情境5 电液伺服阀的基本回路与应用

情境5电液伺服阀的基本回路与应用实例 一 基本回路二 应用实例 一 基本回路 1 电液伺服阀的位置控制回路1 液压缸直线位置控制当系统由指令电位器输入指令信号后 电液伺服阀2的电气机械转换器动作 通过液压放大器 先导级和功率级 将能量转换放大后 液压源的压力油经电液伺服阀2向液压缸3供油 驱动负载到预定位置 反馈电位器 位置传感器 检测到的反馈信号与输入指令信号经电子伺服放大器1比较 使执行器 液压缸 精确运动在所需位置上 电液伺服阀控制的液压缸直线位置回路 2 液压马达直线位置控制 当系统输入指令信号后 由能量转换放大 液压源的压力油经电液伺服阀2向液压马达3供油 齿轮减速器4和丝杠螺母机构5将马达的回转运动转换为负载的直线运动 位置传感器检测到的反馈信号与输入指令信号经电子伺服放大器1比较 使负载精确运动在所需位置上 电液伺服阀控制的液压马达直线位置回路 3 液压马达转角位置控制 采用自整角机组作为角差测量装置 三根线表示定子绕组的引出线 二根线表示转子绕组的引出线 通过圆心的点划线表示转轴 输入轴与发送机轴相连 输出轴与接受机轴相连 自整角机组检测输入轴和输出轴之间的角差 并将角差转换为振幅调制波电压信号 经交流放大器放大和解调器解调后 将交流电压信号转换为直流电压信号 再经电子伺服功率放大器1放大 产生一个差动电流去控制电液伺服阀2 液压能量放大后 液压源的压力油经电液伺服阀2向液压马达3供油 马达通过齿轮减速器4驱动负载作回转运动 经上述反馈信号与输入指令信号的比较 使负载精确运动在所需的转角位置上 2 速度控制回路1 电液伺服阀控制双向定量液压马达回转速度控制 当系统输入指令信号后 电液伺服阀2的电气机械转换器动作 通过液压伺服放大器将能量转换放大后 液压源的压力油经电液伺服阀向双向液压马达3供油 使液压马达驱动负载以一定转速工作 同时测速电动机4的检测反馈信号Uf与输入指令信号经电子伺服放大器1比较 得出的误差信号控制电液伺服阀的阀口开度 从而使执行器 马达 转速保持在设定值附近 2 半闭环式的液压马达速度控制 双向变量液压泵5 双向定量液压马达6及安全溢流阀组7和补油单向阀组8组成闭式油路 通过改变变量泵5的排量对液压马达6调速 而变量泵的排量调节通过电液伺服阀2控制的双杆液压缸3的位移调节来实现 执行器及负载与电液伺服阀控制的液压缸之间是开环的 而电液伺服控制是闭环的 2 半闭环式的液压马达速度控制 当系统输入指令信号后 控制液压源的压力油经电液伺服阀2向双杆液压缸3供油 使液压缸驱动变量泵的变量机构在一定位置下工作 同时 位置传感器4的检测反馈信号与输入指令信号经伺服放大器1比较 得出的误差信号控制电液伺服阀的阀口开度 从而使变量泵的变量机构即变量泵的排量保持在设定值附近 最终保证液压马达6在希望的转速值附近工作 3 位置 速度双重伺服反馈控制 在上述位置半闭环控制系统中加一速度检测传感器 可构成双重伺服反馈全闭环控制系统 4 力和压力控制回路 图 a 为电液伺服阀的力控制回路 油源经电液伺服阀2向双杆液压缸3供油 液压缸产生的作用力施加在负载上 力传感器4的检测反馈信号与输入指令信号经伺服放大器1比较 再通过电液伺服阀控制缸的动作 从而保持负载受力的基本恒定 图 b 为维持双杆液压缸两腔压力差恒定的控制回路 当电液伺服阀2接受输入指令信号并将信号转换放大后 使双杆液压缸3两腔压力差达到某一设定值 缸内压力变化时 液压缸近旁所接的压差传感器5的检测反馈信号与输入指令信号经伺服放大器1比较 再通过电液伺服阀控制缸的动作 从而保持液压缸两腔压差的基本恒定 5 液压缸同步控制回路 分流阀6用于粗略同步控制 再用电液伺服阀5根据位置误差检测差动变压器3的反馈信号进行旁路放油 实现精确的同步控制 