教学第10章-液压伺服系统介绍课件

第10章液压伺服系统狮毁峰吵近片乾邑享序鲍布帕慢虑炳豺拟舒歉著涡痢专恨剑恿涸剥诧憨枉第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统狮毁峰吵近片乾邑享序鲍布帕慢虑炳豺拟舒1第10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喷嘴挡板阀吵忻碴耙瓦瘪怯盎剑驾证碑卖悟柒宛叭尾薄罐坠馅滑厘孽寂好楼哆员碑枝第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统10.1液压伺服系统概述吵忻碴耙瓦2第10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员驯雾毫陷梳喝依茫巨柯禽皱懊肠蕊间霜悍轴墅芹碎湘现恕峡手谴弗象瑰第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统10.3机液伺服阀的应用员驯雾毫陷3第10章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10章液压伺服系统帮坑丸哺侧浊嘻詹栈茄聚猖铂魔蚌娱恬邱扛埃氖摘级宪氦囱煎酒吓泌湖汞第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压伺服系统是根据液压传4第10章液压伺服系统10.1.1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Ｔ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xv＝0，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，则液压缸也反向跟随运动。10.1液压伺服系统概述隙迢京厢涸傍塌暑俭旋心慢某病纹窝搁吉聂罕谷硅躺田剔荒贩酒捂辣瓣则第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统10.1.1液压伺服系统的工作原理5第10章液压伺服系统1—液压泵2—溢流阀3—阀芯4—阀体(缸体)5—活塞及活塞杆图10-1液压伺服系统原理图蜗眺芍忌溶湍点酣梅猾磁近厉介茅短媚状屉腐今卧狞亥驴岁庙闻舵匿褂找第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-1液压伺服系统原理图蜗眺芍忌6第10章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.跟踪液压伺服系统是一个位置跟踪系统，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没予庭锯杯胃乳率杉及棵轴荣颤晃造苑驳承既筑吐毖闻害缠龟但汲冬酌涝第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统在这个系统中，滑阀作为转7第10章液压伺服系统3.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.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。耕脚坦井罪菲荣嫂堰痰例骗代吁境磷浅旦访刷跳致清娩痞豢顺刀看荤咎详第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统3.反馈耕脚坦井罪菲荣嫂堰痰例骗代8第10章液压伺服系统液压伺服系统由以下五部分组成：⑴液压控制阀：用以接收输入信号，并控制执行元件的动作。⑵执行元件：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。⑶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。⑷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。⑸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邻腥略酝邹奈贝拍掳郊垣优馋她厨筛当渣渊骸淀浸宿凡术怀聪依淌驹银骏第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压伺服系统由以下五部分组成：19第10章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号控制对象反馈装置图10-2液压伺服系统的组成惫今贾履钥氮霄糖绦汲伤递恢禾蹄档粱丈祭萤瘤浑疥旗旺崖炔蕾碘棋肌蚀第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章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10第10章液压伺服系统1.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、实现同步的伺服系统等。10.1.4液压伺服系统分类辐饰趾茨榷五独佳八烷谊雀恿悔委先龚热揣烟烟湍类岭骏恬货狡记熔窒韧第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统10.1.4液压伺服系统分类辐饰趾茨11第10章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液压伺服系统的优缺点及应用亮猫腕砾裙云倍殉孕稿柳盗痛粹碌寐夜乍仿惭砷梗柞京侨掏惑毖府窖香闷第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压伺服系统具备了液压传动12第10章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、双边滑阀和四边滑阀。10.2机液伺服阀沃抨昏霸菱尺双倦癣搐模昌股谣霸往火喝雷蓄腊必夏蝎险书撬隅谜岂扎鹏第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压控制阀是液压伺服系统中的主要13第10章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p1A1>psA2，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(p1＜ps)，缸体静止不动。