第11章液壓伺服系統(tǒng) (1)

1、第第1111章章 液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 11.1 概述概述 11.2 典型的液壓伺服控制元件典型的液壓伺服控制元件 11.3 電液伺服閥電液伺服閥 11.4 液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例 11.1 概述概述 1.液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn) 圖11.1是一種進(jìn)口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路。在 這種回路中，調(diào)定節(jié)流閥的開口量，液壓缸就以某 一調(diào)定速度運(yùn)動(dòng)。通過前述分析可知，當(dāng)負(fù)載、油 溫等參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，這種系統(tǒng)將無法保證原有的 運(yùn)動(dòng)速度，因而其速度精度較低且不能滿足連續(xù)無 級(jí)調(diào)速的要求。 這里將節(jié)流閥的開口大小定義為輸入量，將液 壓缸的運(yùn)動(dòng)速度定義為輸出量或被調(diào)節(jié)量。在上述 系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載、

2、油溫等參數(shù)的變化而引起輸出量 （液壓缸速度）變化時(shí)，這個(gè)變化并不影響或改變 輸入量（閥的開口大?。?，這種輸出量不影響輸入 量的控制系統(tǒng)被稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng) 不能修正由于外界干擾引起的輸出量或被調(diào)節(jié)量的 變化，因此控制精度較低。 圖11.1 進(jìn)口節(jié)流閥 式節(jié)流調(diào)速回路 液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)(2/5) 為了提高系統(tǒng)的控制精度，可以設(shè)想節(jié)流閥由操 作者來調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)過程中，操作者不斷地觀察液壓 缸的測(cè)速裝置所測(cè)出的實(shí)際速度，并判斷實(shí)際速度與 所要求的速度之間的差別。然后，操作者按這一差別 來調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口量，以減少這一差值（偏差）。 例如，由于負(fù)載增

3、大而使液壓缸的速度低于希望值時(shí)， 操作者就相應(yīng)地加大節(jié)流閥的開口量，從而使液壓缸 的速度達(dá)到希望值。這一調(diào)節(jié)過程可用圖11.2表示。 圖11.2 液壓缸速度調(diào)節(jié)過程示意圖 由圖11.2中可以看出，輸出量（液 壓缸速度）通過操作者的眼、腦和手來 影響輸入量（節(jié)流閥的開口量）。這種 反作用被稱為反饋。在實(shí)際系統(tǒng)中，為 了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，必須以電器、機(jī)械裝 置來代替人，這就是反饋裝置。由于反 饋的存在，控制作用形成了一個(gè)閉合回 路，這種帶有反饋裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)， 被稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖11.3為采用電 液伺服閥控制的液壓缸速度閉環(huán)自動(dòng)控 制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)不僅使液壓缸速度能 任意調(diào)節(jié)，而且在外界干擾很

4、大（如負(fù) 載突變）的工況下，仍能使系統(tǒng)的實(shí)際 輸出速度與設(shè)定速度十分接近，即具有 很高的控制精度和很快的響應(yīng)性能。 液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)(3/5) 圖11.3 閥控油缸閉環(huán)控制系 統(tǒng)原理圖 1齒條；2齒輪；3測(cè)速 發(fā)電機(jī)；4給定電位計(jì)；5 放大器；6電液伺服閥；7 液壓缸 上述系統(tǒng)的工作原理如下：在某一穩(wěn)定狀態(tài)下，液 壓缸速度由測(cè)速裝置測(cè)得（齒條1、齒輪2和測(cè)速發(fā)電機(jī) 3）并轉(zhuǎn)換為電壓uf0。這一電壓與給定電位計(jì)4輸入的電 壓信號(hào)ug0進(jìn)行比較。其差ue0=ug0-uf0值經(jīng)積分放大器放 大后，以電流i0輸入給電液伺服閥6。電液伺服閥按輸入 電流的大小和方向

