機電一體化第4章 執(zhí)行元件及控制_第1頁
機電一體化第4章 執(zhí)行元件及控制_第2頁
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文檔簡介

1、4.3 三相異步電動機三相異步電動機4.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理4.1 執(zhí)行元件的分類執(zhí)行元件的分類 第第 4 章章 執(zhí)行元件及控制執(zhí)行元件及控制4.4 步進電動機步進電動機4.5 直線電動機直線電動機 4.7 交流伺服電機控制交流伺服電機控制4.6 直流電機的驅(qū)動控制直流電機的驅(qū)動控制4.8 電電-氣比例閥、伺服閥氣比例閥、伺服閥4.9 電電-液比例閥、伺服閥液比例閥、伺服閥 執(zhí)行元件定義:執(zhí)行元件定義: 執(zhí)行元件是根據(jù)來自控制器的控制信執(zhí)行元件是根據(jù)來自控制器的控制信息完成對受控對象的控制作用的元件,它息完成對受控對象的控制作用的元件,它將電能或流體能量轉(zhuǎn)換成機械能

2、或其他能將電能或流體能量轉(zhuǎn)換成機械能或其他能量形式。量形式。 4.1 執(zhí)行元件的分類執(zhí)行元件的分類 4.1.1 4.1.1 電動執(zhí)行元件電動執(zhí)行元件 執(zhí)行元件根據(jù)使用場合不同分為:電動執(zhí)行元件、氣動執(zhí)行元件、液壓執(zhí)行元件。 將電能轉(zhuǎn)換成機械能以實現(xiàn)往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動的電磁元件。電動執(zhí)行元件的種類:電動執(zhí)行元件的種類: 常用的有直流伺服電動機、交流伺服電動機、步進電動機、電磁制動器、繼電器等。電動執(zhí)行元件的特點:電動執(zhí)行元件的特點: 電動執(zhí)行元件具有調(diào)速范圍寬、靈敏度高、響應(yīng)速度快、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象等性能,并能長期連續(xù)可靠地工作。操作簡單,易實現(xiàn)伺服控制,長時間過載易燒毀。 4.1.2 4.1.2 氣

3、動執(zhí)行元件氣動執(zhí)行元件 將氣體能轉(zhuǎn)換成機械能以實現(xiàn)往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件。氣動元件的種類:氣動元件的種類:實現(xiàn)直線往復(fù)運動的氣動執(zhí)行元件稱為氣缸;實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動的稱為氣動馬達。 氣動元件的特點:氣動元件的特點:操作簡單,成本低;動作不夠平穩(wěn),功率小,不易小型化,難于連續(xù)伺服控制;低壓,0.50.7兆帕,輸出推力?。粔嚎s空氣清潔,結(jié)構(gòu)簡單易維護。4.1.3 4.1.3 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 液壓執(zhí)行元件是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能以實現(xiàn)往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件。液壓執(zhí)行元件的種類:液壓執(zhí)行元件的種類: 液壓執(zhí)行元件分為液壓缸、擺動液壓馬達和旋轉(zhuǎn)液壓馬達三類。液壓執(zhí)行元件的特點:液壓執(zhí)行元件

4、的特點:中高壓力,輸出力巨大;功率密度很大,機械剛性好,動態(tài)響應(yīng)快;制造工藝復(fù)雜、維護困難。功率大,動作平穩(wěn),易實現(xiàn)伺服控制;難于小型化,易泄漏污染。 4.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理 任何電機的工作原理都是建立在電磁力和電磁感應(yīng)這個基礎(chǔ)上的,直流電機也是如此。 圖4.1 直流發(fā)電機的工作原理 圖4.2 直流電動機的工作原理直流電機的發(fā)展過程:直流電機的發(fā)展過程:永磁定子他勵定子稀土高強度永磁定子 圖圖 直流電機轉(zhuǎn)子鐵芯 工業(yè)用直流伺服電機工業(yè)用直流伺服電機直流伺服電機結(jié)構(gòu)特點:直流伺服電機結(jié)構(gòu)特點: 大起動力矩大起動力矩 轉(zhuǎn)子是光滑無槽鐵心,線圈是用絕緣粘合劑貼在鐵心表面

