第九章 液压伺服系统

1、液压伺服系统液压伺服系统 第九章第九章 液压伺服系统 液压伺服系统是采用液压控制元件和液压执行元件，根据液压传动的原理建立起来的。它能使执行元件以一定的精度自动地跟随微弱的输入信号而动作。作为一种自动控制系统，液压伺服系统具有快速性好，伺服精度高，体积小等优点，因而在航空、机床、船舶、能源等各行业中获得广泛应用。液压伺服系统伺服控制：被控制量能够自动、准确、快速地复现输入量的变化，并具有反馈的控制方式称为伺服控制。液压伺服系统：控制元件和执行元件均采用液压元件的伺服控制系统，称为液压伺服系统。 液压伺服系统n9-1 9-1 液压伺服系统的工作原理与类型液压伺服系统的工作原理与类型 9-2 9-

2、2 液压放大器液压放大器9-3 9-3 机液伺服系统特性分析与计算机液伺服系统特性分析与计算 9-4 9-4 电液伺服阀电液伺服阀 9-1 液压伺服系统的工作原理与类型 一、机械液压式伺服系统的工作原理 通过机械传动方式，将机械运动形式的信号输入到系统中去操纵有关的液压控制元件动作，来控制液压执行元件使其跟随输入信号而动作。 参见图9-1液压仿形刀架原理图 图9-3车床仿形刀架的送进运动系统特点：1.跟随作用：刀架（液压缸）输出位移能够迅速、准确地跟随触销的输入位移，所以它是一个自动跟随系统，也称随动系统；9-1液压伺服系统的工作原理与类型 2.反馈控制：触销经杠杆使伺服阀口打开(输入)，由于

3、阀体和缸体、刀架的固连，刀架的运动(输出)又经杠杆使阀口关小趋向复原，是一种负反馈，由于系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而构成了一个闭环伺服控制系统； 3.靠偏差工作：刀架的输出位移必落后于阀芯的输入位移产生偏差，此偏差即为伺服阀的开口量，要使刀架工作，须有偏差存在，偏差信号控制液压能源进入液压缸的能量，使其向减小这个偏差的方向运动，力图消除偏差； 4.放大作用：推动触销所需的功率很小，而仿形液压缸输出的功率可以达到很大。故又是一个功率放大装置。功率放大所需能量由液压能源供给。 9-1液压伺服系统的工作原理与类型二 、液压伺服控制系统的组成指令元件：如样件、计算机；反馈检测元件：如杠杆、测

4、速发电机等传感器；比较元件：放大与控制元件：如伺服阀执行元件：液压缸或马达控制对象：如工作台，仿形刀架等负载装置。 9-1液压伺服系统的工作原理与类型 三、液压伺服系统分类泵控系统阀控系统同分、按液压控制元件的不气液伺服系统机液伺服系统电液伺服系统同分、按传递信息的元件不力控制系统速度控制系统位置控制系统分、按被控物理量的不同321本节重点掌握内容1.理解“伺服控制”和“液压伺服系统”的定义。2.参照图9-1所示液压仿形刀架深刻理解并掌握机械液压式伺服系统的工作原理和特点。3.习题：9-1、9-2、9-49-1液压伺服系统的工作原理与类型 电气液压式伺服系统电气液压式伺服系统 在伺服系统中，用

5、电气信号就有传递快，线路连接方便，适用于远距离控制，易于测量、比较和处理等优点。用液压能作为动力就有输出力（或力矩）大，响应快等优点。因此两者结合而成的电液伺服系统式一种控制灵活、精度高、快速性好、输出功率大的控制系统。 图95是一个采用电液伺服阀控制的、液压缸驱动的电液伺服系统的组成图。 9-1液压伺服系统的工作原理与类型 节流控制与容积控制液压伺服系统节流控制与容积控制液压伺服系统 前面所列举的液压伺服系统的节本控制方式都是利用液压放大器（随动阀）中的几个节流口的通流截面积的改变来控制输给执行元件的压力油的压力和流量，从而达到控制执行机构运动的目的，所以它们都属于节流控制的液压伺服系统。这