5、自動(dòng)地調(diào)節(jié)其開口量的大小和移動(dòng)方 向，控制輸出油液的流量大小和方向。對(duì)應(yīng)所輸入的電 流i0，電液伺服閥的開口量穩(wěn)定地維持在xv0，伺服閥的 輸出流量為q0，液壓缸速度保持為恒值0。如果由于干 擾的存在引起液壓缸速度增大，則測(cè)速裝置的輸出電壓 ufuf0，而使ue=ug0-ufue0，放大器輸出電流ii0。電液伺 服閥開口量相應(yīng)減小，使液壓缸速度降低，直到=0時(shí)， 調(diào)節(jié)過程結(jié)束。按照同樣原理，當(dāng)輸入給定信號(hào)電壓連 續(xù)變化時(shí)，液壓缸速度也隨之連續(xù)地按同樣規(guī)律變化， 即輸出自動(dòng)跟蹤輸入。 液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)(4/5) 液壓伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)如下： （1）反饋。把輸出

6、量的一部分或全部按一定方式回送到 輸入端，并和輸入信號(hào)進(jìn)行比較，這就是反饋。在上例中， 反饋（測(cè)速裝置輸出）電壓和給定（輸入信號(hào)）電壓是異號(hào) 的，即反饋信號(hào)不斷地抵消輸入信號(hào)，這是負(fù)反饋。自動(dòng)控 制系統(tǒng)大多數(shù)是負(fù)反饋。 （2）偏差。要使液壓缸輸出一定的力和速度，伺服閥必 須有一定的開口量，因此輸入和輸出之間必須有偏差信號(hào)。 液壓缸運(yùn)動(dòng)的結(jié)果又力圖消除這個(gè)誤差。但在伺服系統(tǒng)工作 的任何時(shí)刻都不能完全消除這一偏差，伺服系統(tǒng)正是依靠這 一偏差信號(hào)進(jìn)行工作的。 （3）放大。執(zhí)行元件（液壓缸）輸出的力和功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于輸入信號(hào)的力和功率，其輸出的能量是液壓能源供給的。 （4）跟蹤。液壓缸的輸出量完全跟蹤輸

7、入信號(hào)的變化。 液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)(5/5) 2.液壓伺服系統(tǒng)的職能方塊圖和系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié) 圖11.4是上述速度伺服系統(tǒng)的職能方框圖。圖中一個(gè)方 框表示一個(gè)元件，方框中的文字表明該元件的職能。帶有箭 頭的線段表示元件之間的相互作用，即系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞方 向。職能方框圖明確地表示了系統(tǒng)的組成元件、各元件的職 能以及系統(tǒng)中各元件的相互作用。因此，職能方框圖是用來 表示自動(dòng)控制系統(tǒng)工作過程的。由職能方框圖可以看出，上 述速度伺服系統(tǒng)是由輸入（給定）元件、比較元件、放大及 轉(zhuǎn)換元件、執(zhí)行元件、反饋元件和控制對(duì)象組成的。 圖11.4 速度伺服系統(tǒng)職能方框圖 實(shí)際上，

8、任何一個(gè)伺服系統(tǒng)都是由這些元件（環(huán)節(jié)） 組成的，如圖11.5所示。 液壓伺服系統(tǒng)的職能方塊圖和系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)液壓伺服系統(tǒng)的職能方塊圖和系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)(2/4) 圖11.5 控制系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié) 下面對(duì)圖11.5中各元件做一些說明： （1）輸入（給定）元件。通過輸入元件，給出必 要的輸入信號(hào)。如上例中由給定電位計(jì)給出一定電壓， 作為系統(tǒng)的控制信號(hào)。 （2）檢測(cè)、反饋信號(hào)。它隨時(shí)測(cè)量輸出量（被控 量）的大小，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的反饋信號(hào)送回到比較 元件。上例中由測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)得液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，并 將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓作為反饋信號(hào)。 （3）比較元件。將輸入信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較， 并將其差值（偏差信號(hào)）

