第 9 章 液壓伺服控制簡介課件

第9章液壓伺服控制簡介9.1液壓伺服系統(tǒng)的工作原理9.2液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用舉例本章小結(jié)思考與練習(xí)第9章液壓伺服控制簡介9.1液壓伺服系統(tǒng)的工作原理

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

(1)了解液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點。

(2)了解幾種常用的液壓伺服系統(tǒng)。

液壓伺服系統(tǒng)是在液壓傳動和自動控制理論的基礎(chǔ)上建立起來的一種液壓自動控制系統(tǒng)。液壓伺服系統(tǒng)又稱隨機系統(tǒng)或跟蹤系統(tǒng)，也是一種功率放大裝置。在這種系統(tǒng)中，執(zhí)

行元件能以一定的精度自動地按照輸入信號的變化規(guī)律動作。液壓伺服系統(tǒng)除了具有液壓傳動的各種優(yōu)點外，還有響應(yīng)快、慣性小、系統(tǒng)剛性大、伺服精度高等特點，所以得到廣泛應(yīng)用。

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

(1)了解液壓伺服系統(tǒng)的工作原

9.1液壓伺服系統(tǒng)的工作原理

9.1.1液壓伺服控制原理圖9.1所示為一種簡單的液壓傳動系統(tǒng)，當(dāng)給閥芯輸入位移xi

時，滑閥移動一個開口量xv

，此時壓力油進入無桿腔，推動缸體向右運動，即有一輸出位移xo

。它與輸入位移xi大小無直接關(guān)系，而與液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。

9.1液壓伺服系統(tǒng)的工作原理

9.1.1液壓圖9.1液壓傳動系統(tǒng)圖9.1液壓傳動系統(tǒng)

若將上述滑閥和液壓缸組合成一個整體，上述系統(tǒng)就變成了一個簡單的液壓伺服系統(tǒng)，如圖9.2所示。如果控制滑閥處于中間位置而沒有信號輸入，即xi

=0，閥芯凸肩正好堵住液壓缸兩個油口，缸體不動，系統(tǒng)的輸出量xo

=0，負載停止不動，處于靜止平衡狀態(tài)。若給控制滑閥輸入一個向右的位移xi

，閥芯偏離其中間位置，液壓缸進出油路同時打開，閥相應(yīng)開口量xv

=xi

，壓力油經(jīng)過節(jié)流口進入液壓缸的無桿腔，而液壓缸有桿腔的油通過另一個節(jié)流口回油，液壓缸產(chǎn)生一個向右的位移xo

，由于控制滑閥閥體和液壓缸缸體連在一起，成為一個整體，隨著輸出量xo的增加，滑閥的開口量xv逐漸減小，當(dāng)xo增加到xi時，開口量xv

=0，油路關(guān)閉，液壓缸停止運動，負載停止在一個新的平衡位置。如果繼續(xù)給控制滑閥向右的輸入信號xi

，液壓缸就會跟隨這個信號繼續(xù)向右運動。反之，若給控制滑閥輸入一個向左位移的輸入信號，則液壓缸就會跟隨這個信號向左運動。

若將上述滑閥和液壓缸組合成一個整體，上述系統(tǒng)就變成了一圖9.2液壓伺服系統(tǒng)圖9.2液壓伺服系統(tǒng)

由此可以看出，伺服系統(tǒng)與一般的液壓傳動系統(tǒng)不同，控制閥的閥體與液壓缸的缸體實現(xiàn)剛性連接成為一個整體，因而，兩者必然同步運動?；y移動多少距離，液壓缸也移動多少距離;滑閥移動的速度快，液壓缸移動速度也快;只要給控制滑閥以某一規(guī)律的輸入信號，則執(zhí)行元件就自動、準確地跟隨控制滑閥運動。所以，只要有信號輸入，使控制滑閥的閥芯與閥體產(chǎn)生相對位移，即所謂的位置誤差，引起系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)和執(zhí)行環(huán)節(jié)的失調(diào)，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，使執(zhí)行環(huán)節(jié)跟隨輸入信號產(chǎn)生相應(yīng)的運動，反饋機構(gòu)又力圖消除誤差。一旦輸入信號停止，由于反饋作用，系統(tǒng)誤差消除，液壓系統(tǒng)在新的位置平衡，這就是液壓伺服系統(tǒng)的工作原理。

