10.5.4 同步控制回路同步控制回路 电液伺服阀可以使两个液压缸的位移或速度同步，并且具有很高的同步精度。如图10-12所示，当指令信号1输入时，两个液压缸同步运动。当出现同步误差时，速度传感器比较两个液压缸的速度误差，并将信号误差反馈给电气系统与指令信号相比较，使电液伺服阀2适当位移，修正流量，消除同步误差，实现严格的同步运动。10.5.3 速度控制回路速度控制回路第第10章章液压伺服系统液压伺服系统3211234 1指令信号 2

27、电液伺服阀 1指令信号 2电液伺服阀 3速度传感器 3电磁阀 4速度传感器图图10-11 速度控制回路速度控制回路 图图10-12 同步控制回路同步控制回路第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 在轧钢生产中，广泛使用着各种规格的板带轧机，尤其以四辊轧机最为常见，其工艺原理如图10-13所示。当板坯通过两工作轧辊之间的缝隙时，在轧制力的作用下，板坯产生塑性变形，在出口就得到了比入口薄的板带，经过多道次的轧制，即可轧制出所需厚度的成品。由于不同的道次需要不同的辊缝值，以及在轧制过程中需要不断地自动修正辊缝值，就需要压下机构。早期的压下机构大多是电动-机械式的，近年来随着对成品厚度公差要求的不断提高

28、，电动-机械式的压下机构已不能适应，而液压压下机构则由于其响应快、精度高等优点正在受到越来越广泛的应用。 10.6.1 轧机液压压下系统概述轧机液压压下系统概述10.6 轧机液压压下系统轧机液压压下系统第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 液压压下装置的作用就是使轧机在轧制过程中克服来料的厚度不均及材料物理性能的不均匀，消除轧机刚度、辊系的机械精度以及轧制速度的变化的影响，自动迅速地调节压下液压缸的位置，使轧机工作辊辊缝恒定，从而使出口板厚恒定。 轧机液压压下装置，主要由液压泵站、伺服阀台、压下液压缸、电气控制装置以及各种检测装置所组成，如图10-14所示。压下液压缸安装在轧辊下支承辊轴承下面

29、，习惯上都称之为压下。调节液压缸的位置，即可调节两工作辊的开口度（辊缝）的大小。辊缝的检测主要有两种，一是采用专门的辊缝仪直接测量出辊缝的大小，二是检测压下液压缸的位移，但它不能反映出轧机的弹跳及轧辊的弹性压扁对辊缝变化的影响，因此往往需要用测压仪或油压传感器测出压力变化，构成压力补偿环，来消除轧机弹跳的影响，实现恒辊缝控制。此外，完善的液压压下系统还有预控和监控系统。10.6.2 轧机压下液压系统及特点轧机压下液压系统及特点第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 液压压下装置，由于轧制力大，辊系重，所以其液压缸-负载环节的固有频率一般较低。为了提高系统的快速性就需要采用行程尽可能短的液压缸，在

30、测量位移时应测液压缸的中心，或者测量液压缸的两边，取其平均值。 轧机压下液压系统如图10-15所示。由恒压变量泵提供压力恒定的高压油，经两次精密过滤后送至两侧的伺服阀台，两侧的油路完全相同。以操作侧为例，压下液压缸9的位置由伺服阀7控制，液压缸的升降即产生了辊缝的改变。阀8起安全保护作用，并可使液压缸检修时快速放油，蓄能器3是为了减少泵站的压力波动，而蓄能器6则是为了提高快速响应。双联泵14供给两个低压回路，一个为压下液压缸的背压回路；一个是冷却和过滤循环回路，它对系统油液不断进行循环过滤，以保证油液的清洁度，当油液超温时，通过热交换器12对油进行冷却。每个压下液压缸采用两个伺服阀控制，小流量

31、时一个阀控制，大流量时两个阀控制，这样对改善系统的性能有利。第第10章章液压伺服系统液压伺服系统1牌坊 2带材 3测压仪 1压下泵站 2伺服阀台 3压下液压缸4支承辊 5工作辊 4油压传感器 5位置传感器 6电控装置6压下液压缸 7入口测厚仪 8出口测厚仪 9测压仪 10带材图图10-13 四辊轧机轧制过程示意图四辊轧机轧制过程示意图 图图10-14轧机液压压下结构示意图轧机液压压下结构示意图第第10章章液压伺服系统液压伺服系统 由于液压压下系统的压力较高，工作过程中的流量变化大，所以其油源多采用恒压变量泵-蓄能器式，以提高其工作效率；但由于恒压变量泵的结构复杂，调节不够灵敏，当系统需要的流量

32、变化较大时，就会产生泵的流量赶不上负载需要，从而引起较大的压力变化。所以一定要配备大容量的蓄能器3，同时应尽量采用粗而短的连接管道。 为了缩短停机维修时间，提高生产率，采用两台主泵，即一台工作一台备用。伺服阀台一般安装在靠近压下液压缸的位置，这样有利于提高液压缸-负载环节的固有频率。蓄能器6的体积一般较小，多为2.5L或1.6L，以便为伺服阀提供瞬时的高频流量需求。油液在进入伺服阀台以前，要经3m过滤器5过滤，以确保到阀台的油液有较高的清洁度。需要特别指出的是，过滤器5一定要安装在蓄能器6之前。以防伺服阀液流快速变化时，带出过滤器中的脏物，降低过滤效果，同时考虑某些高频流量的响应。 第第10章