9、作為放大轉(zhuǎn)換元件的輸入。有 時(shí)系統(tǒng)中不一定有單獨(dú)的比較元件，而是由反饋元件、 輸入元件或放大元件的一部分來實(shí)現(xiàn)比較功能。 液壓伺服系統(tǒng)的職能方塊圖和系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)液壓伺服系統(tǒng)的職能方塊圖和系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)(3/4) （4）放大、轉(zhuǎn)換元件。將偏差信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換 （電氣、液壓、氣動(dòng)、機(jī)械間相互轉(zhuǎn)換）后，控制執(zhí)行 元件動(dòng)作。如上例中的電液伺服閥。 （5）執(zhí)行元件（機(jī)構(gòu)）。直接帶動(dòng)控制對(duì)象動(dòng)作 的元件或機(jī)構(gòu)。如上例中的液壓缸。 （6）控制對(duì)象。如機(jī)器的工作臺(tái)、刀架等。 液壓伺服系統(tǒng)的職能方塊圖和系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)液壓伺服系統(tǒng)的職能方塊圖和系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)(4/4) 3.液壓伺服系統(tǒng)的分類 伺服系統(tǒng)可以從下面不

10、同的角度加以分類。 （1）按輸入的信號(hào)變化規(guī)律分類：有定值控制系統(tǒng)、程 序控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)三類。 當(dāng)系統(tǒng)輸入信號(hào)為定值時(shí)，稱為定值控制系統(tǒng)，其基本 任務(wù)是提高系統(tǒng)的抗干擾能力。當(dāng)系統(tǒng)的輸入信號(hào)按預(yù)先給 定的規(guī)律變化時(shí)，稱為程序控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)也稱為隨動(dòng) 系統(tǒng)，其輸入信號(hào)是時(shí)間的未知函數(shù)，輸出量能夠準(zhǔn)確、迅 速地復(fù)現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律。 （2）按輸入信號(hào)的不同分類：有機(jī)液伺服系統(tǒng)、電液伺 服系統(tǒng)、氣液伺服系統(tǒng)等。 （3）按輸出的物理量分類：有位置伺服系統(tǒng)、速度伺服 系統(tǒng)、力（或壓力）伺服系統(tǒng)等。 （4）按控制元件分類：有閥控系統(tǒng)和泵控系統(tǒng)。 在機(jī)械設(shè)備中，閥控系統(tǒng)應(yīng)用較多，故本章重點(diǎn)介紹閥 控

11、系統(tǒng)。 4.液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓伺服系統(tǒng)除具有液壓傳動(dòng)系統(tǒng)所固有的一系 列優(yōu)點(diǎn)外，還具有控制精度高、響應(yīng)速度快、自動(dòng)化程 度高等優(yōu)點(diǎn)。 但是，液壓伺服元件加工精度高，因此價(jià)格較貴； 對(duì)油液污染比較敏感，因此可靠性受到影響；在小功率 系統(tǒng)中，液壓伺服控制不如電器控制靈活。隨著科學(xué)技 術(shù)的發(fā)展，液壓伺服系統(tǒng)的缺點(diǎn)將不斷得到克服。在自 動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中，液壓伺服控制有著廣泛的應(yīng)用前景。 11.2 典型的液壓伺服控制元件典型的液壓伺服控制元件 1.滑閥 根據(jù)滑閥控制邊數(shù)（起控制作用的閥口數(shù)） 的不同，有單邊控制、雙邊控制和四邊控制三 種類型滑閥。 圖11.6所示為單邊滑閥的工作原理?；y控 制邊的

12、開口量xs控制著液壓缸右腔的壓力和流量， 從而控制液壓缸運(yùn)動(dòng)的速度和方向。來自泵的 壓力油進(jìn)入單桿液壓缸的有桿腔，通過活塞上 小孔a進(jìn)入無桿腔，壓力由ps降為p1，再通過控 制滑閥唯一的節(jié)流邊流回油箱。在液壓缸不受 外載作用的條件下，p1A1=psA2。當(dāng)閥芯根據(jù)輸 入信號(hào)向左移動(dòng)時(shí)，開口量xs增大，無桿腔壓力 減小，于是p1A1psA2，缸體向左移動(dòng)。因?yàn)楦?體和閥體連接成一個(gè)整體，故閥體左移又使開 口量xs減?。ㄘ?fù)反饋），直至平衡。 圖11.6 單邊滑閥的工 作原理 滑閥滑閥(2/4) 圖11.7所示為雙邊滑閥的工作原理。壓力油一路直 接進(jìn)入液壓缸有桿腔，另一路經(jīng)滑閥左控制邊的開口xs1