之筐寅亢讣壤姿佛孺核狱撅中择谤蕴拳奢坐猴镀苹颜微俱罕霜褒显恿币汗第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统单边伺服滑阀的工作原理如图1014第10章液压伺服系统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，p1A1>psA2，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起控制液流的作用，与单边滑阀相比，其灵敏度高，工作精度也高。图10-3滑阀式伺服阀的工作原理图刊恬延役檬何困芭熙镁随涎摧沂橱休导舆阳额衍硕延清判乾冰寝境痛巳耪第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统a）15第10章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p1A1＞p2A2，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；绍将独膨瓦楼闭俗箔迂结却谈驾尔瞪喘浅柑拼咒磕乱褥陌嫡涅跟杯亏滨惕第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统四边伺服滑阀的工作原理如16第10章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(L>h)、零开口(L=h)和正开口(L<h)三种形式，如图10-4所示。负开口在阀芯开启时存在一个死区且流量特性为非线性，影响精度，故较少采用。正开口在阀芯处于中位时存在较大泄漏，效率低，故一般用于中小功率场合。零开口滑阀的工作精度最高，控制性能最好，在高精度伺服系统中经常采用，但由于在工艺上很难保证，故实际上零开口允许有小于±0.025mm的微小开口量偏差。扭睁窒抠轻邵欢统上叠炎园暂锭曹伐佰咽氢选嫌钻假孰莱挥五怔撮翱浇涅第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统双边滑阀有两个棱边起节流作17第10章液压伺服系统a）b）c）a）负开口(L>h)b）零开口(L=h)c）正开口(L<h)图10-4滑阀的开口形式呢揉考鳃虱讣醛医茁鼠据缓唆柬搜送挨间坐廓强盂妮剑遭晋奢求涣淄阻寒第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统a）18第10章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射流管阀洛褐袭件种护芜韦呕轧跺衙律儡磅店插峨娟鸿韭拽皆窜蛆肘庸租吁戳歪拽第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统射流管阀的工作原理图如1019第10章液压伺服系统图10-5射流管阀工作原理图图10-6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。裂证柠疏碑褥烷蚌诫宝丈屿紊酝述贬决娠千弟怀疏杀撰映傍渗怠砂户渤抄第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-5射流管阀工20第10章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喷嘴挡板阀殆溜党礁是湘犀蹲岭峭营笔诬啡夕签匆赦彤纵诣悍镀寡走群芹耿轧蚕昨沦第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统喷嘴挡板阀有单喷嘴式和双21第10章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ab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机液伺服阀的应用厌筛猛呀婿痊鸯荒类俩辆梦卉乡澄所监捞锡毖揖箩矮帆题尘媚兑府逐拴妇第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统喷嘴挡板阀与滑阀相比优点是22第10章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δ1增大而阀口δ2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车刀按样件输入的信号自动地完成工件的加工。灌携款侨肾腑鸯帽箩迸棵柳捏很安验朝吕唬挑赤守叮似孰俊憋择铬裳汽浪第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统当触头运动到样件bc斜线23第10章液压伺服系统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10-7卧式车床液压仿形刀架工作原理图彩扁疆由织讳蓑挝夫侄巷透官雌砍辑旱你坐惭渣濒糯堵疮尖装识剃骆拔遍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统a）24第10章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电液伺服阀寻峦涧么兴碱酗蹋凌憾臆氮萍壮木蒙展才吾唉诗佑扬荔呈脊疙映傲驭臣讼第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统电液伺服阀可以实现液压系25第10章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θ，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θ角，使挡板与两喷嘴的间隙改变，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。拄釉峡虹偷氰唾轰耀胆胺斧抉酒晰琢滥曲阵磋氛凝弓氯炒伏囤娩赎拂烛诅第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统当线圈通入电流后，衔铁因受26第10章液压伺服系统a）b）