5、。轉(zhuǎn)子是光滑無槽鐵心,線圈是用絕緣粘合劑貼在鐵心表面。 小慣量轉(zhuǎn)子小慣量轉(zhuǎn)子 減小轉(zhuǎn)子鐵心直徑,增加鐵心長度;也采用空心轉(zhuǎn)子鐵心。減小轉(zhuǎn)子鐵心直徑,增加鐵心長度;也采用空心轉(zhuǎn)子鐵心。保證直流伺服電機起停的即時性。保證直流伺服電機起停的即時性。 改進結(jié)構(gòu)使其具有良好的線性伺服性能。改進結(jié)構(gòu)使其具有良好的線性伺服性能。4.3 三相異步電動機三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生原理永磁式同步電機工作原理永磁式同步電機工作原理交流伺服電機交流伺服電機(永磁式同步電機永磁式同步電機+光電編碼器光電編碼器)4.4 步進電動機步進電動機 三相兩極步進電機 步進電動機是一種將電脈沖信號變

6、換成相應(yīng)的角位移或直線位移的機電執(zhí)行元件,每當(dāng)輸入一個電脈沖時,它便轉(zhuǎn)過一個固定的角度,這個角度稱為步距角,簡稱為步距。三相三拍工作方式: 正向旋轉(zhuǎn)ABCA步距角60 反向旋轉(zhuǎn)ACBA 三相六拍工作方式: 正向旋轉(zhuǎn)AABBBCCCAA步距角30 反向旋轉(zhuǎn)AACCCBBBAA圖4.6 三相四極反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)示意圖(a) A相通電 (b) B相通電 (c) C相通電圖4.7 單三拍通電方式時轉(zhuǎn)子的位置三相三拍工作方式:三相三拍工作方式:正向旋轉(zhuǎn)ABCA步距角30反向旋轉(zhuǎn)ACBA (a) A相通電 (b) A、B相通電 (c) C相通電 (d) B、C相通電 圖4.8 步進電動機通電方式三相

7、六拍工作方式:三相六拍工作方式:正向旋轉(zhuǎn)AABBBCCCAA步距角15反向旋轉(zhuǎn)AACCCBBBAA4.5 直線電動機直線電動機 直線電動機:是一種不需要中間轉(zhuǎn)換裝置,而能直直線電動機:是一種不需要中間轉(zhuǎn)換裝置,而能直接作直線運動的電動機械。接作直線運動的電動機械。直線電動機種類:直線電動機種類:直線感應(yīng)電動機直線感應(yīng)電動機、直線直流電動機直線直流電動機、直線步進電動機直線步進電動機。 直線電動機傳動優(yōu)點:直線電動機傳動優(yōu)點:1)精度高。精度高。直線電動機由于不需要中間傳動機械,因而使整個機械得到簡化,提高了精度,減少了振動和噪聲。2)快速響應(yīng)。快速響應(yīng)。用直線電動機驅(qū)動時,由于不存在中間傳動機

8、構(gòu)的慣量和阻力矩的影響,因而加速和減速時間短,可實現(xiàn)快速啟動和正反向運行。3)可靠性高??煽啃愿?。儀表用的直線電動機,可以省去電刷和換向器等易損零件,提高可靠性,延長使用壽命。4)裝配靈活性大。裝配靈活性大。往往可將電動機和其它機件合成一體。 圖4.-9 直線感應(yīng)電機的形成 直線感應(yīng)電動機可以看作是由普通的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電動機直接演變而來的。直線感應(yīng)電動機可以看作是由普通的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電動機直接演變而來的。圖圖4-9 a表示一臺旋轉(zhuǎn)的感應(yīng)電動機,設(shè)想將它表示一臺旋轉(zhuǎn)的感應(yīng)電動機,設(shè)想將它沿徑向剖開,并將定、轉(zhuǎn)子沿徑向剖開,并將定、轉(zhuǎn)子沿圓周方向展成直線沿圓周方向展成直線,如圖,如圖4-9 b,這就得到了

9、最簡單的平板型直線感應(yīng)電,這就得到了最簡單的平板型直線感應(yīng)電動機。動機。 由定子演變而來的一側(cè)稱作初級,由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱作次級。由定子演變而來的一側(cè)稱作初級,由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱作次級。直線電動機的運動方式可以是固定初級,讓次級運動,此稱為動次級;相直線電動機的運動方式可以是固定初級,讓次級運動,此稱為動次級;相反,也可以固定次級而讓初級運動,則稱為動初級。反,也可以固定次級而讓初級運動,則稱為動初級。 4.5.1 直線感應(yīng)電動機直線感應(yīng)電動機 圖4-10 直線感應(yīng)電機的工作原理行波磁場行波磁場:當(dāng)初級的多相繞組中通入多相電流后,會產(chǎn)生一個氣隙基波磁場,但是這個磁場的磁通密度波B是直線

