第10章液壓伺服系統(tǒng)

1、第第10章章 液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)第第10章液壓伺服系統(tǒng)章液壓伺服系統(tǒng)10.1 液壓伺服系統(tǒng)概述10.1.1 液壓伺服系統(tǒng)的工作原理10.1.2 液壓伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)10.1.3 液壓伺服系統(tǒng)的組成10.1.4 液壓伺服系統(tǒng)分類10.1.5 液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用10.2 機(jī)液伺服閥10.2.1 滑閥式伺服閥10.2.2 射流管閥10.2.3 噴嘴擋板閥第第10章液壓伺服系統(tǒng)章液壓伺服系統(tǒng)10.3 機(jī)液伺服閥的應(yīng)用10.4 電液伺服閥10.5 電液伺服閥的應(yīng)用10.5.1 位置控制回路 10.5.2 壓力控制回路10.5.3 速度控制回路10.5.4 同步控制回路10.6 軋機(jī)液壓壓下系

2、統(tǒng) 10.6.1 軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)概述10.6.2 軋機(jī)壓下液壓系統(tǒng)及特點(diǎn)第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 液壓伺服系統(tǒng)是根據(jù)液壓傳動原理建立起來的一種自動控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，執(zhí)行元件能以一定的精度自動地按照輸入信號的變化規(guī)律運(yùn)動。由于執(zhí)行元件能自動地跟隨控制元件運(yùn)動而進(jìn)行自動控制，所以稱為液壓伺服系統(tǒng)，也叫跟蹤系統(tǒng)或隨動系統(tǒng)。第第10章液壓伺服系統(tǒng)章液壓伺服系統(tǒng)第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)10.1.1 10.1.1 液壓伺服系統(tǒng)的工作原理液壓伺服系統(tǒng)的工作原理 液壓伺服系統(tǒng)如圖10-1所示。該系統(tǒng)是一個簡單機(jī)械式伺服系統(tǒng)，其工作原理如下：液壓泵1以恒定的壓力ps向系統(tǒng)供油，溢

3、流閥2溢流多余的油液。當(dāng)滑閥閥芯3處于中間位置時(shí)，閥口關(guān)閉（圖中雙點(diǎn)劃線表示的），閥的a、b口沒有流量輸出，液壓缸不動，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若閥芯3向右移動一段距離xi，則b處便有一個相應(yīng)的開口xv=xi，壓力油經(jīng)油口b進(jìn)入液壓缸右腔后使其壓力升高，由于液壓缸采用桿固定式，故缸體右移，液壓缸左腔的油液經(jīng)油口a到流回油箱。由于缸體與閥體做成一體，因此閥體也跟隨缸體一起右移。其結(jié)果使閥的開門量xv逐漸減小。當(dāng)缸體位移xp等于閥芯位移xi時(shí)，閥的開口量xv0，閥的輸出流量就等于零，液壓缸便停止運(yùn)動，處于一個新的平衡位置上。如果閥芯不斷地向右移動，則液壓缸就拖動負(fù)載不停地向右移動。如果閥芯反向運(yùn)動，則液

4、壓缸也反向跟隨運(yùn)動。 10.1 液壓伺服系統(tǒng)概述液壓伺服系統(tǒng)概述第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)FpxxivxbaTTp54321s1液壓泵 2溢流閥 3閥芯 4閥體(缸體) 5活塞及活塞桿圖圖10-1 液壓伺服系統(tǒng)原理圖液壓伺服系統(tǒng)原理圖第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 在這個系統(tǒng)中，滑閥作為轉(zhuǎn)換放大元件（控制閥），把輸入的機(jī)械信號（位移或速度）轉(zhuǎn)換并放大成液壓信號（壓力或流量）輸出至液壓缸，而液壓缸則帶動負(fù)載移動。由于滑閥閥體和液壓缸缸體做成一個整體，從而構(gòu)成反饋控制，使液壓缸精確地復(fù)現(xiàn)輸入信號的變化。 經(jīng)過上述分析可以看出，液壓伺服系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：1.跟蹤跟蹤 液壓伺服系統(tǒng)是一個

5、位置跟蹤系統(tǒng)，由圖10-1可知，缸體的位置完全由滑閥閥芯的位置來確定，閥芯向前或向后一個距離時(shí)，缸體也跟著向前或向后移動相同的距離。2.放大放大 液壓伺服系統(tǒng)是一個力放大系統(tǒng)，執(zhí)行元件輸出的力或功率遠(yuǎn)大于輸入信號的力或功率，可以多達(dá)幾百倍甚至幾千倍。 10.1.2 液壓伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)液壓伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)3.反饋反饋 液壓伺服系統(tǒng)是一個負(fù)反饋系統(tǒng)，所謂反饋是指輸出量的部分或全部按一定方式回送到輸入端，回送的信號稱為反饋信號。若反饋信號不斷地抵消輸入信號的作用，則稱為負(fù)反饋。負(fù)反饋是自動控制系統(tǒng)具有的主要特征。由工作原理可知，液壓缸運(yùn)動抵消了滑閥閥芯的輸入作用。4