由此可以看出，伺服系統(tǒng)與一般的液壓傳動系統(tǒng)不同，控制閥

在液壓伺服系統(tǒng)中，一般稱控制元件(控制滑閥)為控制環(huán)節(jié)或輸入環(huán)節(jié)，加給控制元件的信號稱為輸入信號，輸入信號的大小稱為輸入量。伺服液壓缸產(chǎn)生的位移變化量稱為輸出量。液壓伺服系統(tǒng)的基本工作原理可用圖9.3所示的方框圖表示。

在液壓伺服系統(tǒng)中，一般稱控制元件(控制滑閥)為控制環(huán)節(jié)圖9.3液壓伺服系統(tǒng)工作原理方框圖圖9.3液壓伺服系統(tǒng)工作原理方框圖

9.1.2液壓伺服控制系統(tǒng)的基本特點

液壓伺服控制系統(tǒng)的基本特點如下:

(1)液壓伺服系統(tǒng)是一個自動位置跟隨系統(tǒng)，輸出量能夠自動地跟隨輸入量的變化規(guī)律而發(fā)生變化。

9.1.2液壓伺服控制系統(tǒng)的基本特點

液壓伺服

(2)液壓伺服系統(tǒng)是一個負反饋系統(tǒng)。當(dāng)閥芯向右移動一定距離時，液壓缸體隨著向右移動，控制滑閥的閥體也一道向右運動，使滑閥閥芯和閥體的相對位置始終保持一段很小的距離。如果停止輸入信號，閥芯與閥體的相對位置恢復(fù)到初始狀態(tài)，使液壓缸停止運動，這種作用稱為負反饋。因為反饋是由于缸體和閥體的剛性連接而完成的。負反饋的結(jié)

果，總是使輸入信號變小以至于消除。如果沒有負反饋，只要控制閥的控制口有一個輸入位移，液壓缸就以一定的速度運動，一直走完缸的全部行程為止。所以說反饋環(huán)節(jié)是液壓

伺服系統(tǒng)中必不可少的組成部分。

(2)液壓伺服系統(tǒng)是一個負反饋系統(tǒng)。當(dāng)閥芯向右移動一

(3)液壓伺服系統(tǒng)是一個功率或力的放大系統(tǒng)。移動滑閥所需信號功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率是由液壓缸的壓力油的流量和壓力決定的，可以很大，輸出力比輸入力大幾百

倍甚至數(shù)千倍。

(4)液壓伺服系統(tǒng)是一個誤差系統(tǒng)。液壓缸位移xo和閥芯位移xi

之間不存在偏差(即當(dāng)控制滑閥處于零位)時，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。由此可見，欲使系統(tǒng)有輸出信號，首先必須保證控制滑閥具有一個開口量，即xv

=xi-xo

≠0。系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間存在偏差是液壓伺服系統(tǒng)工作的必要條件，也就是說沒有誤差，伺服系統(tǒng)就不工作而處于靜止?fàn)顟B(tài)。

(3)液壓伺服系統(tǒng)是一個功率或力的放大系統(tǒng)。移動滑閥

9.2液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用舉例

在機械設(shè)備中廣泛使用液壓伺服系統(tǒng)，下面分別介紹車床液壓仿形刀架、汽車轉(zhuǎn)向液壓助力器和機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)，它們分別代表不同類型的液壓伺服系統(tǒng)。

9.2液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用舉例

在機械設(shè)備中廣泛使用

9.2.1車床液壓仿形刀架伺服系統(tǒng)

