第11章液壓伺服系統(tǒng)

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、油溫等參數(shù)的變化而引起輸出

2、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（閥的開口大小），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速裝置所測出的實(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

3、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

4、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，液壓缸速度由測速裝置測得（齒條1、齒輪2和測速發(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

5、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（測速裝置輸出）電壓和給定（輸入信

6、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

7、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，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)

8、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、反饋信號(hào)。它隨時(shí)測量輸出量（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。上例中由測速發(fā)電機(jī)測得液壓缸的運(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)）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

9、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

10、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

11、，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

12、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)楦左w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

13、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?；y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。控制

14、邊數(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

15、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

16、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=p2，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)饔茫?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

17、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。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；

18、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）。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。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

19、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

20、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

21、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

22、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

23、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11.14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

24、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

25、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)觸頭輸出電壓為零，電液