13、和液壓缸無桿腔相通，并經(jīng)滑閥右控制邊的開口xs2流回 油箱。當(dāng)滑閥向左移動(dòng)時(shí)，xs1減小，xs2增大，液壓缸無 桿腔壓力p1減小，兩腔受力不平衡，缸體向左移動(dòng)。反 之缸體向右移動(dòng)；雙邊控制滑閥比單邊控制滑閥的調(diào)節(jié) 靈敏度高、工作精度高。 圖11.7 雙邊控制滑閥的工作原理 滑閥滑閥(3/4) 圖11.8所示為四邊滑閥的工作原理。滑閥有四個(gè)控制 邊，開口xs1、xs2分別控制進(jìn)入液壓缸兩腔的壓力油，開口 xs3、xs4分別控制液壓缸兩腔的回油。當(dāng)滑閥向左移動(dòng)時(shí)， 液壓缸左腔的進(jìn)油口xs1減小，回油口xs3增大，使p1迅速減 ??；與此同時(shí)，液壓缸右腔的進(jìn)油口xs2增大，回油口xs4減 小，使p2迅

14、速增大。這樣就使活塞迅速左移。與雙邊控制 滑閥相比，四邊控制滑閥同時(shí)控制液壓缸兩腔的壓力和流 量，故調(diào)節(jié)靈敏度高，工作精度也高。 圖11.8 四邊控制滑閥的工作原理 滑閥滑閥(4/4) 由上述可知，單邊、雙邊和四邊控制滑閥的控制作 用是相同的，均起到換向和調(diào)節(jié)的作用?？刂七厰?shù)越多， 控制質(zhì)量越好，但其結(jié)構(gòu)工藝性差。在通常情況下，四邊 控制滑閥多用于精度要求較高的系統(tǒng)；單邊、雙邊控制滑 閥用于一般精度系統(tǒng)。 四邊滑閥在初始平衡的狀態(tài)下，其開口有三種形式， 即負(fù)開口（xs0 ）， 如圖10.9所示。具有零開口的控制滑閥，其工作精度最高； 負(fù)開口控制滑閥有較大的不靈敏區(qū)，較少采用；具有正開 口的控制

15、滑閥，工作精度較負(fù)開口高，但功率損耗大，穩(wěn) 定性也差。 圖11.9 滑閥的三種開口形式 2.射流管閥 圖11.10所示為射流管閥的工作原理。射流管閥由射流管 1和接收板2組成。射流管可繞O軸左右擺動(dòng)一個(gè)不大的角度， 接收板上有兩個(gè)并列的接收孔a、b，它們分別與液壓缸兩腔 相通。壓力油從管道進(jìn)入射流管后從錐形噴嘴射出，經(jīng)接收 孔進(jìn)入液壓缸兩腔。當(dāng)射流管處于兩接收孔的中間位置時(shí)， 兩接收孔內(nèi)油液的壓力相等，液壓缸不動(dòng)。當(dāng)輸入信號(hào)使射 流管繞O軸向左擺動(dòng)一小角度時(shí)，進(jìn)入孔b的油液壓力就比進(jìn) 入孔a的油液壓力大，液壓缸向左移動(dòng)。由于接收板和缸體連 結(jié)在一起，接收板也向左移動(dòng)，形成負(fù)反饋，當(dāng)射流管又處