圖9.4所示為車床液壓仿形刀架的工作原理圖。仿形刀架主要由伺服閥、液壓缸和反饋機構(gòu)三部分組成。液壓仿形刀架傾斜安裝在車床溜板5的上面，工作時隨溜板縱向移動。

樣板12安裝在床身后側(cè)支架上固定不動。仿形刀架液壓缸的活塞桿固定在刀架3的底座上，缸體6、閥體7和刀架連成一體，可在刀架底座的導(dǎo)軌上沿液壓缸軸向移動?；y閥芯10在彈簧的作用下通過桿9使杠桿8的觸銷11緊壓在樣板上。利用仿形刀架可以依照樣件的形狀自動加工出多臺肩的軸類零件或曲線輪廓的旋轉(zhuǎn)表面，從而大大提高勞動生產(chǎn)率并減輕勞動強度。

9.2.1車床液壓仿形刀架伺服系統(tǒng)

圖9.4圖9.4車床液壓仿形刀架的工作原理圖圖9.4車床液壓仿形刀架的工作原理圖

車削圓柱面時，溜板5沿床身導(dǎo)軌4縱向移動。杠桿觸銷11在樣板的圓柱段內(nèi)水平滑動，滑閥閥口不打開，刀架只能隨溜板一起縱向移動，刀架在工件1上車出AB段圓柱面。車圓錐面時，觸銷沿樣板的圓錐段滑動，使杠桿向上偏擺，從而帶動閥芯上移，打開閥口，壓力油進入液壓缸上腔，推動缸體連同閥體和刀架軸向后退。閥體后退又逐漸使閥口關(guān)小，直至關(guān)閉為止。在溜板不斷地作縱向運動的同時，觸銷在樣板的圓錐段上不斷抬起，刀架也就不斷地作軸向后退運動，此兩運動的合成就使刀具在工件上車出BC段圓錐面。其他曲面形狀或凸肩也都是這樣合成切削來形成的。如圖9.5所示，圖中v1

、v2

和v

分別表示溜板帶動刀架的縱向運動速度、刀具沿液壓缸軸向的運動速度和刀具的實際合成速度。

車削圓柱面時，溜板5沿床身導(dǎo)軌4縱向移動。杠桿圖9.5進給運動合成示意圖圖9.5進給運動合成示意圖

從仿形刀架的工作過程可以看出，刀架液壓缸是以一定的仿形精度按著觸銷輸入位移信號的變化規(guī)律而動作的，所以說仿形刀架液壓系統(tǒng)是液壓伺服系統(tǒng)。

從仿形刀架的工作過程可以看出，刀架液壓缸是以一定的仿形

9.2.2汽車轉(zhuǎn)向液壓助力器

為了減輕司機的體力勞動，大型載重卡車廣泛采用液壓助力器，這種液壓助力器也是一種位置控制的機液伺服機構(gòu)。圖9.6所示是轉(zhuǎn)向液壓助力器的工作原理圖，它主要由液壓缸和控制滑閥兩部分組成。液壓缸活塞1的右端通過鉸鏈固定在汽車底盤上；液壓缸缸體2和控制滑閥閥體連在一起形成負反饋，由方向盤5通過擺桿4控制滑閥閥芯3的移動。

9.2.2汽車轉(zhuǎn)向液壓助力器

為了減輕司機的體圖9.6轉(zhuǎn)向液壓助力器的工作原理圖圖9.6轉(zhuǎn)向液壓助力器的工作原理圖

當(dāng)缸體2前后移動時，通過轉(zhuǎn)向連桿機構(gòu)6等控制車輪偏轉(zhuǎn)，從而操縱汽車轉(zhuǎn)向。當(dāng)閥芯3處于圖示位置時，各閥口關(guān)閉，缸體2固定不動，汽車保持直線運動。由于控制滑閥采用負開口(閥芯與閥口處于中間對稱位置時，閥芯與閥口有重疊遮蓋量)的形式，故可以防止引起不必要的擾動。若逆時針方向轉(zhuǎn)動方向盤，通過擺桿4帶動閥芯3向后移動時，壓力p1

