如電液伺服閥PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 如電液伺服閥如電液伺服閥 n第一節(jié) 概述 n第二節(jié) 液壓伺服控制元件 n第三節(jié) 電液伺服閥 n第四節(jié) 液壓伺服系統(tǒng)實例 第1頁/共23頁 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 n一、液壓伺服系統(tǒng)的工作原理一、液壓伺服系統(tǒng)的工作原理 仿形刀架裝在車床床鞍后仿形刀架裝在車床床鞍后 部，隨床鞍一起作縱向移動，部，隨床鞍一起作縱向移動， 并按照樣件的輪廓形狀車削工并按照樣件的輪廓形狀車削工 件；樣件安裝在床身支架上，件；樣件安裝在床身支架上， 是固定不動的。液壓泵站則放是固定不動的。液壓泵站則放 在車床附近的地面上，與仿形在車床附近的地面上，與仿形 刀架以軟管相連。刀架以軟管相連。 液壓仿形刀架工作原理液

2、壓仿形刀架工作原理 圖10-1 液壓仿形刀架工作原理圖 第2頁/共23頁 仿形刀架的活塞桿固定在仿形刀架的活塞桿固定在 刀架底座上，液壓缸的缸體刀架底座上，液壓缸的缸體6 6 、杠桿、杠桿8 8、伺服閥體、伺服閥體7 7是和刀架是和刀架 3 3連在一起的，可在刀架底座連在一起的，可在刀架底座 的導(dǎo)軌上沿液壓缸軸向移動。的導(dǎo)軌上沿液壓缸軸向移動。 伺服閥芯伺服閥芯1010在彈簧的作用下通在彈簧的作用下通 過閥桿過閥桿9 9將杠桿將杠桿8 8上的觸銷上的觸銷1111壓壓 在樣件在樣件1212上。由液壓泵上。由液壓泵1414來的來的 油經(jīng)濾油器油經(jīng)濾油器1313通入伺服閥的通入伺服閥的A A 口，并

3、根據(jù)閥芯所在位置經(jīng)口，并根據(jù)閥芯所在位置經(jīng)B B 或或C C通入液壓缸的上腔或下腔通入液壓缸的上腔或下腔 ，使刀架，使刀架3 3和車刀和車刀2 2退離或切入退離或切入 工件工件1 1。 圖10-1 液壓仿形刀架工作原理圖 第3頁/共23頁 車削圓柱面時，溜板沿床身車削圓柱面時，溜板沿床身 導(dǎo)軌導(dǎo)軌4 4縱向移動。杠桿觸銷在樣縱向移動。杠桿觸銷在樣 件上水平段滑動，閥口不打開，件上水平段滑動，閥口不打開， 刀架跟隨溜板一起縱向移動，車刀架跟隨溜板一起縱向移動，車 刀在工件刀在工件1 1上車出圓柱面；車削上車出圓柱面；車削 圓錐面時，觸銷沿樣件斜線滑動，圓錐面時，觸銷沿樣件斜線滑動， 杠桿向上方偏

4、擺，帶動閥芯上移，杠桿向上方偏擺，帶動閥芯上移， 閥口打開，壓力油進(jìn)入缸上腔推閥口打開，壓力油進(jìn)入缸上腔推 動缸體連同閥體和刀架后退。閥動缸體連同閥體和刀架后退。閥 體后退逐漸關(guān)小閥口，直至關(guān)閉。體后退逐漸關(guān)小閥口，直至關(guān)閉。 觸銷在樣件上不斷抬起，刀架也觸銷在樣件上不斷抬起，刀架也 就不斷后退運動，運動合成使刀就不斷后退運動，運動合成使刀 具在工件上車出圓錐面。具在工件上車出圓錐面。 圖10-1 液壓仿形刀架工作原理圖 第4頁/共23頁 第5頁/共23頁 其它曲面形狀或凸肩都其它曲面形狀或凸肩都 是合成切削的結(jié)果。是合成切削的結(jié)果。 如圖所示，如圖所示，v v1 1、v v2 2和和v v分

