第十章 液压与气压伺服系统 5课时.doc

第十章 液压与气压伺服系统10.1 概述10.1.1 伺服系统的工作原理和特点 图10.1是一种液压进口节流阀式节流调速回路。在这种回路中，调定节流阀的开口量后，液压缸就以某一调定速度运动。通过前述章节分析可知，当负载、油温等参数发生变化时，这种回路将无法保证原有的运动速度，因而其速度精度较低且不能满足精确的连续无级调速要求。 通过分析上述伺服系统的工作原理，可以看出伺服系统的特点如下： (1)它是反馈系统 把输出量的一部分或全部按一定方式回送到输入端，并和输入信号比较，这就是反馈作用。在上例中，反馈电压和给定电压是异号的，即反馈信号不断地抵消输入信号，这就是负反馈。自动控制系统中大多数反馈是负反馈。 (2)靠偏差工作 要使执行元件输出一定的力和速度，伺服阀必须有一定的开口量，因此输入和输出之间必须有偏差信号。执行元件运动的结果又试图消除这个误差。但在伺服系统工作的任何时刻都不能完全消除这一偏差，伺服系统正是依靠这一偏差信号进行工作的 (3)它是放大系统 执行元件输出的力和功率远远大于输入信号的力和功率。其输出的能量是液压能源供给的。 (4)它是跟踪系统 液压缸的输出量完全跟踪输入信号的变化。 10.1.3 伺服系统的分类伺服系统可以从下面不同的角度加以分类。(1)按输入信号变化规律分类 有定值控制系统、程序控制系统和伺服控制系统三类。 (2)按输入信号介质分类 有机液伺服系统、电液伺服系统、气液伺服系统等。(3)按输出物理量分类 有位置伺服系统、速度伺服系统、力(或压力)伺服系统等10.1.4 伺服系统的优缺点 液压与气压伺服系统除具有液压与气压传动所固有的一系列优点外，还具有控制精度高、响 应速度快、自动化程度高等优点。 但是，伺服元件加工精度高，因此价格较贵：特别是液压伺服系统对油液的污染比较敏感，因 此可靠性受到影响；在小功率系统中，液压伺服控制不如电器控制灵活。随着科学技术的发展，液压与气压伺服系统的缺点将不断地得到克服。在自动化技术领域中，液压与气压伺服控制有着广泛的应用前景10.2 典型的伺服控制元件 伺服控制元件是液压与气压伺服系统中最重要、最基本的组成部分，它起着信号转换、功率 放大及反馈等控制作用。常用的伺服控制元件有力矩马达或力马达、滑阀、射流管阀和喷嘴挡板 阀等，下面简要介绍它们的结构原理及特点。10.2.1 力矩马达和力马达 力矩马达是一种具有旋转运动的电机械转换器，力马达是一种具有直线运动的电机械 转换器。10.2.2 滑阀 根据滑阀控制边数(起控制作用的阀口数)的不同，有单边控制、双边控制和四边控制三种类型滑阀。 10.2.3 射流管阀 射流管阀的优点是结构简单、动作灵敏和工作可靠。它的缺点是射流管运动部件的惯性大，工作性能较差；射流能量损耗大、效率低；供油压力过高时易引起振动，这种阀只适应于低压小功率系统。10.2.4 喷嘴挡板阀 喷嘴挡板阀的优点是结构简单、加工方便，运动部件的惯性小，反应灵敏、精度和灵敏度高；它的缺点是能量损耗大、抗污染能力差。常用在多级放大伺服控制元件中的前置级10.3 伺 服 阀 液压与气压用伺服阀是电液或电气联合控制的多级伺服元件，它能将微弱的电气输入信号放大成大功率的液压或气压能量输出，以实现对流量和压力的控制。它接受一种模拟量电控信号，输出随电控信号的大小及极性变化的液压模拟量。电液或电气伺服阀具有控制精度高和放大倍数大等优点，在液压与气压控制系统中得到了广泛地应用。10.3.1 液压伺服阀的分类、结构和工作原理1.液压伺服阀的分类电液伺服阀按用途、性能和结构特征可分为通用型和专用型；按输出量可分为流量控制伺服阀和压力控制伺服阀；按液压放大级数可分为单级、双级和三级伺服阀；按电气机械转换后动作方式可分为力矩马达式(输出转角)和力马达式(输出直线位移)；按电气机械转换装置可分为动铁式(一般为衔铁转动)与动圈式和干式与湿式；按液压前置级的结构形式可分为单喷嘴挡板式、双喷嘴挡板式、四喷嘴挡板式、射流管式、偏转板射流式和滑阀式；按反馈形式可分为位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈；按输入信号形式可分为连续控制式和脉宽调制式。10.3.2 液压伺服阀的选用(1)伺服阀对油液的清洁度要求较高，要考虑工作环境，采取较好的过滤措施。 (2)为了改善伺服系统的动态性能，一般要尽量缩短阀和执行元件间的连接管道，常将阀直 接固定在执行元件上，这时要注意阀的外形尺寸是否妨碍机器的布局。 (3)伺服阀的价格高，要考虑到用户的承受能力。 104 液压伺服