減小，壓力p2

增大，使液壓缸缸體向后移動，轉(zhuǎn)向機構(gòu)6向逆時針方向擺動，使車輪向左偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)向左轉(zhuǎn)向;反之，缸體若向前移動，轉(zhuǎn)向連桿機構(gòu)向順時針方向擺動，使車輪向右偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)向右轉(zhuǎn)彎。

當(dāng)缸體2前后移動時，通過轉(zhuǎn)向連桿機構(gòu)6等控制車

缸體前進或后退時，控制閥閥體同時前進或后退，即實現(xiàn)剛性負反饋，使閥芯和閥體重新恢復(fù)到平衡位置，因此保持了車輪偏轉(zhuǎn)角度不變。

為了使駕駛員在操縱方向盤時能感覺到路面的好壞，在控制滑閥兩端增加兩個油腔，見圖9.6，油腔分別與液壓缸前后腔相通，這時移動控制閥芯時所需的力就和液壓缸的兩

腔壓力差(Δp=p1-p2

)成正比，因而具有真實感。

缸體前進或后退時，控制閥閥體同時前進或后退，即實現(xiàn)剛性

9.2.3機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)

一般機械手能實現(xiàn)機械手的伸縮、回轉(zhuǎn)、升降和手腕的動作，每一個動作都是由液壓伺服系統(tǒng)驅(qū)動的。由于每個液壓伺服系統(tǒng)的原理均相同，現(xiàn)僅以伸縮伺服系統(tǒng)為例，介紹它的工作原理。

9.2.3機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)

一般機械手能

圖9.7所示是機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)原理圖。它主要由電液伺服閥1、液壓缸2、活塞桿帶動的機械手手臂3、齒輪齒條機構(gòu)4、電位器5、步進電機6和放大器7等元件組成。當(dāng)電位器的觸頭處于中位時，觸頭上沒有電壓輸出。當(dāng)它偏離這個位置時，由于產(chǎn)生了偏差就會輸出相應(yīng)的電壓。電位器產(chǎn)生的微弱電壓，經(jīng)放大器放大后對電液伺服閥進行控制。電位器的觸頭由步進電機帶動旋轉(zhuǎn)，步進電機的轉(zhuǎn)角位移和轉(zhuǎn)角速度由數(shù)字控制裝置發(fā)出的脈沖數(shù)和脈沖頻率控制；齒條固定在機械手手臂上，電位器固定在齒輪上，所以當(dāng)手臂帶動齒輪轉(zhuǎn)動時，電位器同齒輪一起轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)負反饋。

圖9.7所示是機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)原理圖。它主要圖9.7機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)原理圖圖9.7機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)原理圖

機械手伺服系統(tǒng)的工作原理如下：

由數(shù)字控制裝置發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，使步進電機帶動電位器5的動觸頭轉(zhuǎn)過一定的角度

θi

(假定為順時針方向)，動觸頭偏離電位器中位，產(chǎn)生微弱的電壓u1

，經(jīng)放大器7放大成u2

后輸入電液伺服閥1的控制線圈，使伺服閥產(chǎn)生一定的開口量。這時壓力油經(jīng)滑閥開口進入液壓缸的左腔，推動活塞連同機械手臂一起向右移動xv

，液壓缸右腔的油經(jīng)伺服閥流回油箱。

機械手伺服系統(tǒng)的工作原理如下：

由數(shù)字控制裝置發(fā)出

由于電位器齒輪和機械手手臂上齒條相嚙合，手臂向右移動時，電位器隨著作順時針方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)電位器轉(zhuǎn)過θi角，電位器的中位和觸頭重合時，偏差為零，則動觸頭輸出電壓為零，電液伺服閥失去信號，閥口關(guān)閉，手臂停止移動。手臂移動的行程決定于脈沖數(shù)量，速度決定于脈沖頻率。當(dāng)數(shù)字控制裝置發(fā)出反向脈沖時，步進電機逆時針方向轉(zhuǎn)動，手臂縮回。