5、分 別表示溜板帶動刀架的縱向別表示溜板帶動刀架的縱向 運動速度、刀具沿液壓缸軸運動速度、刀具沿液壓缸軸 向的運動速度和刀具的實際向的運動速度和刀具的實際 合成速度。合成速度。 n二、液壓伺服系統(tǒng)特點二、液壓伺服系統(tǒng)特點 1 1）跟蹤：輸出跟蹤輸入）跟蹤：輸出跟蹤輸入 2 2）放大：輸出大于輸入）放大：輸出大于輸入 3 3）誤差：輸出滯后輸入）誤差：輸出滯后輸入 4 4）反饋：輸出減小輸入）反饋：輸出減小輸入 圖10-2 液壓仿形刀架速度合成圖 圖10-3 液壓伺服控制系統(tǒng)流程圖 第6頁/共23頁 n三、液壓伺服系統(tǒng)分類三、液壓伺服系統(tǒng)分類 按輸出物理量分類：位置、速度、力伺服系統(tǒng)按輸出物理量分

6、類：位置、速度、力伺服系統(tǒng) 按信號分類：機(jī)液、電液、氣液伺服系統(tǒng)按信號分類：機(jī)液、電液、氣液伺服系統(tǒng) 按元件分類：閥控系統(tǒng)、泵控系統(tǒng)按元件分類：閥控系統(tǒng)、泵控系統(tǒng) 特點：特點： 泵承載能力大、控制精度高、響應(yīng)速度快自動泵承載能力大、控制精度高、響應(yīng)速度快自動 化化 程度高、體積??；但是，元件造價高，對油要求高，反應(yīng)程度高、體積??；但是，元件造價高，對油要求高，反應(yīng) 靈敏度高，效率較低。靈敏度高，效率較低。 第7頁/共23頁 n四、液壓伺服控制的優(yōu)缺點四、液壓伺服控制的優(yōu)缺點 l1.液壓伺服控制的優(yōu)點：液壓伺服控制的優(yōu)點： (1)(1)液壓元件的功率液壓元件的功率重量比和力矩重量比和力矩- -慣

7、量比大慣量比大 可以組成結(jié)構(gòu)可以組成結(jié)構(gòu) 緊湊、體積小、重量輕、加速性好的伺服系統(tǒng)。緊湊、體積小、重量輕、加速性好的伺服系統(tǒng)。 (2)(2)液壓動力元件快速性好，系統(tǒng)響應(yīng)快。液壓動力元件快速性好，系統(tǒng)響應(yīng)快。 (3)(3)液壓伺服系統(tǒng)抗負(fù)載的剛度大，即輸出位移受負(fù)載變化的液壓伺服系統(tǒng)抗負(fù)載的剛度大，即輸出位移受負(fù)載變化的 影響小，定位準(zhǔn)確，控制精度高。影響小，定位準(zhǔn)確，控制精度高。 l2.液壓伺服控制的缺點：液壓伺服控制的缺點： (1) (1) 液壓元件，特別是精密的液壓控制元件液壓元件，特別是精密的液壓控制元件( (如電液伺服閥如電液伺服閥) )抗污染抗污染 能力差，對工作油液的清潔度要求高

8、。能力差，對工作油液的清潔度要求高。 (2) (2) 油溫變化時對系統(tǒng)的性能有很大的影響。油溫變化時對系統(tǒng)的性能有很大的影響。 (3) (3) 當(dāng)液壓元件的密封設(shè)計、制造相使用維護(hù)不當(dāng)時容易引起外當(dāng)液壓元件的密封設(shè)計、制造相使用維護(hù)不當(dāng)時容易引起外 漏，造成環(huán)境污染。漏，造成環(huán)境污染。 (4) (4) 液壓元件制造精度要求高，成本高。液壓元件制造精度要求高，成本高。 (5) (5) 液壓能源的獲得和遠(yuǎn)距離傳輸都不如電氣系統(tǒng)方便。液壓能源的獲得和遠(yuǎn)距離傳輸都不如電氣系統(tǒng)方便。 第8頁/共23頁 液壓控制元件是液壓伺服系統(tǒng)中的核心元件。液壓控制元件是液壓伺服系統(tǒng)中的核心元件。 常見的液壓伺服控制元