10、移動的,故稱為行波磁場。同步速度同步速度:行波的移動速度與旋轉(zhuǎn)磁場在定子內(nèi)圓表面上的線速度是一樣的,稱為同步速度。切向電磁力切向電磁力:在行波磁場切割下,次級導(dǎo)條將產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流。所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場相互作用,便產(chǎn)生切向電磁力。如果初級是固定不動的。那末次級就順著行波磁場運動的方向作直線運動。滑差率:滑差率: ssvvvsa) 短初級 b) 短次級圖4-11 平板型直線感應(yīng)電動機圖4-12 雙邊型直線感應(yīng)電動機 U型直線電機 平板直線電機 圖4-13 管型直線感應(yīng)電動機的形成 4.5.2 直線直流電動機直線直流電動機直線直流電動機類型:直線直流電動機類型:永磁式:功率小、體積小電磁式:

11、功率大、體積大圖4-14 永磁式直線直流電動機 a) 單極 b) 兩極1電樞繞組 2極靴 3勵磁繞組 4電樞鐵心 5非磁性端板 圖4-15 電磁式直線直流電動機4.5.3 直線步進電動機直線步進電動機特點直線步進電動機特點: 直接驅(qū)動、容易控制、定位精確等優(yōu)點。直線步進電動機種類直線步進電動機種類:反應(yīng)式、永磁式。 圖4-16 永磁直線步進電動機工作原理 圖4-16 永磁直線步進電動機工作原理4.6 直流電機的驅(qū)動控制直流電機的驅(qū)動控制 直流電機的驅(qū)動控制直流電機的驅(qū)動控制包括控制電路控制電路、驅(qū)動電路驅(qū)動電路和接接口電路口電路三個部分。目前,直流電機的驅(qū)動多采用開關(guān)型開關(guān)型PWM驅(qū)動控制驅(qū)動

12、控制方式,弱電控制電路和強電驅(qū)動電路之間也相應(yīng)采用開關(guān)型光電隔離開關(guān)型光電隔離方式接口連接。 4.6.1 開關(guān)型功率接口電路開關(guān)型功率接口電路 光電隔離技術(shù)晶閘管接口繼電器輸出接口 固態(tài)繼電器接口 大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口 由于一般計算機控制系統(tǒng)的接口芯片大都采用TTL電平,不能直接驅(qū)動發(fā)光二極管,通常在它們之間加一級驅(qū)動器,如7406和7407等。 需要注意,光電耦合器的輸入、輸出端兩個電源必須單獨供電,如圖4-17所示。否則,如果使用同一電源 (或共地的兩個電源),外部干擾信號可能通過電源串到系統(tǒng)申來,如圖4-18所示,這樣就失去了隔離的意義。 圖4-17 正確的光電隔離 圖4-18 不正確

13、的光電隔離1.光電隔離技術(shù)2.晶閘管接口 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Apr-2011 Sheet of File:E:教學(xué)文件機電一體化教材機電一體化課程2010機制07教案MyDesign.ddbDrawn By:R1RL220V ACSCR1234R2VCC控制信號圖4-19 控制電路與單向晶閘管接口電路晶閘管晶閘管:是一種大功率電器元件,也稱可控硅。晶閘管特點晶閘管特點:體積小、效率高、壽命長等優(yōu)點,在計算機自動控制系統(tǒng)中,可作為大功率驅(qū)動器件,實現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。 3. 繼電器輸出接口繼電器特點繼電

14、器特點:接觸電阻小、流過電流大、耐高壓;動作可靠性和反應(yīng)速度不及晶閘管。 繼電器種類繼電器種類:電壓線圈、電流線圈。 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Apr-2011 Sheet of File:E:教學(xué)文件機電一體化教材機電一體化課程2010機制07教案MyDesign.ddbDrawn By:R11K1KVCC控制信號K?220V ACUCUCC圖4-20 繼電器接口電路4.4.固態(tài)繼電器接口固態(tài)繼電器接口 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器 (Solid State Relay): 簡稱SSR,是用晶體管或晶閘管代替常規(guī)繼電器的觸點