由于電位器齒輪和機械手手臂上齒條相嚙合，手臂向右移動時，電

圖9.8所示為機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)方框圖。圖9.8機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)方框圖

圖9.8所示為機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)方框圖。圖9

本章小結(jié)

液壓伺服系統(tǒng)是一個位置跟隨系統(tǒng)。液壓缸的輸出位移能自動地跟隨輸入位移的變化而變化。液壓伺服系統(tǒng)是一個負反饋系統(tǒng)。液壓伺服系統(tǒng)是一個功率或力的放大系統(tǒng)。液壓伺服系統(tǒng)一般由輸入元件、反饋檢測元件、比較元件、放大轉(zhuǎn)換元件、執(zhí)行元件和控制對象組成。

本章小結(jié)

液壓伺服系統(tǒng)是一個位置跟隨系統(tǒng)。液壓缸思考與練習(xí)

9.1液壓伺服系統(tǒng)的特點是什么?

9.2液壓伺服系統(tǒng)與液壓傳動系統(tǒng)有什么區(qū)別?

9.3車床上的液壓仿形刀架是如何工作的?

9.4若將液壓仿形刀架上的控制滑閥與液壓缸分開，成為一個系統(tǒng)中的兩個獨立部分，仿形刀架能工作嗎?試分析說明。

9.5試擬出液壓仿形刀架、轉(zhuǎn)向液壓助力器液壓伺服系統(tǒng)的工作原理框圖。思考與練習(xí)

9.1液壓伺服系統(tǒng)的特點是什么第9章液壓伺服控制簡介9.1液壓伺服系統(tǒng)的工作原理9.2液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用舉例本章小結(jié)思考與練習(xí)第9章液壓伺服控制簡介9.1液壓伺服系統(tǒng)的工作原理

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

(1)了解液壓伺服系統(tǒng)的工作原理和特點。

(2)了解幾種常用的液壓伺服系統(tǒng)。

液壓伺服系統(tǒng)是在液壓傳動和自動控制理論的基礎(chǔ)上建立起來的一種液壓自動控制系統(tǒng)。液壓伺服系統(tǒng)又稱隨機系統(tǒng)或跟蹤系統(tǒng)，也是一種功率放大裝置。在這種系統(tǒng)中，執(zhí)

行元件能以一定的精度自動地按照輸入信號的變化規(guī)律動作。液壓伺服系統(tǒng)除了具有液壓傳動的各種優(yōu)點外，還有響應(yīng)快、慣性小、系統(tǒng)剛性大、伺服精度高等特點，所以得到廣泛應(yīng)用。

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

(1)了解液壓伺服系統(tǒng)的工作原

9.1液壓伺服系統(tǒng)的工作原理

9.1.1液壓伺服控制原理圖9.1所示為一種簡單的液壓傳動系統(tǒng)，當(dāng)給閥芯輸入位移xi

時，滑閥移動一個開口量xv

，此時壓力油進入無桿腔，推動缸體向右運動，即有一輸出位移xo

。它與輸入位移xi大小無直接關(guān)系，而與液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。

9.1液壓伺服系統(tǒng)的工作原理

9.1.1液壓圖9.1液壓傳動系統(tǒng)圖9.1液壓傳動系統(tǒng)

若將上述滑閥和液壓缸組合成一個整體，上述系統(tǒng)就變成了一個簡單的液壓伺服系統(tǒng)，如圖9.2所示。如果控制滑閥處于中間位置而沒有信號輸入，即xi