33、章液压伺服系统液压伺服系统图图10-15 轧机压下液压系统原理图轧机压下液压系统原理图伺服阀伺服阀电液比例阀电液比例阀伺服阀伺服阀n伺服阀是一种根据输入信号及输出信号反伺服阀是一种根据输入信号及输出信号反馈量连续成比例地控制流量和压力的液压馈量连续成比例地控制流量和压力的液压控制阀。根据输入信号的方式不同，又分控制阀。根据输入信号的方式不同，又分电液伺服阀和机液伺服阀。电液伺服阀和机液伺服阀。n电液伺服阀将小功率的电信号转换为大功电液伺服阀将小功率的电信号转换为大功率的液压能输出，实现执行元件的位移、率的液压能输出，实现执行元件的位移、速度、加速度及力的控制。速度、加速度及力的控制。n机液伺服

34、阀的输入信号是机动或手控的位机液伺服阀的输入信号是机动或手控的位移。移。n伺服阀控制精度高，响应速度快，特别是伺服阀控制精度高，响应速度快，特别是电液伺服系统容易实现计算机控制，在航电液伺服系统容易实现计算机控制，在航空航天、军事装备中得到广泛应用。但加空航天、军事装备中得到广泛应用。但加工工艺复杂，成本高，对油液污染敏感，工工艺复杂，成本高，对油液污染敏感，维护保养难，民用工业应用较少。维护保养难，民用工业应用较少。 电液伺服阀的组成和工作原理电液伺服阀的组成和工作原理 （见（见动画动画） 电液伺服阀由电气机械电液伺服阀由电气机械转换装置、液压放大器和转换装置、液压放大器和反馈（平衡）机构三

35、部分反馈（平衡）机构三部分组成。组成。电气电气机械转换装置将输机械转换装置将输入的电信号转换为转角或入的电信号转换为转角或直线位移输出，常称为力直线位移输出，常称为力矩马达或力马达。图中上矩马达或力马达。图中上部分为力矩马达。部分为力矩马达。 液压放大器接受小功率的液压放大器接受小功率的转角或位移信号，对大功转角或位移信号，对大功率的液压油进行调节和分率的液压油进行调节和分配，实现控制功率的转换配，实现控制功率的转换和放大。图中有喷嘴挡板和放大。图中有喷嘴挡板（前置级）和主滑阀两级。（前置级）和主滑阀两级。反馈平衡机构使阀输出的反馈平衡机构使阀输出的流量或压力与输入信号成流量或压力与输入信号成

36、比例。图中反馈弹簧杆比例。图中反馈弹簧杆11为反馈机构。为反馈机构。 机液伺服阀机液伺服阀 轴向柱塞泵的手动伺服变量机构主要轴向柱塞泵的手动伺服变量机构主要零件有伺服阀阀芯零件有伺服阀阀芯1、伺服阀阀套、伺服阀阀套2、变量活塞变量活塞5等。伺服阀芯与控制杆挂在等。伺服阀芯与控制杆挂在一起，伺服阀套与变量活塞刚性连成一一起，伺服阀套与变量活塞刚性连成一体。伺服阀油口体。伺服阀油口a 通过油道通过油道b 与变量活与变量活塞下腔相通；油口塞下腔相通；油口e 通过油道通过油道f 与变量与变量活塞上腔相通。变量活塞下腔通有泵的活塞上腔相通。变量活塞下腔通有泵的压力油，上腔为密闭容腔，上下腔面积压力油，上

37、腔为密闭容腔，上下腔面积比为比为2：1。 给控制杆输入一个位移信号，因为伺给控制杆输入一个位移信号，因为伺服阀的控制作用，变量活塞将跟随产生服阀的控制作用，变量活塞将跟随产生一个同方向的位移，泵的斜盘摆动为某一个同方向的位移，泵的斜盘摆动为某一角度，泵输出一定的排量，排量的大一角度，泵输出一定的排量，排量的大小与控制杆的位移信号成比例。小与控制杆的位移信号成比例。电液比例阀电液比例阀n电液比例阀是一种性能介于普通控制电液比例阀是一种性能介于普通控制阀和电液伺服阀之间的新阀种。它既阀和电液伺服阀之间的新阀种。它既可以根据输入电信号的大小连续成比可以根据输入电信号的大小连续成比例地对油液的压力、流

38、量、方向实现例地对油液的压力、流量、方向实现远距离控制、计算机控制，又在制造远距离控制、计算机控制，又在制造成本、抗污染等方面优于电液伺服阀。成本、抗污染等方面优于电液伺服阀。n电液比例阀根据用途分为：电液比例电液比例阀根据用途分为：电液比例压力阀，电液比例流量阀，电液比例压力阀，电液比例流量阀，电液比例方向阀。方向阀。 电液比例压力阀电液比例压力阀 图示为电液比例压力先导阀，它与普通溢流阀、减图示为电液比例压力先导阀，它与普通溢流阀、减压阀、顺序阀的主阀组合可构成电液比例溢流阀、电液压阀、顺序阀的主阀组合可构成电液比例溢流阀、电液比例减压阀和电液比例顺序阀。改变输入电磁铁电流的比例减压阀和电液比例顺序阀。改变输入电磁铁电流的大小，即可改变电磁吸力，从而改变先导阀前腔压力，大小，即可改变电磁吸力，从而改变先导阀前