16、于兩接受孔中間位置時(shí)，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)。 射流管閥的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng) 作靈敏、工作可靠。它的缺點(diǎn)是射流 管運(yùn)動(dòng)部件慣性較大、工作性能較差； 射流能量損耗大、效率較低；供油壓 力過高時(shí)易引起振動(dòng)。這種控制只適 用于低壓小功率場(chǎng)合。 圖11.10 射流管閥的工作原理 1射流管；2接收板 3.噴嘴擋板閥 噴嘴擋板閥有單噴嘴和雙噴嘴兩種，兩者的工作原理基 本相同。圖10.11所示為雙噴嘴擋板閥的工作原理，它主要由 擋板1、噴嘴2和3、固定節(jié)流小孔4和5等元件組成。擋板和兩 個(gè)噴嘴之間形成兩個(gè)可變的節(jié)流縫隙1和2。當(dāng)擋板處于中間 位置時(shí)，兩縫隙所形成的節(jié)流阻力相等，兩噴嘴腔內(nèi)的油液 壓力相等，即p1=p

17、2，液壓缸不動(dòng)。壓力油經(jīng)孔道4和5、縫隙 1和2流回油箱。當(dāng)輸入信號(hào)使擋板向左偏擺時(shí)，可變縫隙1 關(guān)小， 2開大，p1上升，p2下降，液壓缸缸體向左移動(dòng)。因負(fù) 反饋?zhàn)饔?，?dāng)噴嘴跟隨缸體移動(dòng)到擋板兩邊對(duì)稱位置時(shí)，液 壓缸停止運(yùn)動(dòng)。 噴嘴擋板閥的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 加工方便、運(yùn)動(dòng)部件慣性小、反應(yīng)快、 精度和靈敏度高；缺點(diǎn)是能量損耗大、 抗污染能力差。噴嘴擋板閥常用作多 級(jí)放大伺服控制元件中的前置級(jí)。 圖11.11 噴嘴擋板閥的工作原理 1擋板；2、3噴嘴；4、5 節(jié)流小孔 11.3 電液伺服閥電液伺服閥 電液伺服閥是電液聯(lián)合控制的多 級(jí)伺服元件，它能將微弱的電氣輸入 信號(hào)放大成大功率的液壓能量輸出。

18、 電液伺服閥具有控制精度高和放大倍 數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，在液壓控制系統(tǒng)中得到 了廣泛的應(yīng)用。 圖11.12是一種典型的電液伺服閥 工作原理圖。它由電磁和液壓兩部分 組成，電磁部分是一個(gè)力矩馬達(dá)，液 壓部分是一個(gè)兩級(jí)液壓放大器。液壓 放大器的第一級(jí)是雙噴嘴擋板閥，稱 前置放大級(jí)；第二級(jí)是四邊滑閥，稱 功率放大級(jí)。電液伺服閥的結(jié)構(gòu)原理 如下。 圖11.12 電液伺服閥的結(jié)構(gòu)原理 1永久磁鐵；2、4導(dǎo)磁體；3 銜鐵；5線圈；6彈簧 7 擋板；8噴嘴；9滑閥；10 節(jié)流孔；11濾油器 1.力矩馬達(dá) 力矩馬達(dá)主要由一對(duì)永久磁鐵1、導(dǎo)磁體2和4、銜 鐵3、線圈5和內(nèi)部懸置擋板7及彈簧管6等組成（見圖 11.12）

19、。永久磁鐵把上下兩塊導(dǎo)磁體磁化成N極和S極， 形成一個(gè)固定磁場(chǎng)。銜鐵和擋板連在一起，由固定在閥 座上的彈簧管支撐，使之位于上下導(dǎo)磁體中間。擋板下 端為一球頭，嵌放在滑閥的中間凹槽內(nèi)。 當(dāng)線圈無電流通過時(shí)，力矩馬達(dá)無力矩輸出，擋板 處于兩噴嘴中間位置。當(dāng)輸入信號(hào)電流通過線圈時(shí)，銜 鐵3被磁化，如果通入的電流使銜鐵左端為N極，右端為 S極，則根據(jù)同性相斥、異性相吸的原理，銜鐵向逆時(shí) 針方向偏轉(zhuǎn)。于是彈簧管彎曲變形，產(chǎn)生相應(yīng)的反力矩， 致使銜鐵轉(zhuǎn)過 角便停下來。電流越大， 角就越大， 兩者成正比關(guān)系。這樣，力矩馬達(dá)就把輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn) 換為力矩輸出。 2.液壓放大器 力矩馬達(dá)產(chǎn)生的力矩很小，無法操縱滑