15、開關(guān),而在前級中與光電隔離器融為一體。固態(tài)繼電器種類固態(tài)繼電器種類:直流型固態(tài)繼電器、交流型固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器特點固態(tài)繼電器特點: 輸入控制電流小、輸出無觸點、體積小、重量輕、無機械噪聲、無抖動和回跳、開關(guān)速度快、工作可靠。工業(yè)用直流固態(tài)繼電器工業(yè)用直流固態(tài)繼電器 圖4-22 步進電機驅(qū)動接口電路圖 5.大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口場效應(yīng)管特點場效應(yīng)管特點:輸入阻抗高,關(guān)斷漏電流小、響應(yīng)速度快,在計算機開關(guān)量輸出控制中也常作為開關(guān)元件使用。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Apr-2011 Sheet of File:E:教學(xué)文

16、件機電一體化教材機電一體化課程2010機制07教案MyDesign.ddbDrawn By: GDS圖4-23 N型大功率場效應(yīng)管符號及元件G:控制柵極,D:漏極,S:源極。當(dāng)G為高電平時,源極與漏極導(dǎo)通,允許電流通過。否則,場效應(yīng)管關(guān)斷。 4.6.2 4.6.2 直流電機直流電機PWMPWM驅(qū)動方式驅(qū)動方式(PULSE WIDTH MODULATE)1.PWM功率驅(qū)動接口工作原理 圖4-25 PWM功率驅(qū)動接口組成框圖123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:29-Mar-2011Sheet of File:H:機電一體化教材機電一體化

17、課程2010機制07教案MyDesign.ddbDrawn By:U1=0VUTU1+UTUS0V0V0V0VU10VUTU1+UTUS0V0V0V0VU10VUTU1+UTUS0V0V0V0VU10VUTU1+UTUS0V0V0V0VU10VUTU1+UTUS0V0V0V0V (a) (b) (c)圖4-28 單極性PWM脈寬調(diào)制波形123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Mar-2011Sheet of File:E:教學(xué)文件機電一體化教材機電一體化課程2010機制07教案MyDesign.ddbDrawn By:D1 D1

18、DC2 A-+ DC MOTORD2 D2 DC1 V1 V2 (a) (b) 圖4-29 功率放大電路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Mar-2011Sheet of File:E:教學(xué)文件機電一體化教材機電一體化課程2010機制07教案MyDesign.ddbDrawn By:A-+ DC MOTORQ1 D1 DC V12功率放大電路 功率放大器是PWM功率接口的主電路,分為單極性和雙極性兩種。 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Mar-2011S

19、heet of File:E:教學(xué)文件機電一體化教材機電一體化課程2010機制07教案MyDesign.ddbDrawn By:Q5 Q4 Q6 Q3 Q1 Q2 D1 D2 D3 D4 R55.1KR65.1KR21KR31KR41KR11KA-+ DC MOTORDC V1 V2 V3 V4圖4-30 H橋功率放大電路基于DC SSR的H型功率放大電路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:24-Nov-2011Sheet of File:E:教學(xué)文件機電一體化課程2011機制08教案AVR128參考電路MyDesign.ddbDr

20、awn By:DC SSR1 DC SSR2 DC SSR3 DC SSR4 A-+DC MOTORD1 D2 D4 D3 R1330R2330R3330R4330VCCVCCVCCVCCDCDCGNDQ3Q4Q2Q1互鎖保護的基于DC SSR的H型功率放大電路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:24-Nov-2011Sheet of File:E:教學(xué)文件機電一體化課程2011機制08教案AVR128參考電路MyDesign.ddbDrawn By:DC SSR1 DC SSR2 DC SSR3 DC SSR4 A-+DC MOT

21、ORD1 D2 D4 D3 R1330R2330R3330R4330VCCVCCVCCVCCDCDCGND/CCW/CW/CCW/CWU1XORU2U3 /CW/CCWCW(H:正轉(zhuǎn))CCW(H:反轉(zhuǎn))4.6.3 IR2130S4.6.3 IR2130S三相驅(qū)動控制集成芯片三相驅(qū)動控制集成芯片 圖4-31 PWM直流伺服系統(tǒng)驅(qū)動電路原理圖123456ABCD654321DCBAT itleNum berR evisionSizeBDate:22-Nov-2011Sheet of File:E :教 學(xué) 文 件 機 電 一 體 化 教 材 機 電 一 體 化 課 程 2010機 制 07教 案