该回路同步精度高 达0 2mm 可自动消除两缸位置误差 伺服阀出现故障时仍可实现粗略同步 伺服阀可采用小流量阀实现放油 但成本较高 效率低 适用于局部精度要求高的场合 用电液伺服阀跟踪的液压缸同步控制回路 电液伺服阀1控制阀口开度 输出一个与换向阀2相同的流量 使两个液压缸获得双向同步运动 该回路同步精度高 但价格较高 适用于两液压缸相隔较远 又要求同步精度很高的场合 图是电液伺服阀配流的同步控制回路 电液伺服阀2根据位移传感器4和5的反馈信号持续的调整阀口开度 控制两个液压缸的输入或输出流量 使它们获得双向同步运动 二 伺服控制系统应用实例 1 卷取机跑偏伺服控制系统在带钢生产中 由于张力不适当或波动大 辊系不平行 钢带厚度不均等原因 会引起跑偏 跑偏控制系统的功用在于使机组钢带定位并自动卷齐 以免带边跑偏过大撞坏设备或断带停产 有利于中间多道工序生产 减少带边剪切量而提高成品率 成品整齐 便于包装 运输和使用 常见的带钢跑偏控制系统之一为光电液伺服控制系统 通过执行器控制卷取机 图1 37 的位移 使其跟踪带钢的偏移 从而使钢卷卷齐 因此 该控制系统为位置伺服系统 由于被检测的是连续运动着的带钢边缘偏移量 故位置传感器使用非接触式的光电位置检测元件 与气液伺服跑偏控制系统相比 电液伺服系统的优点是信号传输快 电反馈和校正方便 光电检测器的开口可达1m左右 并可直接方便的装于卷取机旁 图为电液伺服系统原理 系统的油源为定量液压泵1供油的恒压源 油源压力由溢流阀2设定 系统的执行器为电液伺服阀控制的辅助液压缸12和移动液压缸13 缸12用于驱动光电检测器17和前进与退回 以免卷完一卷钢带时 带钢尾部撞坏检测器 缸13为主液压缸 用于驱动卷筒15作直线运动实现跑偏控制 检测器缸12用于剪切前将检测器退回 带钢引入卷取机钳口 为了开始卷取前检测器能自动对位 即让光电管的中心自动对准带钢边缘 检测器缸也由伺服阀控制 检测器推出和自动对位时 卷取机移动缸13应不动 自动卷齐时 检测器缸12应固定 为此采用了两套可控液压锁 分别由液控单向阀8 9和10 11组成 液压锁由三位四通电磁换向阀6控制 2 机械手手臂伸缩电液伺服系统 手臂移动的行程决定于脉冲的数量 速度决定于脉冲的频率 3 钢带张力伺服控制系统 在带钢生产过程中 要求控制带钢的张力 牵引辊2牵引带钢移动 加载装置8使带钢保持一定的张力 当张力由于某种干扰发生波动 通过设置在转向辊轴承上的力传感器5检测带钢的张力 并和给定值进行比较 得到偏差值 通过电放大器9放大后 控制电液伺服阀7 进而控制输入液压缸1的流量 驱动浮动辊6来调节张力 使张力回复到原来给定之值 4 计算机机电液控制技术 随着电子技术和计算机控制技术的日益发展 液压技术也日益朝着智能化方向迈进 计算机电液控制技术是计算机控制技术与液压传动技术相结合的产物 这种控制系统除常规的液压传动系统外 通常还有数据采集装置 信号隔离和功率放大电路 驱动电路 电 机械转换器 主控制器 微型计算机或单片微机 及相关的键盘及显示器等 这种系统一般是以稳定输出 力 转矩 转速 速度 为目的 构成了从输出到输入的闭环控制系统 是一个涉及传感技术 计算机控制技术 信号处理技术 机械传动技术等技术的机电一体化系统 这种控制系统操作简单 人机对话方便 系统功能强 可以实现多功能控制 通过软件编制可以实现不同的算法 且较易实时控制和在线检测 以泵容积调速系统的计算机控制为例 讲述计算机电液控制系统的组成及工作原理 泵控液压马达容积调速系统由于具有功率大 效率高等优点而得到广泛的应用 但由于液压系统的工作参数 如流量 温度等 的严重时变 而又使其输出的参数 转速 转矩等 不稳定 系统的静态性能和动态品质较差 实例 泵控液压马达容积调速系统的组成