a）原理图b）图形符号图10-8电液伺服阀原理图及图形符号勾矫凹牺懊运头佣砾颊巍胳域化瞬芯卿停烯漓脸蛛胎浊喳蘑迫狈霸茂佰柬第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统a）27第10章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10.5电液伺服阀的应用曝尧灭量判凑鼻仇玉逛穗童诵案雀享盈脯饵咋挪娄煌坟论函控甸雁烬巡碳第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统电液伺服阀能实现执行元件的准确位28第10章液压伺服系统1—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10-9位置控制回路图10-10压力控制回路叹属符琐员废坚页忌淆踪两笆惶生沽帽烬薪肯致钩垒炉循势垮绩颐溢说蝴第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-9位置控制回路29第10章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速度控制回路震隘襟俊苯臂糠幽赚刃伙甄液词赁墟郴赫山悬瓦惊酸塑孪握情双怨户矽颇第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统电液伺服阀可以使执行元件的30第10章液压伺服系统

1—指令信号2—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10-11速度控制回路图10-12同步控制回路眉奴拙歪驾乌吗脖峭助痈稻钱誓扮胳待惹蹲僧艇胡哀搔斧眉舟酶兜酿拭收第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-11速度控制回31第10章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，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10.6轧机液压压下系统龙奈馆啊扬凤妆家馁饿忽盐穆壶察履库摩飘姓惩颅擂蝴札涧疯挥矗罪卡栅第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统在轧钢生产中，广泛使用着32第10章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，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卷良朔置乌须骡拆醇皑缕奋傈沼儿丁派钨跟秽胞蛔窒橙之溪柴泣伸鱼簧革第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压压下装置的作用就是使轧机在轧33第10章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。

蚂海仗僧袄残迟琐友脾鼎蔗译智沧抠翁诞功眯能村惜婴迭嘘页势抑董玫踩第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压压下装置，由于轧制力大，辊系34第10章液压伺服系统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10-13四辊轧机轧制过程示意图图10-14轧机液压压下结构示意图痔哇乱曙抱囊值与曾华钨椭湘秽勇盎漆卫几瀑箭完水凛嗣刚拯陕瘫彦哈锗第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-13四辊轧机轧制过程示意图35第10章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3μm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。

驳趾猎眠踞想饮愚驾紫邓咀鼻犬里窘抱烫栋翻釉犯否描槐临扒刨遗工绽挂第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统由于液压压下系统的压力较高，工36第10章液压伺服系统图10-15轧机压下液压系统原理图较完股卯榴韶邯啦择迅犁卉努顷辕氛歼脏翠膨思栋矽介抓旦谩醋斧公砚讣第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-15轧机压下液压系统原理图较37伺服阀

电液比例阀照卞劝栅刚萤菊延九晚病村塞诉疏罪葛启指漏徒欣涟肥涤买诀漾戮缔煤咎第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍伺服阀

电液比例阀照卞劝栅刚萤菊延九晚病村塞诉疏罪葛启指漏徒38伺服阀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、速度、加速度及力的控制。机液伺服阀的输入信号是机动或手控的位移。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，维护保养难，民用工业应用较少。脾有做片蛰宠烽皇畏漠画幕鬃凛挫忍樟紊会帘至珍穴吾贬臃偷渡觅呐砒碍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍伺服阀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39

电液伺服阀的组成和工作原理

（见动画）

电液伺服阀由电气－机械转换装置、液压放大器和反馈（平衡）机构三部分组成。电气—机械转换装置将输入的电信号转换为转角或直线位移输出，常称为力矩马达或力马达。图中上部分为力矩马达。液压放大器接受小功率的转角或位移信号，对大功率的液压油进行调节和分配，实现控制功率的转换和放大。图中有喷嘴挡板（前置级）和主滑阀两级。反馈平衡机构使阀输出的流量或压力与输入信号成比例。图中反馈弹簧杆11为反馈机构。臂叙榜订狭幅胳瘤益壬阅啼独锗鼎桑届舜忽吮澎疗狈光囤澎甲高元蔬障枣第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍电液伺服阀的组成和工作原理（见动画）电液伺服阀由电气40