6、.誤差誤差 液壓伺服系統(tǒng)是一個誤差系統(tǒng)，由圖10-1中，為了使液壓缸克服負(fù)載并以一定的速度運(yùn)動，控制閥節(jié)流口必須有一個開口量，因而缸體的運(yùn)動也就落后于閥芯的運(yùn)動，即系統(tǒng)的輸出必然落后于輸入，也就是輸出與輸入間存在誤差，這個差值稱為伺服系統(tǒng)誤差。綜上所述，液壓伺服控制的基本原理是：利用反饋信號與輸入信號相比較得出誤差信號，該誤差信號控制液壓能源輸入到系統(tǒng)的能量，使系統(tǒng)向著減小誤差的方向變化，直至誤差等于零或足夠小，從而使系統(tǒng)的實(shí)際輸出與希望值相符。第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 液壓伺服系統(tǒng)由以下五部分組成： 液壓控制閥：液壓控制閥：用以接收輸入信號，并控制執(zhí)行元件的動作。 執(zhí)行元件：執(zhí)行

7、元件：接收控制閥傳來的信號，并產(chǎn)生與輸入信號相適應(yīng)的輸出信號。 反饋裝置反饋裝置：將執(zhí)行元件的輸出信號反過來輸入給控制閥，以便消除原來的誤差信號。 外界能源：外界能源：為了使作用力很小的輸入信號獲得作用力很大的輸出信號，就需要外加能源，這樣就可以得到力或功率的放大作用。 控制對象：控制對象：負(fù)載。 因此，液壓伺服系統(tǒng)的工作原理也可以用方塊圖來表示。如圖10-2所示，系統(tǒng)有反饋裝置，方塊圖自行封閉，形成閉環(huán)。所以，液壓伺服系統(tǒng)是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度控制。10.1.3 液壓伺服系統(tǒng)的組成液壓伺服系統(tǒng)的組成第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)液壓泵液壓控制閥誤差執(zhí)行元件輸入信號輸出信

8、號控制對象反饋裝置 圖圖10-2 液壓伺服系統(tǒng)的組成液壓伺服系統(tǒng)的組成第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)1.按控制方式分類按控制方式分類 液壓伺服系統(tǒng)有閥控式（節(jié)流式）和變量泵控式（容積式）兩大類。其中閥控式又可分為：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、噴嘴擋板式、射流管式等。機(jī)械設(shè)備中以閥控式應(yīng)用較多。2.按輸出的物理量分類按輸出的物理量分類 液壓伺服系統(tǒng)有位置伺服系統(tǒng)、速度伺服系統(tǒng)、加速度伺服系統(tǒng)、力(或壓力)伺服系統(tǒng)等。3.按控制信號分類按控制信號分類 液壓伺服系統(tǒng)有機(jī)-液伺服系統(tǒng)、電-液伺服系統(tǒng)、氣-液伺服系統(tǒng)等。4.按功用分類按功用分類 液壓伺服系統(tǒng)有實(shí)現(xiàn)仿形的伺服系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)放大的伺服系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)同步的

9、伺服系統(tǒng)等。 10.1.4 液壓伺服系統(tǒng)分類液壓伺服系統(tǒng)分類第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 液壓伺服系統(tǒng)具備了液壓傳動的顯著優(yōu)點(diǎn)，此外，還具有系統(tǒng)剛度大、控制精度高，響應(yīng)速度快，自動化程度高，能高速起動、制動和反向等優(yōu)點(diǎn)。因而可組成體積小、重量輕、加速能力強(qiáng)、快速動作和控制精度高的伺服系統(tǒng)，可以控制大功率和大負(fù)載。同樣，液壓伺服系統(tǒng)也具備了液壓傳動的些缺點(diǎn)，同時(shí)，它的精密控制元件(如電液伺服閥)加工精度高，因而價(jià)格貴；對液壓油精度要求高，液壓油的污染對系統(tǒng)可靠性影響大等。 由于液壓伺服系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)，使得它在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門和國防建設(shè)等方面都得到了廣泛應(yīng)用。10.1.5 液壓伺服系統(tǒng)的