6、样的系统和节流调速一样效率很低。在大功率、大流量的系统中将造成很大的能量损耗，因此要求采用效率高的类似容积调速那样的容积控制的液压伺服系统。图96所示为这种系统的方框图。 92 液压放大器 液压伺服系统的核心是液压放大器，如上节各例中的随动阀。它根据输入的微弱机械位移信号来控制压力油的流量和分配，从而控制执行元件的运动。因此液压放大器是一种具有功率放大作用的、起到机械与液压信号转换作用的液压控制元件。 92液压放大器n滑阀式液压放大器滑阀式液压放大器 n喷嘴挡板式液压放大器喷嘴挡板式液压放大器 n射流管式液压放大器射流管式液压放大器 9-2液压放大器-滑阀式液压放大器滑阀式液压放大器 滑阀式液

7、压放大器的工作原理 参见图9-1液压仿形刀架原理图 图9-4液压转矩放大器原理图 滑阀式液压放大器根据组成的节流口的数目不同可分为： （1） 四边控制滑阀式液压放大器 （2） 双边控制滑阀式液压放大器 （3） 单边控制滑阀式液压放大器9-2液压放大器-喷嘴挡板式液压放大器喷嘴挡板式液压放大器 喷嘴挡板式液压放大器的工作原理 图99（a）所示为单喷嘴挡板式液压放大器的原理图，其等效电路如图99（b）所示。为了改善挡板受力情况和 提高灵敏度更常采用的是图910所示双喷嘴挡板式液压放大器。 9-2液压放大器-射流管式液压放大器射流管式液压放大器 射流管式液压放大器的工作原理 射流管式液压放大器是一种

8、非节流液压放大器，其工作原理与滑阀式、喷嘴挡板式液压放大器有根本区别。前者是改变液体动能分配比例来控制执行元件运动的，而后者是利用油液通过不同开口量的节流口造成不同的压力降来控制执行元件运动的。 9-2液压放大器-射流管式液压放大器射流管式液压放大器 射流管式液压放大器的特点及应用： 射流管式液压放大器的优点是射流口较大，因而对脏物不敏感，不容易出现堵塞或像滑阀式那样出现“卡死”，故工作可靠性高，结构简单，制造容易。 93机液伺服系统特性分析与计算 以图9-12所示四边控制滑阀式液压仿形刀架为例，对机液伺服系统的特性分析与计算做简要的介绍。 一、 四边控制滑阀式液压放大器特性 二、 液压缸特性

9、 三、 负载特性 四、 系统数学模型 五、 系统性能分析94 电液伺服阀 电液伺服系统中的关键环节是电液伺服阀。它按照微小功率的电输入信号，为系统液压执行元件提供相应的、具有强大功率的液压信号，使执行元件跟随输入信号而动作。因此电液伺服阀在系统中起到功率放大和电气液压信号转换的作用。 94 电液伺服阀n结构与工作原理结构与工作原理 n静态和动态特性静态和动态特性 n使用过程应注意以下几点使用过程应注意以下几点 n电液伺服阀应用于位置控制系统电液伺服阀应用于位置控制系统 94电液伺服阀-结构与工作原理 一.电液伺服阀的结构与工作原理图923所示为最常用的机械力反馈式电液伺服阀的工作原理图。它是由

10、三大部分组成。 上部为力矩马达； 中部为喷嘴挡板式前置 液压放大器； 下部为滑阀式液压放大器。94电液伺服阀-静态和动态特性 二.电液伺服阀的静态和动态特性 1静态特性 （1）流量压力特性（图926）。 （2）流量增益（图928）。 （3）压力增益（图929）。 2动态特性 图930是负载压力pt=0的情况下，通过实验得到的控制电流ic与空载输出流量Q10之间的对数频率特性曲线图。94电液伺服阀使用三、使用使用过程应注意以下几点使用过程应注意以下几点（1）在电液伺服阀的进、回油口处设置精密过滤器。（2）系统元件经严格清洗后才能总装。（3）油箱装置作成封闭式，并设置空气滤清器和磁性过滤器。（4）采用合适粘度的精密液压油。四