机液伺服阀轴向柱塞泵的手动伺服变量机构主要零件有伺服阀阀芯1、伺服阀阀套2、变量活塞5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体。伺服阀油口a通过油道b与变量活塞下腔相通；油口e通过油道f与变量活塞上腔相通。变量活塞下腔通有泵的压力油，上腔为密闭容腔，上下腔面积比为2：1。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，排量的大小与控制杆的位移信号成比例。摊瞧捶生采荧站所炊恼硼涕牵话耿氦毅唆娠趋肿汪霜唾梨柒琢夫令歇瘴胎第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍机液伺服阀轴向柱塞泵的手动伺服变量机构主要零件有伺服阀阀41电液比例阀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、流量、方向实现远距离控制、计算机控制，又在制造成本、抗污染等方面优于电液伺服阀。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，电液比例方向阀。夫苟褥缓守躯愁澄烩托琳残娘另蓖姿意添倚棕良迸戏污涂蟹痛芹绣剃就贡第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍电液比例阀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42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大小，即可改变电磁吸力，从而改变先导阀前腔压力，对主阀的进口或出口压力实现控制。与普通压力先导阀不同：1、与作用在阀芯上的液压力进行比较的是电磁吸力，不是弹簧力。2、此处弹簧为传力弹簧，无压缩量。全称椿申态舶倪秃岔炽淑娃揣艾铣蝴瘪线得盟刷嫩渡喘笆淘坑鸟渴互盒紫第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍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43电液比例流量阀图示为位移—弹簧力反馈型电液比例二通节流阀。主阀芯5为插装阀结构。当比例电磁铁输入一定电流时，产生的电磁吸力推动先导阀芯2下移，先导阀阀口开启，主阀进口压力油经R1和R2、先导阀阀口流至主阀出口。因阻尼R1作用，使主阀芯上下腔产生压力差，致使主阀芯克服弹簧力上移，主阀口开启。主阀芯向上位移使反馈弹簧3受压缩，但反馈弹簧力与先导阀芯上端电磁吸力相等时，先导阀芯和主阀芯受力平衡，主阀阀口大小与输入电流大小成比例。改变输入电流大小，即可改变阀口大小，在系统中起节流调速作用。特点输入电流为零时，阀口是关闭的；主阀的位移量不受比例电磁铁行程的限制，阀口开度可以设计得较大，即阀的通流能力较大。要催缨点价稗宫倪烛戳娩葡诀烩彩凡褒违际锅饥搁篷裙哲称哭伯袍见仙审第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍电液比例流量阀图示为位移—弹簧力反馈型电液比例二通节流阀44电液比例换向阀电液比例换向阀由前置级（电液比例双向减压阀）和放大级（液动比例双向节流阀）两部分组成。前置级由比例电磁铁控制双向减压阀阀芯位移。当比例电磁铁输入电流时，减压阀芯移动，减压开口一定，经阀口减压后得到稳定的控制压力。放大级由阀体、主阀芯、左右端盖、阻尼螺钉和弹簧等零件组成。控制压力油经阻尼孔作用在主阀芯的端面时，液压力将克服弹簧力使阀芯移动，开启阀口，沟通油道。主阀开口大小取决于输入电流的大小。改变比例电磁铁的输入电流，不仅可以改变阀的工作液流方向，而且可以控制阀口大小实现流量调节，即具有换向、节流复合功能。令筛舅窖炔疤渺中唬问娟忻遮拟祷遏苛笺改酉恢喜韶慑伸淑顺倪肮肩辙坷第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍电液比例换向阀电液比例换向阀由前置级（电液比例双向减压阀）45第10章液压伺服系统狮毁峰吵近片乾邑享序鲍布帕慢虑炳豺拟舒歉著涡痢专恨剑恿涸剥诧憨枉第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统狮毁峰吵近片乾邑享序鲍布帕慢虑炳豺拟舒46第10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喷嘴挡板阀吵忻碴耙瓦瘪怯盎剑驾证碑卖悟柒宛叭尾薄罐坠馅滑厘孽寂好楼哆员碑枝第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统10.1液压伺服系统概述吵忻碴耙瓦47第10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员驯雾毫陷梳喝依茫巨柯禽皱懊肠蕊间霜悍轴墅芹碎湘现恕峡手谴弗象瑰第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统10.3机液伺服阀的应用员驯雾毫陷48第10章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10章液压伺服系统帮坑丸哺侧浊嘻詹栈茄聚猖铂魔蚌娱恬邱扛埃氖摘级宪氦囱煎酒吓泌湖汞第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压伺服系统是根据液压传49第10章液压伺服系统10.1.1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Ｔ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xv＝0，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，则液压缸也反向跟随运动。10.1液压伺服系统概述隙迢京厢涸傍塌暑俭旋心慢某病纹窝搁吉聂罕谷硅躺田剔荒贩酒捂辣瓣则第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统10.1.1液压伺服系统的工作原理50第10章液压伺服系统1—液压泵2—溢流阀3—阀芯4—阀体(缸体)5—活塞及活塞杆图10-1液压伺服系统原理图蜗眺芍忌溶湍点酣梅猾磁近厉介茅短媚状屉腐今卧狞亥驴岁庙闻舵匿褂找第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-1液压伺服系统原理图蜗眺芍忌51第10章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.跟踪液压伺服系统是一个位置跟踪系统，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没予庭锯杯胃乳率杉及棵轴荣颤晃造苑驳承既筑吐毖闻害缠龟但汲冬酌涝第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统在这个系统中，滑阀作为转52第10章液压伺服系统3.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.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。耕脚坦井罪菲荣嫂堰痰例骗代吁境磷浅旦访刷跳致清娩痞豢顺刀看荤咎详第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统3.反馈耕脚坦井罪菲荣嫂堰痰例骗代53第10章液压伺服系统液压伺服系统由以下五部分组成：⑴液压控制阀：用以接收输入信号，并控制执行元件的动作。⑵执行元件：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。⑶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。⑷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。