10、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 液壓控制閥是液壓伺服系統(tǒng)中的主要控制元件，它的性能直接影響系統(tǒng)的工作特性。液壓控制閥將小功率的位移信號轉(zhuǎn)換為大功率的液壓信號，所以也稱為液壓放大器。典型的液壓控制閥有機(jī)液伺服閥和電液伺服閥，本節(jié)先討論機(jī)液伺服閥，常見的機(jī)液伺服閥有滑閥、噴嘴擋板閥和射流管閥等形式，其中滑閥的結(jié)構(gòu)形式多樣，應(yīng)用比較普遍。10.2.1 滑閥式伺服閥滑閥式伺服閥 由于滑閥閥口節(jié)流特性較穩(wěn)定，流量大小調(diào)整方便，制造上容易實(shí)現(xiàn)精密的加工尺寸，所以應(yīng)用很廣，尤其是在液壓伺服系統(tǒng)中。 根據(jù)滑閥控制邊（起節(jié)流作用的工作棱邊）數(shù)目的不同，可分為單邊滑閥、

11、雙邊滑閥和四邊滑閥。10.2 機(jī)液伺服閥機(jī)液伺服閥第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 單邊伺服滑閥的工作原理如圖10-3a所示，當(dāng)給液壓缸通入壓力為ps的油液，壓力油在進(jìn)入液壓缸有桿腔的同時(shí)，經(jīng)過阻尼孔e進(jìn)入無桿腔，壓力由ps降為p1，并經(jīng)過閥口a的開口xv流回油箱。若液壓缸不受負(fù)載作用，則p1A1=psA2，液壓缸不動。當(dāng)閥芯左移時(shí)，開口量xv減小，無桿腔回油量減小、壓力p1則增大，于是p1A1psA2，缸體也向左移動。因?yàn)楦左w和閥體剛性連接成一個整體，故閥體也左移，又使xv增大，直至平衡。單邊滑閥只有一個棱邊a起控制液流的作用。 雙邊伺服滑閥的工作原理如圖10-3b所示，當(dāng)壓力為ps的工

12、作油液直接進(jìn)入液壓缸有桿腔，另一路經(jīng)滑閥右控制棱邊b的開口xv2進(jìn)入液壓缸無桿腔，同時(shí)可以經(jīng)滑閥左控制棱邊a的開口xv1流回油箱。若液壓缸不受負(fù)載作用，則p1A1=psA2(p1ps)，缸體靜止不動。第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)A12AaT1AA2spTps1pabv1xxv2Tpspabcdv1xxv2v3xxv42A1A12pp1evxsp a） b） c）a）單邊伺服滑閥 b）雙邊伺服滑閥 c）四邊伺服滑閥 當(dāng)滑閥閥芯左移時(shí)，xv2增大，xv1減小，液壓缸無桿腔壓力p1增大，p1A1psA2，缸體也向左移動；反之，當(dāng)閥芯右移時(shí)，缸體也向右移動。雙邊滑閥有兩個邊a、b起控制液流的作

13、用，與單邊滑閥相比，其靈敏度高，工作精度也高。圖圖10-3 滑閥式伺服閥的工作原理圖滑閥式伺服閥的工作原理圖第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 四邊伺服滑閥的工作原理如圖10-3c所示，滑閥有四個控制棱邊，開口xv2、xv3分別控制進(jìn)入液壓缸左、右腔壓力油的流量，開口xv1、xv4分別控制液壓缸左、右腔油液的回油。設(shè)圖示位置為平衡位置，當(dāng)滑閥閥芯左移時(shí)，液壓缸有桿腔的進(jìn)油口xv2減小，回油口xv1增大，p2減?。慌c此同時(shí)，液壓缸無桿腔的進(jìn)油口xv3增大，回油口xv4減小，p1增大，使得p1A1p2A2，活塞也向左移動。同樣，當(dāng)閥芯右移時(shí)，缸體也向右移動。與雙邊滑閥相比，四邊滑閥同時(shí)控制進(jìn)入液

14、壓缸兩腔的壓力和流量，故調(diào)節(jié)靈敏度更高，工作精度也更高。 由上述可知，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?？刂评膺厰?shù)越多，控制性能就越好，但其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，加工工藝性越差。這是因?yàn)閱芜吇y只有一個棱邊起節(jié)流作用，軸向沒有關(guān)鍵尺寸；第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 雙邊滑閥有兩個棱邊起節(jié)流作用，因而a、b棱邊軸向需保證個關(guān)鍵尺寸；四邊滑閥有四個棱邊起節(jié)流作用，因而軸向有三個關(guān)鍵尺寸必須保證。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)。同時(shí)四邊滑閥可用于單、雙桿活塞缸，而單邊、雙邊滑閥一般只用于單桿活塞缸。 根據(jù)滑閥在中間位置時(shí)閥口

15、初始開口量的不同，既閥芯臺肩的寬度L與閥體沉割槽的寬度h之關(guān)系，滑閥的開口形式可分為負(fù)開口(Lh)、零開口(L=h)和正開口(Lh) b）零開口(L=h) c）正開口(Lh)圖圖10-4 滑閥的開口形式滑閥的開口形式第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 射流管閥的工作原理圖如10-5所示。射流管閥主要由液壓缸1、接收板2和射流管3等組成。射流管3在輸入信號的作用下可繞支點(diǎn)O左右擺動一個不大的角度；接收板2上有兩個并列的接收孔a、b，分別與液壓缸1的兩腔相通。壓力油從管道c進(jìn)入射流管后經(jīng)錐形噴嘴射出，經(jīng)接收孔進(jìn)入液壓缸。油液經(jīng)過錐形噴嘴時(shí)，因過流斷面面積減小，流速增加，部分壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?；?dāng)油

