《液压系统安装与调试》中职课件项目8 认识液压伺服系统

1、液压系统安装与调试任务一 认识液压伺服系统任务二 认识常用液压伺服阀任务三 液压伺服系统实例项目八 认识液压伺服系统学习重点项目八 认识液压伺服系统学习了解液压伺服系统的组成和工作原理。1了解液压伺服系统的分类和组成。2了解液压伺服系统的工作原理。知识储备任务一 认识液压伺服系统一、液压伺服系统的发展历史在第一次世界大战前，液压伺服系统作为海军舰船的操舵装置已开始应用。在第二次世界大战期间及以后，由于军事需要，特别是武器和飞行器控制系统的需要，以及液压伺服系统本身具有响应快、精度高、功率/重量比大等优点，其理论研究和实际应用取得了很大的进展。20世纪40年代开始了滑阀特性和液压伺服理论的研究，

2、1940年底，首先在飞机上出现了电液伺服系统。但该系统中的滑阀由伺服电机驱动，只作为电液转换器。任务一 认识液压伺服系统知识储备20世纪50年代初，出现了快速响应的永磁力矩马达，形成了电液伺服阀的雏形。20世纪50年代末，又出现了以喷嘴挡板阀作为第一级的电液伺服阀，进一步提高了伺服阀的快速性。20世纪60年代，各种结构的电液伺服阀相继出现，特别是干式力矩马达的出现，使得电液伺服阀的性能日趋完善。电液伺服阀和电子技术的发展，使电液伺服系统得到了迅速的发展。目前，液压伺服控制系统，特别是电液伺服系统已成了武器自动化和工业自动化的一个重要方面。任务一 认识液压伺服系统知识储备二、液压伺服系统的工作原

3、理及组成1工作原理向右给阀芯一个输入量xi时，滑阀移动某一开口量xv，压力油进入缸右腔，缸左腔回油，缸体右移，输出位移x滑阀和液压缸组合成一个整体。任务一 认识液压伺服系统知识储备滑阀和液压缸组合成一个整体，液压泵4输出的液压油通过溢流阀3调定压力后供给系统，通过伺服阀1控制液压缸2推动负载运动。伺服阀1为控制元件，液压缸2为执行元件。阀1控制流入缸体2的流量、压力和液流方向，该系统称为阀控式液压伺服系统。由于阀体1与缸体2制成一个整体，从而构成了反馈控制。任务一 认识液压伺服系统知识储备2液压伺服系统的组成（1）指令元件（又称输入元件）。给出与被控制对象所希望的运动规律相对应的指令信号（输入

4、信号），加在系统中的输入端指令元件可以使机械装置如凸轮、连杆、模版等，给出位移信号；也可以使电气元件如电位计、程序装置等，给出电压信号。（2）比较元件。用来比较输入信号和反馈信号，并将它们的差值作为偏差信号输送给后面的元件。实际系统中，比较元件有时不单独存在，而是与输入元件、反馈测量元件或放大元件一起组成同一元件来实现多种功能。（3）放大转换元件（液压功率放大器）。将偏差信号放大并转换成液压信号，并控制执行元件的动作，如伺服放大器、液压控制阀、电液伺服阀等。任务一 认识液压伺服系统知识储备（4）液压执行元件。驱动控制对象动作的液压元件，通常指液压缸或液压马达。（5）检测反馈元件。检测系统输出量

5、，将其转换成与输入信号具有相同形式的反馈信号，并回输给比较元件。反馈元件可以是机械装置如齿轮副、连杆等，也可以是电气元件如各种传感器、测速电机等。（6）控制对象。被控制的机械设备，即负载，它接受液压伺服系统的控制，并输出被控制量。任务一 认识液压伺服系统知识储备任务一 认识液压伺服系统知识储备三、液压伺服系统分类1按输入信号变化规律分类2按偏差信号的产生和传递方式不同分类3按输出物理量分类4按系统输出信号是否反馈分类5按不同控制元件分类以上几种分类方法是从不同角度考虑的，它们实际上可能指的是同一个系统。如阀控式电液伺服位置控制系统。任务一 认识液压伺服系统知识储备四、液压伺服系统的基本特点与普