22、M yDesign.ddbDrawn B y:T 1 T 2 T 6 T 4 T 3 T 5 R i0.1DCR 2100R 4100R 6100R 5100R 3100R 1100Q5VS3Q3VS2Q1VS1Q2Q4Q6UVWQ1Q3Q5Q2Q4Q6HIN12HIN23HIN34L IN15L IN26L IN37FL T8IT R IP9C AO10C A-11Vso13L O314L O215L O116NC17Vs318HO319Vb320NC21Vs222HO223Vb224NC25Vs126HO127Vb12815V1M GND12U1IR 2130S+15VVb1Vb2Vb3V

23、s1Vs2Vs3PW M 1PW M 3PW M 5PW M 2PW M 4PW M 6IvVs1Vs2Vs3Vb1Vb2Vb3D1D2D3 +15V+C 14.7u+C 24.7u+C 34.7u4.7 4.7 交流伺服電機控制交流伺服電機控制交流伺服系統(tǒng)優(yōu)點:交流伺服系統(tǒng)優(yōu)點: 1) 無電刷和換向器,因此工作可靠,對維護和保養(yǎng)要求低。 2) 定子繞組散熱比較方便。 3) 慣量小,易于提高系統(tǒng)的快速性。 4) 適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。 5) 同功率下有較小的體積和重量。 1.1.位置控制方式位置控制方式 指令脈沖(PULS)、指令符號(SIGN)、清除脈沖(CLR)。 2.2.速度控制方式

24、速度控制方式 模擬電壓信號(-5V+5V)到速度信號輸入端就可以控制交流伺服電機的速度。3.3.扭矩控制方式扭矩控制方式 模擬電壓信號(-5V+5V)到扭矩信號輸入端就可以控制交流伺服電機的扭矩。 (a)控制信號連接方式 (b)控制信號波形 圖4-32 交流伺服驅(qū)動器位置控制方式圖4-33 交流伺服驅(qū)動器速度控制方式圖4-34 交流伺服驅(qū)動器扭矩控制方式第第1 章章 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計緒論機電一體化系統(tǒng)設(shè)計緒論4.8 電電-氣比例閥、伺服閥氣比例閥、伺服閥電電-氣比例閥和伺服閥種類:氣比例閥和伺服閥種類:壓力式比例/伺服閥、流量式比例/伺服閥。壓力式比例壓力式比例/伺服閥:伺服閥:將輸給的電信

25、號線性地轉(zhuǎn)換為氣體壓力;流量式比例流量式比例/伺服閥:伺服閥:將輸給的電信號轉(zhuǎn)換為氣體流量。4.8.1滑閥式電氣方向比例閥 流量式四通或五通比例控制閥可以控制氣動執(zhí)行元件在兩個方向上的運動速度,這類閥也稱方向比例閥, 直流比例電磁鐵1、閥芯2、閥套3、閥體4、位移傳感器5和控制放大器6 圖4-35 方向比例控制閥結(jié)構(gòu)控制放大器的主要作用是:1) 將位移傳感器的輸出信號進行放大;2) 比較指令信號Ue和位移反饋信號Uf,得到兩者的差值U;3) 將U放大,轉(zhuǎn)換為電流信號I輸出。此外,為了改善比例閥的性能,控制放大器含有對反饋信號Uf和電壓差U的處理環(huán)節(jié)。比如狀態(tài)反饋控制和PID調(diào)節(jié)等。4.8.2

26、滑閥式二級方向伺閥滑閥式二級方向伺閥動圈式二級方向伺服閥動圈式二級方向伺服閥:主要由動圈式力馬達、噴嘴擋板式氣動放大器、滑閥式氣動放大器、反饋彈簧等組成。噴嘴檔板氣動放大器做前置級前置級,滑閥式氣動放大器做功功率級率級。圖4-36 動圈式二級方向伺服閥4.8.3 4.8.3 動圈式壓力伺服閥動圈式壓力伺服閥 動圈式力馬達1、噴嘴2、擋板3、固定節(jié)流口4、閥芯5、閥體6、復(fù)位彈簧7、租尼孔8 圖4-37是一種壓力伺服閥壓力伺服閥壓力伺服閥:將電信號成比例地轉(zhuǎn)換為氣體壓力輸出。 (a)一個周期的脈沖波 (b)調(diào)制量與平均輸出關(guān)系 圖4-39 一個周期的脈沖波及調(diào)制量 與平均輸出的關(guān)系4.8.4 4