16、液進(jìn)入接收孔后，因過流斷面面積逐步增大，流速降低，部分動能又轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。?dāng)射流管在中位時(shí)，兩接收孔內(nèi)的壓力相等，液壓缸不動。當(dāng)射流管接收信號向左偏擺時(shí)，進(jìn)入孔a的油液壓力就會升高，而進(jìn)入孔b的油液壓力會降低，液壓缸在兩腔壓力差的作用下也向左移動。由于接收板和缸體連接在起，因此，接收板也向左移動，形成負(fù)反饋。當(dāng)噴嘴恢復(fù)到中間位置時(shí)，液壓缸兩腔壓力再次相等，缸體便停止運(yùn)動。同樣，當(dāng)射流管接收信號向右偏擺時(shí)，接收板和缸體也向右移動，直至液壓缸兩腔壓力相等停止運(yùn)動。 10.2.2 射流管閥射流管閥第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)oab12453678ps1pp2p12pps923 圖圖10-5

17、10-5 射流管閥工作原理圖射流管閥工作原理圖 圖圖10-6 10-6 噴嘴擋板閥工作原理圖噴嘴擋板閥工作原理圖 1液壓缸 2接收板 3射流管 1擋板 2、3固定節(jié)流小孔 4、5噴嘴 6、7節(jié)流孔道 8油箱 9液壓缸 射流管閥的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、加工精度要求低，抗污染能力強(qiáng)，工作可靠，壽命長，但由于射流管運(yùn)動部件慣性大，能量損耗大，響應(yīng)速度低等缺點(diǎn)，故一般只用于低壓、小功率場合。第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 噴嘴擋板閥有單噴嘴式和雙噴嘴式兩種，其工作原理基本相同。雙噴嘴擋板閥的工作原理如圖10-6所示，它主要由擋板1、固定節(jié)流小孔2和3、噴嘴4和5等元件組成。擋板和兩個噴嘴共同組成兩個可

18、變截面的節(jié)流孔道6、7。當(dāng)擋板處于中間位置時(shí)，兩個噴嘴與擋板的間隙相等，液阻相等，因此兩噴嘴腔內(nèi)壓力p1=p2，液壓缸不動。壓力油經(jīng)固定節(jié)流小孔2和3、可變節(jié)流孔道6和7流回油箱8。若擋板接收信號向左偏擺，則可變節(jié)流孔道6變小，7增大，液阻發(fā)生變化，于是壓力p1上升、p2下降，迫使液壓缸9左移。因噴嘴和缸體固連在起，故噴嘴也向左移，形成負(fù)反饋。當(dāng)噴嘴跟隨缸體移動到擋板兩邊對稱位置時(shí)，兩噴嘴腔內(nèi)壓力p1和p2再次相等，液壓缸便停止運(yùn)動。若擋板反向偏擺，則液壓缸也反向運(yùn)動。 10.2.3 噴嘴擋板閥噴嘴擋板閥第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 噴嘴擋板閥與滑閥相比優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，擋板運(yùn)

19、動阻力小，慣性小，反應(yīng)快，靈敏度高，對油液污染不太敏感。缺點(diǎn)是無用的功率損耗大，因而只能用在小功率系統(tǒng)中。常用于多級放大液壓控制閥中的前置級。 臥式車床液壓仿形刀架的工作原理如圖l0-7a所示。液壓仿形刀架安裝在車床溜板6上，仿形刀架液壓缸8的軸線與車床主軸軸線成一定角度，并隨車床溜板一起在導(dǎo)軌7上向左作進(jìn)給運(yùn)動。液壓缸的活塞桿固定在刀架的底座上。圖中液壓控制閥為雙邊控制滑閥，滑閥閥芯10在彈簧9的作用下向外伸出，端部連接觸頭12的杠桿，使觸頭緊壓在樣件表面。加工開始時(shí)，觸頭先碰到的是樣件a b直線段，由于觸頭移動方向與溜板進(jìn)給方向平行，故滑閥閥芯始終保持同一位置，液壓缸兩腔壓力相等，缸體連同

