第五章 伺服系统(6学时).pptVIP

（1）分度工作台上升，齿盘脱离啮合。当需要分度时，数控装置发出分度指令（也可用手压按钮进行手动分度）。这时，二位三通电磁换向阀A的电磁铁通电，分度工作台1中央的差动式压紧液压缸下腔13从管道4进压力油，于是活塞3向上移动，液压缸上腔14的油液经管道2、电磁阀A再进入液压缸下腔13，形成差动。活塞3上移时，通过推力轴承5使分度工作台1也向上抬起，齿盘6和7脱离啮合（上齿盘6固定在工作台1上，下齿盘7固定在底座上）。同时，固定在工作台回转轴下端的推力轴承10和内齿轮11也向上与外齿轮12啮合，完成了分度前的准备。 （2）工作台回转分度。当分度工作台1向上抬起时，推杆8在弹簧作用下也同时抬起，推杆9向右移动，于是微动开关D的触头松开，使二位四通电磁换向阀的电磁铁通电，压力油从管道15进入分度液压缸左腔16，于是齿条活塞17向右移动，右腔19中油液经管道18、节流阀流回油箱。当齿条活塞17向右移动时，与它啮合的外齿轮12便作逆时针方向回转，由于外齿轮12与内齿轮11已经啮合，分度工作台也随着一起回转相应的角度。分度运动的速度，可由回油管道18中的节流阀控制。当外齿轮12开始回转时，其上的挡块21就离开推杆22，微动开关C的触头松开，通过互锁电路，使电磁阀的电磁铁不准通电，始终保持工作台处于抬升状态。按设计要求，当齿条活塞17移动113mm时，工作台回转90o，回转角度的近似值由微动开关和挡铁20控制。 （3）分度工作台下降，并定位压紧。当工作台回转90o位置附近，其上的挡铁20压推杆23，微动开关E的触头被压紧，使电磁阀A的电磁铁断电，压紧液压缸上腔14从管道2进压力油，下腔13中的油从管道4经节流阀回油箱，活塞3带动分度工作台下降，上、下齿盘在新的位置重新啮合，并定位夹紧。管道4中的节流阀用来限制工作台的下降速度，保护齿面不受冲击。 三、直流伺服电机驱动系统设计 动态特性： 当在电枢上外加阶跃电压时，转速随时间的变化过程，即： n=f(t)或 =f(t) 1、直流电机的选择 2、设计的要求 根据负载的大小，选择小惯量电机或大惯量电机（也称力矩电机） 稳态转矩和动态转矩满足要求 折算到电机轴的负载总转动惯量小于或等于电机的转动惯量 启动、制动、加速、减速 稳定运行，低速或重载 满足稳态转矩要求 1、 2、 满足动态转矩要求 其中： Tq为启动转矩 TL为负载转矩 为加速转矩 Tf为摩擦转矩 加速过程近似线性过程，则加速转矩为： 其中： nm为最高转速 为最高角速度 频繁启制动或负载经常变化时，转矩均方根值小于电机额定转矩 根据等效发热准则，有： 其中： Tn为额定转速 t为整个工作时间（或周期） Tt为瞬时转矩 四、直流伺服电机的调速 式中：n——转速，单位为rpm； U——电枢电压，单位为V； I——电枢电流，单位为A； R——电枢回路总电压，单位为Ω； φ——励磁磁通，单位为Wb（韦伯）； Ke——由电机结构决定的电动势常数。 直流伺服电动机的结构和工作原理 电动机加以恒定励磁，用改变电枢两端电压U的方式来实现调速控制 电枢控制调速（即恒转矩调速）：不同的转速时， 磁场控制调速（即恒功率调速）：不同的转速时， 混合调速（即恒功率调速），如主轴伺服驱动，在额定转速以下为恒 转矩调速，在额定转速以上为恒功率调速. 如进给伺服系统 如小惯量高速伺服系统 电枢加以恒定电压，用改变励磁磁通的方法来实现调速控制 直流伺服电机的调速方式 脉宽调制调速系统PWM（Pulse Width Modulation） 原理：直流调压器可利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成频率约200Hz的方波电压，送给直流电动机的电枢绕组。通过对开关关闭时间长短的控制，来控制加到电枢绕组两端的平均电压，从而达到调速的目的。 PWM 调速系统的特点 1、由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用可能就足以获得脉动性很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统低速运行平稳，调速范围较宽，可以达到1：10000左右。与晶闸管调速系统相比，在相同的平均电流即相同的输出转矩下，电动机的损耗和发热都较小。 2．同样由于PWM开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很高频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。 3．由于电力电子器件只工作与开关状态，主线路损耗小，装置的效率较高。 4．功率晶体管承受高峰值电流的能力差。 双极型功率驱动电路的原理。 四个功率晶体管分为两组，VT1和VT4是一组，VT2和VT3为另一组，同一组的两个晶体管同时导通或同时关断。一组导通另一组关断，两组交替导通和关断，不能同时导通。 PWM波的产生 当外部控制信号VC=0时，比较器输出为正负对称的方波，直流分量为零。当VC0时，VC+Vt