6、通的液压系统相比，液压伺服系统具有以下特点：（1）它是一个自动跟踪系统（或跟随系统）：输出量自动地跟随输入量变化规律而变化。（2）它是一个误差控制系统：系统的输出信号和输入信号之间存在偏差是液压伺服系统工作的必要条件，也可以说液压伺服系统是靠偏差信号进行工作的。（3）它是一个负反馈闭环系统：被控对象（或执行元件）产生的运动量（输出量）必须经检测反馈元件回输到比较元件，力图抵消使被控制对象（或执行元件）产生运动的输入信号，即力图使偏差信号减小到零，从而形成一个负反馈闭环系统。任务一 认识液压伺服系统知识储备（4）它是一个信号放大系统：系统输出信号功率是系统输入信号功率的数倍甚至数千倍。（5）与普

7、通液压系统相比，尽管同样有液压泵（能源）、液压马达或液压缸（执行元件）和控制元件，但控制调节的精度要求更高。如液压源提供的液压力和流量应更稳定，进入执行元件的流量特性的线性度应更好。 任务一 认识液压伺服系统任务实施一、训练内容在实训教师的指导下，仔细观察实训设备，认识和了解各部分结构组成；做好设备使用前的准备工作；使用设备；设备使用后正确维护保养。二、训练设备YL381C型液压实训装置1台组。三、训练步骤（一）系统回路连接与调试Step1根据图液压伺服系统原理图连接液压传动系统，并仔细检查回路连接情况。Step2打开电源，启动液压泵，观察运行情况，对使用中遇到的问题进行分析和解决。任务一 认

8、识液压伺服系统任务实施Step3根据工况要求操纵各手动阀，观察系统的动作情况是否正确，速度调节是否正常，制动是否迅速。Step4经老师检查评价后，关闭电源，拆下管线，将元件放回原来位置。Step5对训练过程中取得的数据和观察到的现象进行分析总结，并得出结论。（二）系统故障分析和排除Step1根据图82液压伺服系统原理图，分析液压系统中各元件在系统中的作用。Step2根据液压传动系统原理图，分析压力故障可能是由哪些元件引起的。任务一 认识液压伺服系统任务实施Step3根据液压传动系统原理图，分析执行元件运动方向故障可能是由哪些元件引起的。Step4根据液压传动系统原理图，分析执行运动速度故障可能

9、是由哪些元件引起的。Step5用排除法找出故障并排除。Step6对训练过程中取得的数据和观察到的现象进行分析总结，得出结论。Step7完成任务后，经老师检查评价，关闭电源，拆下管线，将元件放回原来位置。任务二 认识常用液压伺服阀知识储备一、滑阀滑阀通常有单边滑阀、双边滑阀和四边滑阀。它们的作用相同，都起换向和节流作用。如图所示为双边滑阀。压力油一路直接进入液压缸有杆腔，使Ps=P2；另一路经滑阀左控制边开口xv1和液压缸无杆腔相通，并经滑阀右控制边的开口xv2流回油箱，显然，液压缸无杆腔压力P1P2。当P1A1=P2A2时，缸体受力平衡，静止不动。当滑阀阀芯左移时，xv1减小，xv2增大，液压