20、刀架也隨溜板進(jìn)給方向運(yùn)動，所以工件AB段加工出來為圓柱體。10.3 機(jī)液伺服閥的應(yīng)用機(jī)液伺服閥的應(yīng)用第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 當(dāng)觸頭運(yùn)動到樣件bc斜線線段時(shí)，此時(shí)杠桿在力的作用下繞支點(diǎn)O作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，并將力傳遞給滑閥閥芯10，滑閥閥芯受力后壓縮彈簧上移，致使閥口1增大而閥口2減小，這樣進(jìn)入液壓缸上腔的壓力增大，推動缸體及刀架向右上方移動，速度為v2，如圖l0-7b所示，直至兩腔壓力再次相等，缸體停止向右上方移動。由于此時(shí)刀具隨溜板還要向左作進(jìn)給運(yùn)動，速度為v1，故最后刀具的合成運(yùn)動為斜線 bc方向，速度為v合，從而使刀具加工出相應(yīng)的錐面BC段。由此可見，液壓仿形刀架是通過伺服系統(tǒng)使

21、車刀按樣件輸入的信號自動地完成工件的加工。 第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)1211109876543231OBACcba21合vv1v2 a） b）a）工作原理圖 b）速度合成圖 1液壓泵 2溢流閥 3工件 4車刀 5刀架 6溜板 7導(dǎo)軌 8液壓缸 9彈簧 10滑閥閥芯 11樣件 12觸頭圖圖10-7 臥式車床液壓仿形刀架工作原理圖臥式車床液壓仿形刀架工作原理圖第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 電液伺服閥可以實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的連續(xù)控制，通過改變電流的大小來控制液壓系統(tǒng)的壓力、流量和液壓缸的運(yùn)動方向。 電液伺服閥簡稱伺服閥，電液伺服閥既是電液轉(zhuǎn)換元件，也是功率放大元件，它能夠?qū)⑿」β实妮斎?/p>

22、電信號轉(zhuǎn)換為大功率的輸出液壓能。電液伺服閥具有控制靈活、輸出功率大、直線特性好、動態(tài)性能好、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，因此，在液壓連續(xù)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。電液伺服閥是閉環(huán)控制系統(tǒng)中最重要的一種伺服控制元件。 電液伺服閥的工作原理如圖10-8所示，它由電磁式力矩馬達(dá)、噴嘴擋板式液壓前置放大級和四邊滑閥功率放大級三部分組成。當(dāng)線圈中沒有電流通過時(shí)，電磁式力矩馬達(dá)無力矩輸出，擋板處于兩噴嘴中間位置。10.4 電液伺服閥電液伺服閥第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 當(dāng)線圈通入電流后，銜鐵因受到電磁力矩的作用偏轉(zhuǎn)角度，由于銜鐵固定在彈簧上，這時(shí)，彈簧管上的擋板也偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角，使擋板與兩噴嘴的間隙改變，

23、如果右面間隙增加，左面間隙減小，則左噴嘴腔內(nèi)壓力升高，右噴嘴腔內(nèi)壓力降低，主滑閥芯在此壓差作用下右移。由于擋板下端的球頭是嵌放在滑閥的凹槽內(nèi)，在閥芯移動的同時(shí)，帶動球頭上的擋板一起向右移動，使右噴嘴與擋板的間隙逐漸減小，在新的位置平衡，間隙相等。同時(shí)滑閥芯在一定的開度下達(dá)到平衡，滑閥便不在移動，并使其閥口一直保持在這一開度上。通過線圈的控制電流越大，擋板撓曲變形越大，導(dǎo)致滑閥兩端的壓差以及滑閥的位移量越大，伺服閥輸出的流量也就越大。 第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)TP濾油器導(dǎo)磁體導(dǎo)磁體永久磁鐵擋板噴嘴彈簧管線圈銜鐵節(jié)流孔滑閥閥座ABPABTa） b） a）原理圖 b）圖形符號圖圖10-8

24、 電液伺服閥原理圖及圖形符號電液伺服閥原理圖及圖形符號第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 電液伺服閥能實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的準(zhǔn)確位置控制。如圖10-9所示，利用輸入指令信號1使電液伺服閥2的電磁力矩馬達(dá)動作，通過能量的轉(zhuǎn)換和放大，驅(qū)動執(zhí)行元件及負(fù)載3到達(dá)某一預(yù)定位置。再利用位置傳感器4產(chǎn)生的反饋信號與輸入信號相比較，消除輸入和輸出信號的誤差，使執(zhí)行元件準(zhǔn)確的停止在預(yù)定位置上。 電液伺服閥常用于自動控制系統(tǒng)中的位置控制、速度控制、壓力控制和同步控制等。10.5.1 位置控制回路位置控制回路 電液伺服閥可以維持液壓缸中的壓力保持恒定。如圖10-10所示為壓力控制回路，給電液伺服閥2輸入指令信號1，經(jīng)能量