=0，閥芯凸肩正好堵住液壓缸兩個油口，缸體不動，系統(tǒng)的輸出量xo

=0，負載停止不動，處于靜止平衡狀態(tài)。若給控制滑閥輸入一個向右的位移xi

，閥芯偏離其中間位置，液壓缸進出油路同時打開，閥相應(yīng)開口量xv

=xi

，壓力油經(jīng)過節(jié)流口進入液壓缸的無桿腔，而液壓缸有桿腔的油通過另一個節(jié)流口回油，液壓缸產(chǎn)生一個向右的位移xo

，由于控制滑閥閥體和液壓缸缸體連在一起，成為一個整體，隨著輸出量xo的增加，滑閥的開口量xv逐漸減小，當(dāng)xo增加到xi時，開口量xv

=0，油路關(guān)閉，液壓缸停止運動，負載停止在一個新的平衡位置。如果繼續(xù)給控制滑閥向右的輸入信號xi

，液壓缸就會跟隨這個信號繼續(xù)向右運動。反之，若給控制滑閥輸入一個向左位移的輸入信號，則液壓缸就會跟隨這個信號向左運動。

若將上述滑閥和液壓缸組合成一個整體，上述系統(tǒng)就變成了一圖9.2液壓伺服系統(tǒng)圖9.2液壓伺服系統(tǒng)

由此可以看出，伺服系統(tǒng)與一般的液壓傳動系統(tǒng)不同，控制閥的閥體與液壓缸的缸體實現(xiàn)剛性連接成為一個整體，因而，兩者必然同步運動?；y移動多少距離，液壓缸也移動多少距離;滑閥移動的速度快，液壓缸移動速度也快;只要給控制滑閥以某一規(guī)律的輸入信號，則執(zhí)行元件就自動、準確地跟隨控制滑閥運動。所以，只要有信號輸入，使控制滑閥的閥芯與閥體產(chǎn)生相對位移，即所謂的位置誤差，引起系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)和執(zhí)行環(huán)節(jié)的失調(diào)，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，使執(zhí)行環(huán)節(jié)跟隨輸入信號產(chǎn)生相應(yīng)的運動，反饋機構(gòu)又力圖消除誤差。一旦輸入信號停止，由于反饋作用，系統(tǒng)誤差消除，液壓系統(tǒng)在新的位置平衡，這就是液壓伺服系統(tǒng)的工作原理。

由此可以看出，伺服系統(tǒng)與一般的液壓傳動系統(tǒng)不同，控制閥

在液壓伺服系統(tǒng)中，一般稱控制元件(控制滑閥)為控制環(huán)節(jié)或輸入環(huán)節(jié)，加給控制元件的信號稱為輸入信號，輸入信號的大小稱為輸入量。伺服液壓缸產(chǎn)生的位移變化量稱為輸出量。液壓伺服系統(tǒng)的基本工作原理可用圖9.3所示的方框圖表示。

在液壓伺服系統(tǒng)中，一般稱控制元件(控制滑閥)為控制環(huán)節(jié)圖9.3液壓伺服系統(tǒng)工作原理方框圖圖9.3液壓伺服系統(tǒng)工作原理方框圖

9.1.2液壓伺服控制系統(tǒng)的基本特點

液壓伺服控制系統(tǒng)的基本特點如下:

(1)液壓伺服系統(tǒng)是一個自動位置跟隨系統(tǒng)，輸出量能夠自動地跟隨輸入量的變化規(guī)律而發(fā)生變化。

9.1.2液壓伺服控制系統(tǒng)的基本特點

液壓伺服

(2)液壓伺服系統(tǒng)是一個負反饋系統(tǒng)。當(dāng)閥芯向右移動一定距離時，液壓缸體隨著向右移動，控制滑閥的閥體也一道向右運動，使滑閥閥芯和閥體的相對位置始終保持一段很小的距離。如果停止輸入信號，閥芯與閥體的相對位置恢復(fù)到初始狀態(tài)，使液壓缸停止運動，這種作用稱為負反饋。因為反饋是由于缸體和閥體的剛性連接而完成的。負反饋的結(jié)