9、件有常見的液壓伺服控制元件有控制控制滑閥、射流管閥和噴滑閥、射流管閥和噴 嘴擋板閥等嘴擋板閥等。 n一、控制滑閥一、控制滑閥 l 1 1、單邊節(jié)流滑閥、單邊節(jié)流滑閥 滑閥控制邊的開口量滑閥控制邊的開口量x xs s控制著控制著 液壓缸右腔的壓力和流量，從而控液壓缸右腔的壓力和流量，從而控 制液壓缸運動的速度和方向。制液壓缸運動的速度和方向。 圖10-4 單邊節(jié)流滑閥結(jié)構(gòu)示意圖 第9頁/共23頁 l 2. 2.雙邊節(jié)流滑閥雙邊節(jié)流滑閥 壓力油一路直接進(jìn)入液壓缸有桿腔，另一路經(jīng)滑閥左壓力油一路直接進(jìn)入液壓缸有桿腔，另一路經(jīng)滑閥左 控制邊的開口控制邊的開口x xs1 s1和液壓缸無桿腔相通，并經(jīng)滑閥

10、右控制邊 和液壓缸無桿腔相通，并經(jīng)滑閥右控制邊 x xs2 s2流回油箱。 流回油箱。 當(dāng)滑閥向左移動時，當(dāng)滑閥向左移動時，x xs1 s1減小， 減小， x xs2 s2增大，液壓缸無桿腔壓力 增大，液壓缸無桿腔壓力p p1 1減減 小，兩腔受力不平衡，缸體向左小，兩腔受力不平衡，缸體向左 移動。反之缸體向右移動。移動。反之缸體向右移動。 圖10-5 雙邊節(jié)流滑閥結(jié)構(gòu)示意圖 第10頁/共23頁 l3 3、四邊節(jié)流滑閥、四邊節(jié)流滑閥 滑閥有四個控制邊，開口滑閥有四個控制邊，開口x xs1 s1、 、x xs2 s2分別控制進(jìn)入缸兩 分別控制進(jìn)入缸兩 腔的壓力油，開口腔的壓力油，開口x xs3

11、s3、 、x xs4 s4分別 分別 控制液壓缸兩腔的回油。當(dāng)滑控制液壓缸兩腔的回油。當(dāng)滑 閥向左移動時，液壓缸左腔進(jìn)閥向左移動時，液壓缸左腔進(jìn) 油口油口x xs1 s1減小，回油口 減小，回油口x xs3 s3增大， 增大， 使使p p1 1迅速減??；與此同時，液迅速減??；與此同時，液 壓缸右腔的進(jìn)油口壓缸右腔的進(jìn)油口x xs2 s2增大，回 增大，回 油口油口x xs4 s4減小，使 減小，使p p2 2迅速增大。迅速增大。 這樣就使活塞迅速左移。這樣就使活塞迅速左移。 圖10-6 四邊節(jié)流滑閥結(jié)構(gòu)示意圖 第11頁/共23頁 l4 4、三種節(jié)流邊的對零狀態(tài)、三種節(jié)流邊的對零狀態(tài) 1 1）負(fù)

12、開口）負(fù)開口 （x xs s0 0）有較大的不靈敏區(qū)，較少采用有較大的不靈敏區(qū)，較少采用（圖（圖10-7a10-7a） 2 2）正開口）正開口 （x xs s0 0）工作精度較負(fù)開口高，但功率損耗大，穩(wěn)）工作精度較負(fù)開口高，但功率損耗大，穩(wěn) 定性也較差。定性也較差。（圖（圖10-7b10-7b） 3 3）零開口）零開口 （x xs s=0=0）其工作）其工作 精度最高，制造精度最高，制造 工藝性差。工藝性差。（圖（圖10-7c10-7c） 圖10-7 滑閥的不同開口形式 第12頁/共23頁 n二、射流管閥二、射流管閥 收孔收孔a a、b b，分別與液壓缸兩腔，分別與液壓缸兩腔 相通。壓力油從管

13、道進(jìn)入射流相通。壓力油從管道進(jìn)入射流 管后從錐形噴嘴射出，經(jīng)接收管后從錐形噴嘴射出，經(jīng)接收 孔進(jìn)入液壓缸兩腔。孔進(jìn)入液壓缸兩腔。 射流管偏向哪個接收孔射流管偏向哪個接收孔 ，油缸相應(yīng)的工作腔壓力提高，油缸相應(yīng)的工作腔壓力提高 ，缸體就向那個方向運動。，缸體就向那個方向運動。 射流管閥由射流管射流管閥由射流管1 1和接收板和接收板2 2組成。射流管可繞組成。射流管可繞 軸左右擺動一個不大的角度，軸左右擺動一個不大的角度，接接收板上有兩個并列的接收板上有兩個并列的接 圖10-8 射流管閥 1-射流管 2-接受器 第13頁/共23頁 n三、噴嘴擋板閥三、噴嘴擋板閥 由擋板由擋板1 1、噴嘴、噴嘴2