10、缸无杆腔压力P1减小，P1A1P2A2，缸体也左移；反之，当阀芯右移，缸体也右移。任务二 认识常用液压伺服阀知识储备任务二 认识常用液压伺服阀知识储备二、喷嘴挡板阀如图所示为双喷嘴式挡板阀。喷嘴与挡板间的间隙1和2构成两个可变节流口，当挡板处于中间位置时，1=2，液阻相等，P1=P2，液压缸不动，压力油经小孔4和5，缝隙1和2流回油箱。挡板左偏摆，1减小，2增大，P1上升，P2下降，液压缸左移。因喷嘴和缸体连在一起，喷嘴左移，形成负反馈，当喷嘴跟随缸体移动到挡板两边对称位置时，液压缸停止运动。挡板反向，液压缸也反向。任务二 认识常用液压伺服阀知识储备任务二 认识常用液压伺服阀知识储备三、电液伺

11、服阀如图所示是一种典型的电液伺服阀。由力矩马达、双喷嘴挡板阀、四边滑阀组成。任务二 认识常用液压伺服阀任务实施一、训练内容在实训教师的指导下，仔细观察实训设备，认识和了解各部分结构组成；做好设备使用前的准备工作；使用设备；设备使用后正确维护保养。二、训练设备YL381C型液压实训装置1台组。三、训练步骤（一）系统回路连接与调试Step1安装伺服阀前对液压系统进行彻底清洗。Step2伺服阀的安装。（1）伺服阀安装座表面粗糙度值应小于Ra1.6，表面不平度应不大于0.025mm。任务二 认识常用液压伺服阀任务实施（4）进口油和回油口不要接错，特别是当供油压力达到或超过20MPa时。（5）检查底面各

12、油口的密封圈是否齐全。（6）每个线圈的最大电流不要超过2倍额定电流。（7）油箱应密封，并尽量选用不锈钢板材。油箱上应装有加油及空气过滤用滤清器。（8）禁止使用麻线、胶黏剂和密封带作为密封材料。（9）伺服阀的冲洗板应在安装前拆下，并保存起来，以备将来维修时使用。（10）对于长期工作的液压系统，应选较大容量的滤油器。任务二 认识常用液压伺服阀任务实施Step3伺服阀的维修保护。（1）在条件许可的情况下，应定期检查工作液的污染度。（2）应建立新油是“脏油”的概念，如果在油箱中注入10%以上的新油液，即应换上冲洗板，启动油源，清洗24h以上，然后更换或清洗滤油器，再卸下冲洗板，换上伺服阀。一般情况下，

13、长时间经滤油器连续使用的液压油往往比较干净。因此，在系统无渗漏的情况下应减少无谓的加油次数，避免再次污染系统。任务二 认识常用液压伺服阀任务实施（3）系统换油时，在注入新油前应彻底清洗油箱，换上冲洗板，通过510m的滤油器向油箱注入新油。启动油源，冲洗24h以上，然后更换或清洗滤油器，完成管路、油箱的再次清洗。（4）伺服阀在使用过程中出现堵塞等故障现象，不具备专业知识及设备的使用者不得擅自分解伺服阀，用户可按说明书的规定更换滤油器。如故障还无法排除，应返回生产单位进行修理、排障、调整。（5）如条件许可，伺服阀需定期返回生产单位清洗、调整。（6）使用条件好的油源，保持相对较好的油质，可以较长时间

14、不换油，这对系统可靠运行是有好处的。任务二 认识常用液压伺服阀任务实施（7）切忌让铁磁物质长期与马达壳体相接触，防止马达跑磁，跑磁严重时伺服阀甚至不能工作，轻则影响伺服阀零位和输出。（8）除非外部有机械调零装置，否则不要擅自拆伺服阀去调零。因为伺服阀是精密液压元件，调试离不开实验台，离不开专用工装夹具。（9）伺服阀本身带有保护滤器，更换滤器的方法最好接受厂方的指导。（10）伺服阀的装卸，增加了一次油源受污染的机会，所以千万要注意干净，这是最重要的保养要求。任务三 液压伺服系统实例知识储备一、车床液压仿形装置仿形刀架安装在车床溜板6上面，工作时随溜板作纵向移动。样件安装在床身后侧固定不动。液压缸