果，總是使輸入信號變小以至于消除。如果沒有負反饋，只要控制閥的控制口有一個輸入位移，液壓缸就以一定的速度運動，一直走完缸的全部行程為止。所以說反饋環(huán)節(jié)是液壓

伺服系統(tǒng)中必不可少的組成部分。

(2)液壓伺服系統(tǒng)是一個負反饋系統(tǒng)。當(dāng)閥芯向右移動一

(3)液壓伺服系統(tǒng)是一個功率或力的放大系統(tǒng)。移動滑閥所需信號功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率是由液壓缸的壓力油的流量和壓力決定的，可以很大，輸出力比輸入力大幾百

倍甚至數(shù)千倍。

(4)液壓伺服系統(tǒng)是一個誤差系統(tǒng)。液壓缸位移xo和閥芯位移xi

之間不存在偏差(即當(dāng)控制滑閥處于零位)時，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。由此可見，欲使系統(tǒng)有輸出信號，首先必須保證控制滑閥具有一個開口量，即xv

=xi-xo

≠0。系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間存在偏差是液壓伺服系統(tǒng)工作的必要條件，也就是說沒有誤差，伺服系統(tǒng)就不工作而處于靜止?fàn)顟B(tài)。

(3)液壓伺服系統(tǒng)是一個功率或力的放大系統(tǒng)。移動滑閥

9.2液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用舉例

在機械設(shè)備中廣泛使用液壓伺服系統(tǒng)，下面分別介紹車床液壓仿形刀架、汽車轉(zhuǎn)向液壓助力器和機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)，它們分別代表不同類型的液壓伺服系統(tǒng)。

9.2液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用舉例

在機械設(shè)備中廣泛使用

9.2.1車床液壓仿形刀架伺服系統(tǒng)

圖9.4所示為車床液壓仿形刀架的工作原理圖。仿形刀架主要由伺服閥、液壓缸和反饋機構(gòu)三部分組成。液壓仿形刀架傾斜安裝在車床溜板5的上面，工作時隨溜板縱向移動。

樣板12安裝在床身后側(cè)支架上固定不動。仿形刀架液壓缸的活塞桿固定在刀架3的底座上，缸體6、閥體7和刀架連成一體，可在刀架底座的導(dǎo)軌上沿液壓缸軸向移動。滑閥閥芯10在彈簧的作用下通過桿9使杠桿8的觸銷11緊壓在樣板上。利用仿形刀架可以依照樣件的形狀自動加工出多臺肩的軸類零件或曲線輪廓的旋轉(zhuǎn)表面，從而大大提高勞動生產(chǎn)率并減輕勞動強度。

9.2.1車床液壓仿形刀架伺服系統(tǒng)

圖9.4圖9.4車床液壓仿形刀架的工作原理圖圖9.4車床液壓仿形刀架的工作原理圖

車削圓柱面時，溜板5沿床身導(dǎo)軌4縱向移動。杠桿觸銷11在樣板的圓柱段內(nèi)水平滑動，滑閥閥口不打開，刀架只能隨溜板一起縱向移動，刀架在工件1上車出AB段圓柱面。車圓錐面時，觸銷沿樣板的圓錐段滑動，使杠桿向上偏擺，從而帶動閥芯上移，打開閥口，壓力油進入液壓缸上腔，推動缸體連同閥體和刀架軸向后退。閥體后退又逐漸使閥口關(guān)小，直至關(guān)閉為止。在溜板不斷地作縱向運動的同時，觸銷在樣板的圓錐段上不斷抬起，刀架也就不斷地作軸向后退運動，此兩運動的合成就使刀具在工件上車出BC段圓錐面。其他曲面形狀或凸肩也都是這樣合成切削來形成的。如圖9.5所示，圖中v1