27、.8.4 脈寬調(diào)制伺服閥脈寬調(diào)制伺服閥 脈寬調(diào)制氣動伺服閥脈寬調(diào)制氣動伺服閥: 一種數(shù)字式伺服控制,采用的控制閥是開關(guān)式氣動電磁閥,與模擬式伺服閥不同。 脈 寬 調(diào) 制 器 數(shù) 字 放 大 器 氣 動 執(zhí) 行 元 件 氣 動 電 磁 閥 檢 測 及 變 換 元 件負 載脈 寬 調(diào) 制 伺 服 系 統(tǒng) 方 塊 圖一個周期的脈沖波;調(diào)制量與平均輸出關(guān)系。圖4-38 脈寬調(diào)制伺服系統(tǒng)方塊圖1-電磁鐵;2-銜鐵;3-閥芯;4-閥體;5-反饋彈簧;6-氣缸。圖4-40 滑閥式脈寬調(diào)制伺服閥的結(jié)構(gòu)原理圖該系統(tǒng)可以根據(jù)輸入的電信號使氣缸活塞在任意位置定位。4.8.5 電電氣比例伺服系統(tǒng)的應(yīng)用實例氣比例伺服系

28、統(tǒng)的應(yīng)用實例(柔性定位伺服氣缸、位置伺服控制系統(tǒng) )控制閥伺服閥 氣缸位移傳感器 柔性定位伺服氣缸原理圖 (a)系統(tǒng)原理圖;(b)系統(tǒng)方塊圖1、2-氣缸;3-位移傳感器;4-控制放大器(a)系統(tǒng)原理圖(b)系統(tǒng)方塊圖1、2氣缸;3位移傳感器;4-控制放大器 圖4-41 柔性定位伺服氣缸原理圖4.9 電電-液比例閥、伺服閥液比例閥、伺服閥 4.9.1 電液伺服閥電液伺服閥:電液伺服閥: 由電氣機械轉(zhuǎn)換器和液壓放大器兩部分組成。閥的輸入為小功率電流信號,輸出為大功率的液壓信號。 圖4-42 電液伺服閥的基本構(gòu)成永久磁鐵1、導(dǎo)磁體2、銜鐵3、控制線圈4和彈簧管5 圖4-43 QDY電液伺服閥 無電流

29、信號輸入時,永久磁鐵1在a、b、c、d四個氣隙中形成的磁通g是相同的,銜鐵3由彈簧管5支撐在上、下導(dǎo)磁體2的中間位置,此時擋板9處于兩個噴嘴6的中間,控制壓力p1P=p2P,滑閥7在反饋桿10小球的約束下也處于中位置。當(dāng)輸入控制電流信號時,控制線圈4便產(chǎn)生相應(yīng)的控制磁通c,在圖2-43所示情況下,氣隙b、c中c與g方向相同,而a、d中c與g方向相反,致使b、c中的合成磁通大于a、d中的合成磁通,于是在銜鐵上產(chǎn)生一個逆時針方向的磁力矩,使其繞彈簧管中心逆時針偏轉(zhuǎn),使擋極向右偏移,結(jié)果使控制壓力p2P大于p1P,推動滑閥左移,同時使反饋桿產(chǎn)生彈性變形,又對銜鐵擋板組伴形成一個反向力矩,當(dāng)作用在銜鐵

30、擋板組件上的磁力矩、彈簧管阻力矩、反饋桿反力矩相平衡時,滑閥便停在一個平衡位置上,輸出相應(yīng)流量。在閥的負載壓力一定時,輸出流量大小決定于輸入控制電流大小,輸出流量的方向亦由輸入控制電流方向決定。 由于滑閥的位置是通過反饋桿的變形力反饋到銜鐵上使諸力平衡所決定的,所以也稱為力反饋式電液伺服閥。又因為采用兩級液壓放大,故又稱為力反饋兩級電液伺服閥。8是固定節(jié)流孔。3-導(dǎo)磁體,4-控制線圈,5-銜鐵,6-彈簧管,7-擋板,8-噴嘴,9-反饋桿,10-閥芯,11-固定節(jié)流孔,12-蓋,13-濾油器。 圖4-44 工業(yè)伺服閥圖4-45 帶電反饋的電液伺服閥 功率級滑閥閥芯4位置由位移傳感器8檢測,由集成電路5向傳感器提供激磁電壓。并調(diào)

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