25、的轉(zhuǎn)換和放大，使液壓缸中達(dá)到某一預(yù)定壓力。當(dāng)壓力有變化時(shí)，壓力傳感器3發(fā)出的反饋信號與指令信號相比較，然后消除反饋信號與指令信號的誤差，使液壓缸保持恒定壓力。10.5.2 壓力控制回路壓力控制回路10.5 電液伺服閥的應(yīng)用電液伺服閥的應(yīng)用第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)12342131指令信號 2電液伺服閥 3負(fù)載 4位置傳感器 1指令信號 2電液伺服閥 3壓力傳感器 圖圖10-9 位置控制回路位置控制回路 圖圖10-10 壓力控制回路壓力控制回路第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 電液伺服閥可以使執(zhí)行元件的速度保持一定值的控制回路。如圖10-11所示，給電液伺服閥2輸入指令信號1，經(jīng)能

26、量的轉(zhuǎn)換和放大，使液壓馬達(dá)具有一定的轉(zhuǎn)速。當(dāng)速度有變化時(shí)，速度傳感器3發(fā)出的反饋信號與指令信號相比較，然后消除反饋信號與指令信號的誤差，使液壓馬達(dá)保持一定的轉(zhuǎn)速。10.5.4 同步控制回路同步控制回路 電液伺服閥可以使兩個液壓缸的位移或速度同步，并且具有很高的同步精度。如圖10-12所示，當(dāng)指令信號1輸入時(shí)，兩個液壓缸同步運(yùn)動。當(dāng)出現(xiàn)同步誤差時(shí)，速度傳感器比較兩個液壓缸的速度誤差，并將信號誤差反饋給電氣系統(tǒng)與指令信號相比較，使電液伺服閥2適當(dāng)位移，修正流量，消除同步誤差，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的同步運(yùn)動。10.5.3 速度控制回路速度控制回路第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)3211234 1指令信號 2

27、電液伺服閥 1指令信號 2電液伺服閥 3速度傳感器 3電磁閥 4速度傳感器圖圖10-11 速度控制回路速度控制回路 圖圖10-12 同步控制回路同步控制回路第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 在軋鋼生產(chǎn)中，廣泛使用著各種規(guī)格的板帶軋機(jī)，尤其以四輥軋機(jī)最為常見，其工藝原理如圖10-13所示。當(dāng)板坯通過兩工作軋輥之間的縫隙時(shí)，在軋制力的作用下，板坯產(chǎn)生塑性變形，在出口就得到了比入口薄的板帶，經(jīng)過多道次的軋制，即可軋制出所需厚度的成品。由于不同的道次需要不同的輥縫值，以及在軋制過程中需要不斷地自動修正輥縫值，就需要壓下機(jī)構(gòu)。早期的壓下機(jī)構(gòu)大多是電動-機(jī)械式的，近年來隨著對成品厚度公差要求的不斷提高

28、，電動-機(jī)械式的壓下機(jī)構(gòu)已不能適應(yīng)，而液壓壓下機(jī)構(gòu)則由于其響應(yīng)快、精度高等優(yōu)點(diǎn)正在受到越來越廣泛的應(yīng)用。 10.6.1 軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)概述軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)概述10.6 軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 液壓壓下裝置的作用就是使軋機(jī)在軋制過程中克服來料的厚度不均及材料物理性能的不均勻，消除軋機(jī)剛度、輥系的機(jī)械精度以及軋制速度的變化的影響，自動迅速地調(diào)節(jié)壓下液壓缸的位置，使軋機(jī)工作輥輥縫恒定，從而使出口板厚恒定。 軋機(jī)液壓壓下裝置，主要由液壓泵站、伺服閥臺、壓下液壓缸、電氣控制裝置以及各種檢測裝置所組成，如圖10-14所示。壓下液壓缸安裝在軋輥下支承輥軸承下面

29、，習(xí)慣上都稱之為壓下。調(diào)節(jié)液壓缸的位置，即可調(diào)節(jié)兩工作輥的開口度（輥縫）的大小。輥縫的檢測主要有兩種，一是采用專門的輥縫儀直接測量出輥縫的大小，二是檢測壓下液壓缸的位移，但它不能反映出軋機(jī)的彈跳及軋輥的彈性壓扁對輥縫變化的影響，因此往往需要用測壓儀或油壓傳感器測出壓力變化，構(gòu)成壓力補(bǔ)償環(huán)，來消除軋機(jī)彈跳的影響，實(shí)現(xiàn)恒輥縫控制。此外，完善的液壓壓下系統(tǒng)還有預(yù)控和監(jiān)控系統(tǒng)。10.6.2 軋機(jī)壓下液壓系統(tǒng)及特點(diǎn)軋機(jī)壓下液壓系統(tǒng)及特點(diǎn)第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 液壓壓下裝置，由于軋制力大，輥系重，所以其液壓缸-負(fù)載環(huán)節(jié)的固有頻率一般較低。為了提高系統(tǒng)的快速性就需要采用行程盡可能短的液壓缸，在