20、閥的啟閉來 產(chǎn)生控制大的液壓功率。所以要在液壓放大器中進(jìn)行兩 級(jí)放大，即前置放大和功率放大。 前置放大級(jí)是一個(gè)雙噴嘴擋板閥，它主要由擋板7、 噴嘴8、固定節(jié)流孔10和濾油器11組成。液壓油經(jīng)濾油器 和兩個(gè)固定節(jié)流孔流到滑閥左、右兩端油腔及兩個(gè)噴嘴 腔，由噴嘴噴出，經(jīng)滑閥9的中部油腔流回油箱。力矩 馬達(dá)無信號(hào)輸出時(shí)，擋板不動(dòng)，左右兩腔壓力相等，滑 閥9也不動(dòng)。若力矩馬達(dá)有信號(hào)輸出，即擋板偏轉(zhuǎn)，使 兩噴嘴與擋板之間的間隙不等，造成滑閥兩端的壓力不 等，便推動(dòng)閥芯移動(dòng)。 液壓放大器液壓放大器(2/2) 功率放大級(jí)主要由滑閥9和擋板下部的反饋彈簧片 組成。前置放大級(jí)有壓差信號(hào)輸出時(shí)，滑閥閥芯移動(dòng)， 傳

21、遞動(dòng)力的液壓主油路即被接通（圖11.12下方油口的通 油情況）。因?yàn)榛y位移后的開度是正比于力矩馬達(dá)輸 入電流的，所以閥的輸出流量也和輸入電流成正比。輸 入電流反向時(shí)，輸出流量也反向。 滑閥移動(dòng)的同時(shí)，擋板下端的小球亦隨同移動(dòng)，使 擋板彈簧片產(chǎn)生彈性反力，阻止滑閥繼續(xù)移動(dòng)；另一方 面，擋板變形又使它在兩噴嘴間的偏移量減小，從而實(shí) 現(xiàn)了反饋。當(dāng)滑閥上的液壓作用力和擋板彈性反力平衡 時(shí)，滑閥便保持在這一開度上不再移動(dòng)。因這一最終位 置是由擋板彈性反力的反饋?zhàn)饔枚_(dá)到平衡的，故這種 反饋是力反饋。 11.4 液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例 1.車床液壓仿形刀架 車床液壓仿形刀架是機(jī)液伺服系統(tǒng)。結(jié)合

22、圖11.13來說 明它的工作原理和特點(diǎn)。 圖11.13 車床液壓仿形刀架的工作原理 1工件；2車刀；3刀架；4導(dǎo)軌；5溜板；6 缸體；7閥體；8杠桿；9桿；10閥芯；11 觸銷；12樣件；13濾油器；14液壓泵 車床液壓仿型刀架車床液壓仿型刀架(2/3) 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)。液 壓泵站置于車床附近。仿形刀架液壓缸的活塞桿固定在刀架 的底座上，缸體6、閥體7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閥芯10在彈簧的作用下通過 桿9使杠桿8的觸銷11緊壓在樣件上。車削圓柱面時(shí)，溜板5 沿床身導(dǎo)軌4縱

23、向移動(dòng)。杠桿觸銷在樣件上方ab段內(nèi)水平滑 動(dòng)，為了抵抗切削力滑閥閥口有一定的開度，刀架隨溜板一 起縱向移動(dòng)，刀架在工件1上車出AB段圓柱面。 車削圓錐面時(shí)，觸銷沿樣件bc段滑動(dòng)，使杠桿向上偏擺， 從而帶動(dòng)閥芯上移，打開閥口，壓力油進(jìn)入液壓缸上腔，推 動(dòng)缸體連同閥體和刀架軸向后退。閥體后退又逐漸使閥口關(guān) 小，直至關(guān)小到抵抗切削力所需的開度為止。在溜板不斷地 做縱向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，觸銷在樣件bc段上不斷抬起，刀架也就 不斷地作軸向后退運(yùn)動(dòng)，此兩運(yùn)動(dòng)的合成就使刀具在工件上 車出BC段圓錐面。 車床液壓仿型刀架車床液壓仿型刀架(3/3) 其它曲面形狀或凸肩也都是在切削過程中兩個(gè)速度合 成形成的，如圖11.