14、2和和3 3、固定節(jié)流小孔、固定節(jié)流小孔4 4和和5 5等元件組成。等元件組成。 擋板和兩個噴嘴之間形成兩個可變截面的節(jié)流縫隙擋板和兩個噴嘴之間形成兩個可變截面的節(jié)流縫隙1 1和和2 2 。當(dāng)擋板處于中間位置時，兩縫隙所形成的液阻相等，兩。當(dāng)擋板處于中間位置時，兩縫隙所形成的液阻相等，兩 噴嘴腔內(nèi)的油壓相等，缸不動。噴嘴腔內(nèi)的油壓相等，缸不動。 當(dāng)輸入信號使擋板向左偏擺時，當(dāng)輸入信號使擋板向左偏擺時， 可變縫隙可變縫隙1 1關(guān)小關(guān)小2 2開大開大p p1 1上升上升 p p2 2下降，缸體向左移動。當(dāng)噴嘴下降，缸體向左移動。當(dāng)噴嘴 跟隨缸體移動到擋板兩邊對稱位跟隨缸體移動到擋板兩邊對稱位 置時

15、，缸運動停止。置時，缸運動停止。 圖10-9 噴嘴擋板閥 第14頁/共23頁 電液伺服閥是電液聯(lián)合控電液伺服閥是電液聯(lián)合控 制的多級伺服元件，它能將微制的多級伺服元件，它能將微 弱的電氣輸入信號放大成大功弱的電氣輸入信號放大成大功 率的液壓能量輸出。它具有控率的液壓能量輸出。它具有控 制精度高和放大倍數(shù)大等優(yōu)點制精度高和放大倍數(shù)大等優(yōu)點 ，在液壓控制系統(tǒng)中得到廣泛，在液壓控制系統(tǒng)中得到廣泛 的應(yīng)用。在此著重介紹一種典的應(yīng)用。在此著重介紹一種典 型電液伺服閥的工作原理型電液伺服閥的工作原理 圖10-10 電液伺服閥 第15頁/共23頁 n 一、電液伺服閥的組成一、電液伺服閥的組成 由力矩馬達(dá)和液

16、壓放大器組成。由力矩馬達(dá)和液壓放大器組成。 l1.力矩馬達(dá)組成力矩馬達(dá)組成 由一對永久磁鐵由一對永久磁鐵1、導(dǎo)磁體、導(dǎo)磁體2和和 銜鐵銜鐵3、線圈、線圈5和內(nèi)部懸置擋板和內(nèi)部懸置擋板 7的的 彈簧管彈簧管6等組成等組成 。 l 2.液壓放大器組成液壓放大器組成 前置放大器前置放大器 前置放大級是一個雙噴前置放大級是一個雙噴 嘴嘴-擋板閥，它主要由擋板擋板閥，它主要由擋板7、 噴嘴噴嘴 8、節(jié)流孔、節(jié)流孔10和濾油器和濾油器11組成。組成。 l 3.功率放大級功率放大級 功率放大級主要由滑閥功率放大級主要由滑閥9和擋板下部和擋板下部 的反饋彈簧片組成。的反饋彈簧片組成。 圖10-10 電液伺服閥

17、 第16頁/共23頁 n二、電液伺服閥工作原理二、電液伺服閥工作原理 l1.1.力矩馬達(dá)工作原理力矩馬達(dá)工作原理 磁鐵把導(dǎo)磁體磁化成磁鐵把導(dǎo)磁體磁化成N N、S S極，極， 形成磁場。形成磁場。 線圈無電流時，力矩馬達(dá)無力線圈無電流時，力矩馬達(dá)無力 矩輸出，擋板處于兩噴嘴中間；當(dāng)矩輸出，擋板處于兩噴嘴中間；當(dāng) 輸入電流通過線圈使銜鐵輸入電流通過線圈使銜鐵3 3左端被左端被 磁化為磁化為N N極，右端為極，右端為S S極，銜鐵逆時極，銜鐵逆時 針偏轉(zhuǎn)。彈簧管彎曲產(chǎn)生反力，使銜鐵轉(zhuǎn)過針偏轉(zhuǎn)。彈簧管彎曲產(chǎn)生反力，使銜鐵轉(zhuǎn)過角。電流越大角。電流越大 角就越大，力矩馬達(dá)把輸入電信號轉(zhuǎn)換為力矩信號輸出。角