、v2

和v

分別表示溜板帶動刀架的縱向運動速度、刀具沿液壓缸軸向的運動速度和刀具的實際合成速度。

車削圓柱面時，溜板5沿床身導(dǎo)軌4縱向移動。杠桿圖9.5進給運動合成示意圖圖9.5進給運動合成示意圖

從仿形刀架的工作過程可以看出，刀架液壓缸是以一定的仿形精度按著觸銷輸入位移信號的變化規(guī)律而動作的，所以說仿形刀架液壓系統(tǒng)是液壓伺服系統(tǒng)。

從仿形刀架的工作過程可以看出，刀架液壓缸是以一定的仿形

9.2.2汽車轉(zhuǎn)向液壓助力器

為了減輕司機的體力勞動，大型載重卡車廣泛采用液壓助力器，這種液壓助力器也是一種位置控制的機液伺服機構(gòu)。圖9.6所示是轉(zhuǎn)向液壓助力器的工作原理圖，它主要由液壓缸和控制滑閥兩部分組成。液壓缸活塞1的右端通過鉸鏈固定在汽車底盤上；液壓缸缸體2和控制滑閥閥體連在一起形成負反饋，由方向盤5通過擺桿4控制滑閥閥芯3的移動。

9.2.2汽車轉(zhuǎn)向液壓助力器

為了減輕司機的體圖9.6轉(zhuǎn)向液壓助力器的工作原理圖圖9.6轉(zhuǎn)向液壓助力器的工作原理圖

當(dāng)缸體2前后移動時，通過轉(zhuǎn)向連桿機構(gòu)6等控制車輪偏轉(zhuǎn)，從而操縱汽車轉(zhuǎn)向。當(dāng)閥芯3處于圖示位置時，各閥口關(guān)閉，缸體2固定不動，汽車保持直線運動。由于控制滑閥采用負開口(閥芯與閥口處于中間對稱位置時，閥芯與閥口有重疊遮蓋量)的形式，故可以防止引起不必要的擾動。若逆時針方向轉(zhuǎn)動方向盤，通過擺桿4帶動閥芯3向后移動時，壓力p1

減小，壓力p2

增大，使液壓缸缸體向后移動，轉(zhuǎn)向機構(gòu)6向逆時針方向擺動，使車輪向左偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)向左轉(zhuǎn)向;反之，缸體若向前移動，轉(zhuǎn)向連桿機構(gòu)向順時針方向擺動，使車輪向右偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)向右轉(zhuǎn)彎。

當(dāng)缸體2前后移動時，通過轉(zhuǎn)向連桿機構(gòu)6等控制車

缸體前進或后退時，控制閥閥體同時前進或后退，即實現(xiàn)剛性負反饋，使閥芯和閥體重新恢復(fù)到平衡位置，因此保持了車輪偏轉(zhuǎn)角度不變。

為了使駕駛員在操縱方向盤時能感覺到路面的好壞，在控制滑閥兩端增加兩個油腔，見圖9.6，油腔分別與液壓缸前后腔相通，這時移動控制閥芯時所需的力就和液壓缸的兩

腔壓力差(Δp=p1-p2

)成正比，因而具有真實感。

缸體前進或后退時，控制閥閥體同時前進或后退，即實現(xiàn)剛性

9.2.3機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)

一般機械手能實現(xiàn)機械手的伸縮、回轉(zhuǎn)、升降和手腕的動作，每一個動作都是由液壓伺服系統(tǒng)驅(qū)動的。由于每個液壓伺服系統(tǒng)的原理均相同，現(xiàn)僅以伸縮伺服系統(tǒng)為例，介紹它的工作原理。

9.2.3機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)

一般機械手能

圖9.7所示是機械手伸縮運動伺服系統(tǒng)原理圖。它主要由電液伺服閥1、液壓缸2、活塞桿帶動的機械手手臂3、齒輪齒條機構(gòu)4、電位器5、步進電機6和放大器7等元件組成。當(dāng)電位器的觸頭處于中位時，觸頭上沒有電壓輸出。當(dāng)它偏離這個位置時，由于產(chǎn)生了偏差就會輸出相應(yīng)的電壓。電位器產(chǎn)