24、14所示。圖中、和分別表示溜板帶動(dòng)刀 架的縱向運(yùn)動(dòng)速度、刀具沿液壓缸軸向的運(yùn)動(dòng)速度和刀具 的實(shí)際合成速度。 從仿形刀架的工作過程可以看出，刀架液壓缸（液壓 執(zhí)行元件）是以一定的仿形精度按著觸銷輸入位移信號(hào)的 變化規(guī)律而動(dòng)作的，所以仿形刀架液壓系統(tǒng)是液壓伺服系 統(tǒng)。 圖11.14 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成示意圖 2.機(jī)械手伸縮運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng) 一般機(jī)械手應(yīng)包括四個(gè)伺服系統(tǒng)，分別控制機(jī)械手 的伸縮、回轉(zhuǎn)、升降和手腕的動(dòng)作。由于每一個(gè)液壓伺服 系統(tǒng)的原理均相同，現(xiàn)僅以某一機(jī)械手伸縮伺服系統(tǒng)為例， 介紹它的工作原理。圖11.15是機(jī)械手手臂伸縮電液伺服 系統(tǒng)原理圖。 圖11.15 機(jī)械手伸縮運(yùn)動(dòng)電液伺服系統(tǒng)原理 1電

25、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放大器 機(jī)械手伸縮運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)機(jī)械手伸縮運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)(2/4) 它主要由電液伺服閥1、液壓缸2、活塞桿帶動(dòng)的機(jī)械 手手臂3、齒輪齒條機(jī)構(gòu)4、電位器5、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)6和放大 器7等元件組成。它是電液位置伺服系統(tǒng)。當(dāng)電位器的觸 頭處在中位時(shí)，觸頭上沒有電壓輸出。當(dāng)它偏離這個(gè)位置 時(shí)，就會(huì)輸出相應(yīng)的電壓。電位器觸頭產(chǎn)生的微弱電壓， 須經(jīng)放大器放大后才能對(duì)電液伺服閥進(jìn)行控制。電位器觸 頭由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移和角速度 由數(shù)字控制裝置發(fā)出的脈沖數(shù)和脈沖頻率控制。齒條固定 在機(jī)械手手臂上，電位器固定在齒輪上，所以

26、當(dāng)手臂帶動(dòng) 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電位器同齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，形成負(fù)反饋。 機(jī)械手伸縮運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)機(jī)械手伸縮運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)(3/4) 機(jī)械手伸縮系統(tǒng)的工作原理如下： 由數(shù)字控制裝置發(fā)出的一定數(shù)量的脈沖，使步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)帶動(dòng)電位器5的動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)過一定的角度i（假定為順時(shí)針 轉(zhuǎn)動(dòng)），動(dòng)觸頭偏離電位器中位，產(chǎn)生微弱電壓u1，經(jīng)放 大器7放大成u2后，輸入給電液伺服閥1的控制線圈，使伺 服閥產(chǎn)生一定的開口量。這時(shí)壓力油經(jīng)閥的開口進(jìn)入液壓 缸的左腔，推動(dòng)活塞連同機(jī)械手手臂一起向右移動(dòng)，行程 為xv；液壓缸右腔的回油經(jīng)伺服閥流回油箱。由于電位器 的齒輪和機(jī)械手手臂上齒條相嚙合，手臂向右移動(dòng)時(shí)，電 位器跟著作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電位器的中位和觸頭重合 時(shí)，偏差為零，則動(dòng)觸頭輸出電壓為