56656液壓與氣壓傳動(dòng)3d版電子課件10第10章伺服系統(tǒng)

第10章液壓伺服系統(tǒng)

陳清奎劉延俊成紅梅葛媛媛

劉玉慧趙玲玲王鳳良編著主

審

萬(wàn)金領(lǐng)機(jī)械工業(yè)出版社10.1概述10.1.1液壓伺服系統(tǒng)的工作原理因?yàn)橄到y(tǒng)有反饋，方塊圖自行封閉，可見(jiàn)液壓伺服系統(tǒng)是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)。舉例一1-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-閥桿10-閥芯11-觸銷12-樣件13-濾油器14-泵

跟蹤刀架(液壓缸)的位置(輸出)完全跟蹤觸銷的位置(輸入)而運(yùn)動(dòng)。放大推動(dòng)觸銷所需的力很小，只需幾牛頓到幾十牛頓，但仿形刀架液壓缸所輸出的力很大，可達(dá)數(shù)千到數(shù)萬(wàn)牛頓。輸出的能量是由液壓泵供給的。反饋把輸出量的一部分或全部按一定方式回送到輸入端，和輸入信號(hào)進(jìn)行比較，這就是反饋。仿形刀架中的反饋信號(hào)是以負(fù)值回送到輸入端，不斷抵消輸入信號(hào)，故稱負(fù)反饋。沒(méi)有負(fù)反饋，液壓伺服系統(tǒng)是不能正常工作的。仿形刀架中的負(fù)反饋是通過(guò)閥體和缸體的剛性連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以它是一種剛性位置負(fù)反饋。偏差要使液壓缸輸出一定的速度和力，伺服閥須有一定的開(kāi)口量，因而使輸出和輸入之間產(chǎn)生位置偏差。液壓缸運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，又力圖消除這個(gè)偏差，但在伺服系統(tǒng)工作的任何時(shí)刻總不能完全消除這個(gè)偏差。也就是說(shuō)，伺服系統(tǒng)是依靠偏差信號(hào)進(jìn)行工作的。液壓伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)：10.1.2液壓伺服系統(tǒng)的分類按輸出的物理量分類：位置伺服系統(tǒng)、速度伺服系統(tǒng)、力（或壓力）伺服系統(tǒng)等。按控制信號(hào)分類：機(jī)液伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)、氣液伺服系統(tǒng)。按控制元件分類：閥控系統(tǒng)和泵控系統(tǒng)。10.1.3液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓伺服系元件加工精度高，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，伺服控制不如微電子控制靈活。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn):承載能力大、控制精度高、響應(yīng)速度快、自動(dòng)化程度高、體積小、重量輕10.2典型的液壓伺服控制元件10.2.1滑閥雙邊滑閥比單邊滑閥的調(diào)節(jié)靈敏度高，工作精度高。1.單邊滑閥2.雙邊滑閥與雙邊滑閥相比，四邊滑閥同時(shí)控制液壓缸兩腔的壓力和流量，故調(diào)節(jié)靈敏度更高，工作精度也更高。3.四邊滑閥單邊、雙邊和四邊滑閥的控制作用相同，均起到換向和節(jié)流作用。控制邊數(shù)越多，控制質(zhì)量越好，但其結(jié)構(gòu)工藝性也越差。通常情況下，四邊滑閥多用于精度要求較高的系統(tǒng)；單邊、雙邊滑閥用于一般精度系統(tǒng)。a)負(fù)開(kāi)口b)零開(kāi)口c)正開(kāi)口滑閥的三種開(kāi)口形式具有零開(kāi)口的滑閥，其工作精度最高；負(fù)開(kāi)口有較大的不靈敏區(qū)，較少采用；具有正開(kāi)口的滑閥，工作精度較負(fù)開(kāi)口高，但功率損耗大，穩(wěn)定性也較差。10.2.2射流管閥此種控制閥只適用于低壓小功率場(chǎng)合。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈敏，工作可靠。運(yùn)動(dòng)部件慣性較大，工作性能較差；能量損耗大，效率較低；供油壓力過(guò)高時(shí)易引起振動(dòng)。1-射流管2-接收板10.2.3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)。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn):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。無(wú)功損耗大，抗污染能力較差。1-擋板2、3-噴嘴4、5節(jié)流小孔10.3電液伺服閥10.3.1力矩馬達(dá)1.線圈無(wú)電流通過(guò)2.輸入信號(hào)電流通過(guò)線圈1-永久磁鐵2、4-導(dǎo)磁體3-銜鐵5-線圈6-彈簧管7-擋板8-噴嘴9-滑閥10-固定節(jié)流孔11-濾油器電流越大，θ角越大，兩者成正比關(guān)系。力矩馬達(dá)就輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為力矩輸出。力矩馬達(dá)無(wú)力矩輸出，擋板處于兩噴嘴中間位置。10.3.2液壓放大器力矩馬達(dá)產(chǎn)生的力矩很小，無(wú)法操縱滑閥的啟閉以產(chǎn)生足夠的液壓功率。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。1-永久磁鐵2、4-導(dǎo)磁體3-銜鐵5-線圈6-彈簧管7-擋板8-噴嘴9-滑閥10-固定節(jié)流孔11-濾油器10.4液壓伺服系統(tǒng)實(shí)例10.4.1機(jī)械手伸縮運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)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-放大器手臂向右移動(dòng)時(shí)，電位器跟著作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電位器的中位和觸頭重合時(shí)，手臂停止移動(dòng)。手臂移動(dòng)的行程決定于脈沖數(shù)量，速度決定于脈沖頻率。當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出反向脈沖時(shí)，步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，手臂縮回。10.4.2鋼帶張力控制系統(tǒng)1-伺服液壓缸2-牽引輥3-加載裝置4-轉(zhuǎn)向輥5-力傳感器6-浮動(dòng)輥7-電液伺服閥8-加載裝置9-放大器帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中，常要求控制帶材的張力。因此常用伺服系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒張力控制。10.4.3液壓助力器1-差動(dòng)桿2-操縱桿3-隨動(dòng)滑閥4-液壓缸系統(tǒng)的反饋、給定和比較環(huán)節(jié)，均由機(jī)械構(gòu)件實(shí)現(xiàn)，拖動(dòng)裝置可以是節(jié)流式，也可以是容積式。10.4.4高濃度磨漿機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng)1-齒輪泵；2-溢流閥；3、13-壓力過(guò)濾器；4-伺服控制閥；5、17-壓力表；6-伺服液壓缸；7-動(dòng)磨盤；8-機(jī)械反饋桿；9-高精度磁珊位移傳感器；10-二位二通電磁換向閥；11-大流量葉片泵；