15、的活塞杆固定在刀架的底座上，液压缸体、阀体和刀架8连成一体，可在刀架底座的导轨上沿液压缸轴向移动。任务三 液压伺服系统实例知识储备任务三 液压伺服系统实例知识储备二、机械手伸缩液压伺服系统机械手应能按要求完成一系列动作，包括伸缩、回转、升降、手腕动作等。现仅以伸缩运动伺服系统为例，介绍其工作原理，其他动作原理均相同。图所示系统主要由放大器1、电液伺服阀2、液压缸3、机械手手臂4、齿轮齿条机构5、电位器6和步进电动机7等元件组成。指令信号由步进电动机发出。步进电动机将数控装置发出的脉冲信号转换成角位移，其输出转角与输入脉冲数成正比，输出转速与输入脉冲频率成正比。步进电动机的输出轴与电位器的动触头

16、连接。电位器输出的微弱电压经放大器放大后，产生相应的信号电流控制电液伺服阀，从而推动液压缸产生相应的位移。任务三 液压伺服系统实例知识储备三、汽车转向液压助力器大型载重卡车广泛采用液压助力器，以减轻司机的体力劳动。这种液压助力器是一种位置控制的液压伺服机构。图所示是转向液压助力器简图，它主要由液压缸和控制滑阀两部分组成。液压缸活塞1的右端通过铰销固定在汽车底盘上，液压缸缸体2和控制滑阀阀体连在一起形成负反馈，由方向盘5通过摆杆4控制滑阀阀芯3的移动。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，从而操纵汽车转向。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

17、旋转方向盘，假设使阀芯3向右移动时，液压缸中压力P1减小，P2增大，缸体也向右移动，带动转向连杆6向逆时针方向摆动，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。任务三 液压伺服系统实例知识储备任务三 液压伺服系统实例知识储备四、数控机床液压伺服系统图所示是常见的开环数控机床液压伺服系统原理简图。图中元件3和6是电液步进马达，它是由步进电动机和液压扭矩放大器组合而成。步进电动机也称脉冲电动机，它能把数控装置发出的脉冲信号转变成机械角位移。它每接收一个脉冲信号，输出轴就转一个角度（称为步距角）。其输出轴直接或通过齿轮与伺服阀芯连接，带动阀芯旋转。任务三 液压伺服系统实例知识储备任

18、务三 液压伺服系统实例知识储备五、液压伺服系统主要优缺点1液压伺服系统的优点液压伺服系统除具有液压传动所固有的一系列优点外，另有以下优点：（1）承载能力大。电气元件的力/质量比小，优质电磁铁每平方厘米能产生的最大力约为175N，而液压缸的最大工作压力达320105Nm。由此可见，同样尺寸的液压元件比电气元件产生的力要大得多。（2）响应速度快。由于常温常压下，液压油压缩性很小，相当于一个刚度很大的液压弹簧，因此液压固有频率很高，从而使液压执行元件的响应速度快，能高速启动、制动与反向。与液压系统具有相同压力和负载的气动系统，其响应速度只有液压系统的150。一般来说，电气系统的响应速度也不如液压系统。任务三 液压伺服系统实例知识储备（3）控制精度高。因为液压执行元件的液压弹簧刚度很大，而泄漏又很少，故速度刚度和位置刚度都很大。2液压伺服系统的缺点（1）液压元件特别是精密的控制元件（如电液伺服阀）抗油污能力差，对工作油液的清洁度要求高。污染的油液会使阀磨损而降低其性能，甚至可能被堵塞黏住而不能工作。因此液压控制系统必须采用精细的过滤器。（2）液体的体积弹性模量随温度和混入油中的空气含量而变。当温度变化时对系统性能有显著影响。（3）使用不当，容易引起外漏，造成环境污染。（4）液压元件制造精度要求高，成本较高。任务三 液压伺服系统实例任务实施一、训练内容在实训