18、就越大，力矩馬達(dá)把輸入電信號轉(zhuǎn)換為力矩信號輸出。 圖10-10 電液伺服閥 第17頁/共23頁 壓力油經(jīng)濾油器和節(jié)壓力油經(jīng)濾油器和節(jié) 流孔流到滑閥左、右兩端流孔流到滑閥左、右兩端 油腔和兩噴嘴腔，由噴嘴油腔和兩噴嘴腔，由噴嘴 噴出，經(jīng)閥噴出，經(jīng)閥9 9中部流回油箱中部流回油箱 力矩馬達(dá)無輸出信號時，力矩馬達(dá)無輸出信號時， 擋板不動，滑閥兩端壓力相擋板不動，滑閥兩端壓力相 等。當(dāng)矩馬達(dá)有信號輸出時，擋板偏轉(zhuǎn)，兩噴嘴與擋板等。當(dāng)矩馬達(dá)有信號輸出時，擋板偏轉(zhuǎn)，兩噴嘴與擋板 之間的間隙不等，致使滑閥兩端壓力不等，推動閥芯移之間的間隙不等，致使滑閥兩端壓力不等，推動閥芯移 動。動。 l2.2.前置放大級

19、工作原理前置放大級工作原理 圖10-10 電液伺服閥 第18頁/共23頁 l3.3.功率放大級工作原理功率放大級工作原理 當(dāng)前置放大級有壓差信號使滑當(dāng)前置放大級有壓差信號使滑 閥閥芯移動時，主油路被接通?；y閥芯移動時，主油路被接通?；?閥位移后的開度正比于力矩馬達(dá)的閥位移后的開度正比于力矩馬達(dá)的 輸入電流，則閥的輸出流量和輸入輸入電流，則閥的輸出流量和輸入 電流成正比；當(dāng)輸入電流反向時，電流成正比；當(dāng)輸入電流反向時， 輸出流量也反向?；y移動同時，輸出流量也反向?；y移動同時， 擋板下端的小球亦隨同移動，使擋擋板下端的小球亦隨同移動，使擋 板彈簧片產(chǎn)生彈性反力，阻止滑閥板彈簧片產(chǎn)生彈性反力，

20、阻止滑閥 繼續(xù)移動；擋板變形又使它在兩噴嘴間的位移量減小，實現(xiàn)繼續(xù)移動；擋板變形又使它在兩噴嘴間的位移量減小，實現(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，滑了反饋。當(dāng)滑閥上的液壓作用力和擋板彈性反力平衡時，滑 閥便保持在這一開度上不再移動。閥便保持在這一開度上不再移動。 圖10-10 電液伺服閥 第19頁/共23頁 實例一實例一 機(jī)械手伸縮運動伺服系統(tǒng)機(jī)械手伸縮運動伺服系統(tǒng) 包括四個伺服系統(tǒng)，分別控制機(jī)械手的伸縮、回轉(zhuǎn)、升降和手包括四個伺服系統(tǒng)，分別控制機(jī)械手的伸縮、回轉(zhuǎn)、升降和手 腕的動作。以伸縮伺服系統(tǒng)為例，介紹其工作原理。腕的動作。以伸縮伺服系統(tǒng)為例，介紹其工作原理。 n一、組成一、組成 主要由電液伺服閥主要由電液伺服閥1 1、液壓、液壓 缸缸2 2、活塞桿帶動的機(jī)械手臂、活塞桿帶動的機(jī)械手臂3 3、 齒輪齒條機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)4 4、電位器、電位器5 5、步、步 進(jìn)電機(jī)進(jìn)電機(jī)6 6和放大器和放大器7 7等元件組成。等元件組成。 圖10-11 機(jī)械手伸縮電液伺服工作原理 圖 第20頁/共23頁 n二、工作原理二、工作原理 步進(jìn)電機(jī)將數(shù)控部分的脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角步進(jìn)電機(jī)將數(shù)控部分的脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角i i， 動觸頭偏離電位器中位，產(chǎn)生微弱電壓動觸頭偏離電位器中位，產(chǎn)生微弱電壓u u1 1，經(jīng)放大后再輸入，經(jīng)放大后再輸入 電液伺服閥電液伺服