30、測量位移時(shí)應(yīng)測液壓缸的中心，或者測量液壓缸的兩邊，取其平均值。 軋機(jī)壓下液壓系統(tǒng)如圖10-15所示。由恒壓變量泵提供壓力恒定的高壓油，經(jīng)兩次精密過濾后送至兩側(cè)的伺服閥臺，兩側(cè)的油路完全相同。以操作側(cè)為例，壓下液壓缸9的位置由伺服閥7控制，液壓缸的升降即產(chǎn)生了輥縫的改變。閥8起安全保護(hù)作用，并可使液壓缸檢修時(shí)快速放油，蓄能器3是為了減少泵站的壓力波動，而蓄能器6則是為了提高快速響應(yīng)。雙聯(lián)泵14供給兩個低壓回路，一個為壓下液壓缸的背壓回路；一個是冷卻和過濾循環(huán)回路，它對系統(tǒng)油液不斷進(jìn)行循環(huán)過濾，以保證油液的清潔度，當(dāng)油液超溫時(shí)，通過熱交換器12對油進(jìn)行冷卻。每個壓下液壓缸采用兩個伺服閥控制，小流量

31、時(shí)一個閥控制，大流量時(shí)兩個閥控制，這樣對改善系統(tǒng)的性能有利。第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)1牌坊 2帶材 3測壓儀 1壓下泵站 2伺服閥臺 3壓下液壓缸4支承輥 5工作輥 4油壓傳感器 5位置傳感器 6電控裝置6壓下液壓缸 7入口測厚儀 8出口測厚儀 9測壓儀 10帶材圖圖10-13 四輥軋機(jī)軋制過程示意圖四輥軋機(jī)軋制過程示意圖 圖圖10-14軋機(jī)液壓壓下結(jié)構(gòu)示意圖軋機(jī)液壓壓下結(jié)構(gòu)示意圖第第10章章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng) 由于液壓壓下系統(tǒng)的壓力較高，工作過程中的流量變化大，所以其油源多采用恒壓變量泵-蓄能器式，以提高其工作效率；但由于恒壓變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)不夠靈敏，當(dāng)系統(tǒng)需要的流量

32、變化較大時(shí)，就會產(chǎn)生泵的流量趕不上負(fù)載需要，從而引起較大的壓力變化。所以一定要配備大容量的蓄能器3，同時(shí)應(yīng)盡量采用粗而短的連接管道。 為了縮短停機(jī)維修時(shí)間，提高生產(chǎn)率，采用兩臺主泵，即一臺工作一臺備用。伺服閥臺一般安裝在靠近壓下液壓缸的位置，這樣有利于提高液壓缸-負(fù)載環(huán)節(jié)的固有頻率。蓄能器6的體積一般較小，多為2.5L或1.6L，以便為伺服閥提供瞬時(shí)的高頻流量需求。油液在進(jìn)入伺服閥臺以前，要經(jīng)3m過濾器5過濾，以確保到閥臺的油液有較高的清潔度。需要特別指出的是，過濾器5一定要安裝在蓄能器6之前。以防伺服閥液流快速變化時(shí)，帶出過濾器中的臟物，降低過濾效果，同時(shí)考慮某些高頻流量的響應(yīng)。 第第10章

33、章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)圖圖10-15 軋機(jī)壓下液壓系統(tǒng)原理圖軋機(jī)壓下液壓系統(tǒng)原理圖伺服閥伺服閥電液比例閥電液比例閥伺服閥伺服閥n伺服閥是一種根據(jù)輸入信號及輸出信號反伺服閥是一種根據(jù)輸入信號及輸出信號反饋量連續(xù)成比例地控制流量和壓力的液壓饋量連續(xù)成比例地控制流量和壓力的液壓控制閥。根據(jù)輸入信號的方式不同，又分控制閥。根據(jù)輸入信號的方式不同，又分電液伺服閥和機(jī)液伺服閥。電液伺服閥和機(jī)液伺服閥。n電液伺服閥將小功率的電信號轉(zhuǎn)換為大功電液伺服閥將小功率的電信號轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能輸出，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的位移、率的液壓能輸出，實(shí)現(xiàn)執(zhí)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機(jī)液伺服

34、閥的輸入信號是機(jī)動或手控的位機(jī)液伺服閥的輸入信號是機(jī)動或手控的位移。移。n伺服閥控制精度高，響應(yīng)速度快，特別是伺服閥控制精度高，響應(yīng)速度快，特別是電液伺服系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，在航電液伺服系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，在航空航天、軍事裝備中得到廣泛應(yīng)用。但加空航天、軍事裝備中得到廣泛應(yīng)用。但加工工藝復(fù)雜，成本高，對油液污染敏感，工工藝復(fù)雜，成本高，對油液污染敏感，維護(hù)保養(yǎng)難，民用工業(yè)應(yīng)用較少。維護(hù)保養(yǎng)難，民用工業(yè)應(yīng)用較少。 電液伺服閥的組成和工作原理電液伺服閥的組成和工作原理 （見（見動畫動畫） 電液伺服閥由電氣機(jī)械電液伺服閥由電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置、液壓放大器和轉(zhuǎn)換裝置、液壓放大器和反饋（平衡）機(jī)構(gòu)三