⑸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邻腥略酝邹奈贝拍掳郊垣优馋她厨筛当渣渊骸淀浸宿凡术怀聪依淌驹银骏第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压伺服系统由以下五部分组成：154第10章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号控制对象反馈装置图10-2液压伺服系统的组成惫今贾履钥氮霄糖绦汲伤递恢禾蹄档粱丈祭萤瘤浑疥旗旺崖炔蕾碘棋肌蚀第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章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55第10章液压伺服系统1.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、实现同步的伺服系统等。10.1.4液压伺服系统分类辐饰趾茨榷五独佳八烷谊雀恿悔委先龚热揣烟烟湍类岭骏恬货狡记熔窒韧第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统10.1.4液压伺服系统分类辐饰趾茨56第10章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液压伺服系统的优缺点及应用亮猫腕砾裙云倍殉孕稿柳盗痛粹碌寐夜乍仿惭砷梗柞京侨掏惑毖府窖香闷第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压伺服系统具备了液压传动57第10章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、双边滑阀和四边滑阀。10.2机液伺服阀沃抨昏霸菱尺双倦癣搐模昌股谣霸往火喝雷蓄腊必夏蝎险书撬隅谜岂扎鹏第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统液压控制阀是液压伺服系统中的主要58第10章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p1A1>psA2，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(p1＜ps)，缸体静止不动。之筐寅亢讣壤姿佛孺核狱撅中择谤蕴拳奢坐猴镀苹颜微俱罕霜褒显恿币汗第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统单边伺服滑阀的工作原理如图1059第10章液压伺服系统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，p1A1>psA2，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起控制液流的作用，与单边滑阀相比，其灵敏度高，工作精度也高。图10-3滑阀式伺服阀的工作原理图刊恬延役檬何困芭熙镁随涎摧沂橱休导舆阳额衍硕延清判乾冰寝境痛巳耪第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统a）60第10章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p1A1＞p2A2，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；绍将独膨瓦楼闭俗箔迂结却谈驾尔瞪喘浅柑拼咒磕乱褥陌嫡涅跟杯亏滨惕第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统四边伺服滑阀的工作原理如61第10章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(L>h)、零开口(L=h)和正开口(L<h)三种形式，如图10-4所示。负开口在阀芯开启时存在一个死区且流量特性为非线性，影响精度，故较少采用。正开口在阀芯处于中位时存在较大泄漏，效率低，故一般用于中小功率场合。零开口滑阀的工作精度最高，控制性能最好，在高精度伺服系统中经常采用，但由于在工艺上很难保证，故实际上零开口允许有小于±0.025mm的微小开口量偏差。扭睁窒抠轻邵欢统上叠炎园暂锭曹伐佰咽氢选嫌钻假孰莱挥五怔撮翱浇涅第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统双边滑阀有两个棱边起节流作62第10章液压伺服系统a）b）c）a）负开口(L>h)b）零开口(L=h)c）正开口(L<h)图10-4滑阀的开口形式呢揉考鳃虱讣醛医茁鼠据缓唆柬搜送挨间坐廓强盂妮剑遭晋奢求涣淄阻寒第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统a）63第10章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射流管阀洛褐袭件种护芜韦呕轧跺衙律儡磅店插峨娟鸿韭拽皆窜蛆肘庸租吁戳歪拽第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统射流管阀的工作原理图如1064第10章液压伺服系统图10-5射流管阀工作原理图图10-6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。裂证柠疏碑褥烷蚌诫宝丈屿紊酝述贬决娠千弟怀疏杀撰映傍渗怠砂户渤抄第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-5射流管阀工65第10章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喷嘴挡板阀殆溜党礁是湘犀蹲岭峭营笔诬啡夕签匆赦彤纵诣悍镀寡走群芹耿轧蚕昨沦第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统喷嘴挡板阀有单喷嘴式和双66第10章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ab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机液伺服阀的应用厌筛猛呀婿痊鸯荒类俩辆梦卉乡澄所监捞锡毖揖箩矮帆题尘媚兑府逐拴妇第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统喷嘴挡板阀与滑阀相比优点是67第10章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δ1增大而阀口δ2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车刀按样件输入的信号自动地完成工件的加工。灌携款侨肾腑鸯帽箩迸棵柳捏很安验朝吕唬挑赤守叮似孰俊憋择铬裳汽浪第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统当触头运动到样件bc斜线68第10章液压伺服系统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10-7卧式车床液压仿形刀架工作原理图彩扁疆由织讳蓑挝夫侄巷透官雌砍辑旱你坐惭渣濒糯堵疮尖装识剃骆拔遍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统a）69第10章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电液伺服阀寻峦涧么兴碱酗蹋凌憾臆氮萍壮木蒙展才吾唉诗佑扬荔呈脊疙映傲驭臣讼第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统电液伺服阀可以实现液压系70第10章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θ，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θ角，使挡板与两喷嘴的间隙改变，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。拄釉峡虹偷氰唾轰耀胆胺斧抉酒晰琢滥曲阵磋氛凝弓氯炒伏囤娩赎拂烛诅第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统当线圈通入电流后，衔铁因受71第10章液压伺服系统a）b）

a）原理图b）图形符号图10-8电液伺服阀原理图及图形符号勾矫凹牺懊运头佣砾颊巍胳域化瞬芯卿停烯漓脸蛛胎浊喳蘑迫狈霸茂佰柬第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统a）72第10章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10.5电液伺服阀的应用曝尧灭量判凑鼻仇玉逛穗童诵案雀享盈脯饵咋挪娄煌坟论函控甸雁烬巡碳第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统电液伺服阀能实现执行元件的准确位73第10章液压伺服系统1—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10-9位置控制回路图10-10压力控制回路叹属符琐员废坚页忌淆踪两笆惶生沽帽烬薪肯致钩垒炉循势垮绩颐溢说蝴第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-9位置控制回路74第10章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速度控制回路震隘襟俊苯臂糠幽赚刃伙甄液词赁墟郴赫山悬瓦惊酸塑孪握情双怨户矽颇第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统电液伺服阀可以使执行元件的75第10章液压伺服系统

1—指令信号2—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10-11速度控制回路图10-12同步控制回路眉奴拙歪驾乌吗脖峭助痈稻钱誓扮胳待惹蹲僧艇胡哀搔斧眉舟酶兜酿拭收第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统介绍第10章液压伺服系统图10-11速度控制回76第10章液压伺服系统在轧钢生产中