35、部分反饋（平衡）機(jī)構(gòu)三部分組成。組成。電氣電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置將輸機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置將輸入的電信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)角或入的電信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)角或直線位移輸出，常稱為力直線位移輸出，常稱為力矩馬達(dá)或力馬達(dá)。圖中上矩馬達(dá)或力馬達(dá)。圖中上部分為力矩馬達(dá)。部分為力矩馬達(dá)。 液壓放大器接受小功率的液壓放大器接受小功率的轉(zhuǎn)角或位移信號，對大功轉(zhuǎn)角或位移信號，對大功率的液壓油進(jìn)行調(diào)節(jié)和分率的液壓油進(jìn)行調(diào)節(jié)和分配，實(shí)現(xiàn)控制功率的轉(zhuǎn)換配，實(shí)現(xiàn)控制功率的轉(zhuǎn)換和放大。圖中有噴嘴擋板和放大。圖中有噴嘴擋板（前置級）和主滑閥兩級。（前置級）和主滑閥兩級。反饋平衡機(jī)構(gòu)使閥輸出的反饋平衡機(jī)構(gòu)使閥輸出的流量或壓力與輸入信號成流量或壓力與輸入信號成

36、比例。圖中反饋彈簧桿比例。圖中反饋彈簧桿11為反饋機(jī)構(gòu)。為反饋機(jī)構(gòu)。 機(jī)液伺服閥機(jī)液伺服閥 軸向柱塞泵的手動伺服變量機(jī)構(gòu)主要軸向柱塞泵的手動伺服變量機(jī)構(gòu)主要零件有伺服閥閥芯零件有伺服閥閥芯1、伺服閥閥套、伺服閥閥套2、變量活塞變量活塞5等。伺服閥芯與控制桿掛在等。伺服閥芯與控制桿掛在一起，伺服閥套與變量活塞剛性連成一一起，伺服閥套與變量活塞剛性連成一體。伺服閥油口體。伺服閥油口a 通過油道通過油道b 與變量活與變量活塞下腔相通；油口塞下腔相通；油口e 通過油道通過油道f 與變量與變量活塞上腔相通。變量活塞下腔通有泵的活塞上腔相通。變量活塞下腔通有泵的壓力油，上腔為密閉容腔，上下腔面積壓力油，上

37、腔為密閉容腔，上下腔面積比為比為2：1。 給控制桿輸入一個位移信號，因?yàn)樗沤o控制桿輸入一個位移信號，因?yàn)樗欧y的控制作用，變量活塞將跟隨產(chǎn)生服閥的控制作用，變量活塞將跟隨產(chǎn)生一個同方向的位移，泵的斜盤擺動為某一個同方向的位移，泵的斜盤擺動為某一角度，泵輸出一定的排量，排量的大一角度，泵輸出一定的排量，排量的大小與控制桿的位移信號成比例。小與控制桿的位移信號成比例。電液比例閥電液比例閥n電液比例閥是一種性能介于普通控制電液比例閥是一種性能介于普通控制閥和電液伺服閥之間的新閥種。它既閥和電液伺服閥之間的新閥種。它既可以根據(jù)輸入電信號的大小連續(xù)成比可以根據(jù)輸入電信號的大小連續(xù)成比例地對油液的壓力、流

38、量、方向?qū)崿F(xiàn)例地對油液的壓力、流量、方向?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、計(jì)算機(jī)控制，又在制造遠(yuǎn)距離控制、計(jì)算機(jī)控制，又在制造成本、抗污染等方面優(yōu)于電液伺服閥。成本、抗污染等方面優(yōu)于電液伺服閥。n電液比例閥根據(jù)用途分為：電液比例電液比例閥根據(jù)用途分為：電液比例壓力閥，電液比例流量閥，電液比例壓力閥，電液比例流量閥，電液比例方向閥。方向閥。 電液比例壓力閥電液比例壓力閥 圖示為電液比例壓力先導(dǎo)閥，它與普通溢流閥、減圖示為電液比例壓力先導(dǎo)閥，它與普通溢流閥、減壓閥、順序閥的主閥組合可構(gòu)成電液比例溢流閥、電液壓閥、順序閥的主閥組合可構(gòu)成電液比例溢流閥、電液比例減壓閥和電液比例順序閥。改變輸入電磁鐵電流的比例減壓閥和電液比例順序閥。改變輸入電磁鐵電流的大小，即可改變電磁吸力，從而改變先導(dǎo)閥前腔壓力，大小，即可改變電磁吸力，從而改變先導(dǎo)閥前