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第十一次课 液压伺服系统介绍Hydraulic Servo-system 一、液压伺服系统的概念 液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能以一定的精度，自动地、快速地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出量被大幅度地放大。 二、伺服系统的工作原理如图是一个机液位置伺服系统的原理图。液压缸的运动（输出量）自动而准确地复现了阀芯的运动（输入量）变化规律。三、伺服系统的特点（1）位置跟随（随动） （2）力（或功率）放大（3）具有反馈作用（4）依靠偏差工作 四、液压伺服系统的优缺点 液压伺服系统与电气伺服系统相比有三个优点﹕（1）体积小﹐重量轻﹐惯性小﹐可靠性好﹐输出功率大﹔（2）快速性好﹔（3）刚度大(即输出位移受外负载影响小)﹐定位准确。 缺点是加工难度高﹐抗污染能力差﹐维护不易﹐成本较高。 五、伺服系统的组成及分类1.组成 2.分类 (1)按输入信号介质分：有机液伺服系统、气液伺服系统、电液伺服系统等。 (2)按输出物理量分：有位置伺服系统、速度伺服系统、力(或压力)伺服系统等。 (3)按控制元件分：有阀控系统和泵控系统两类 。六、液压伺服阀 伺服阀是液压伺服系统核心元件，其作用将各种小功率输入信号转换成功率较大的液压输出量，用以控制执行元件的动作。按照输入信号及转换器类型分，有机液伺服阀、电液伺服阀和气液伺服阀。 1 机液伺服阀 （1）滑阀 在零位时有三种开口形式即：负开口（正遮盖或正重叠）、零开口（零遮盖或零重叠）和正开口（负遮盖或负重叠）。 滑阀按工作边数(起控制作用的阀口数)可分为：单边滑阀、双边滑阀和四边滑阀。 （2）滑喷嘴挡板阀 有单喷嘴和双喷嘴之分滑喷嘴挡板阀特点： 结构简单，加工方便，挡板运动阻力小，惯性小，反应快，灵敏度高； 功率损耗大，多用于小功率系统，或多级放大液压控制阀中的第一级中。 （3）射流管阀滑喷嘴挡板阀特点： 抗污染能力强，结构简单，要求加工精度低；缺点是惯性大，相应速度慢，功耗大；用于小功率和低压场合。 2 电液伺服阀 它能将小功率的电信号转换为大功率的液压能输出，是一种功率放大元件。它由力矩马达、喷嘴挡板式液压前置放大级和四边滑阀功率放大级三部分组成。（1）力矩马达 力矩马达由线圈1，导磁体2、3，永久磁铁4，衔铁5和弹簧管6组成。 （2）前置放大级 力矩马达产生的力矩很小，不能驱动四边控制滑阀，因此必须利用喷嘴挡板结构先进行力的放大 。（3）功率放大级 功率放大级由阀芯12和阀体组成。其功能是将前置放大级输入的滑阀位移信号进一步放大，实现控制功率的转换和放大。3 数控伺服机构 电液步进马达具有惯性小、反应快、输出力矩大、工作精度高等优点。目前在数控机床中得到广泛应用。液压伺服系统实例1 车床仿形刀架 仿形刀架是由位置控制机构（液压伺服系统）驱动，按照样件(靠模)的轮廓形状，对工件进行仿形车削加工的装置。用这种方法对工件进行加工时，可先用普通方法加工出一个样件来，然后用这个样件就可以复制出一批零件。 2 数控机床液压伺服系统 图为数控铣床液压伺服系统是由三套步进电机和液压转矩放大器加工空间凸轮的情况。控制工件3相对于刀具作x及ρ两个方向的移动和一个方向的旋转(θ)。通过ρ和θ间的不同配合，可以加工出任意曲面。 该数控机床使用的液压转矩放大器是一个电液伺服马达，图为电液伺服马达驱动机床工作台运动的示意图。 电液伺服马达通过滚珠丝杠将旋转运动转变为直线运动以带动机床工作台或刀架运动。 3 机械手伸缩运动伺服系统 机器手包括四个伺服系统，分别控制机械手的伸缩、回转、升降和手腕的动作。以伸缩伺服系统为例，介绍其工作原理。组成它主要由电液伺服阀1、液压缸2、活塞杆带动的机械手 臂3、齿轮齿条机构4、电位器5、步进电动机6和放大器7等元件组成。工作原理 由数控装置发出的脉冲信号，使步进电机带动电位器5的动触头顺时针转过一定的角度θi，使动触头偏离电位器中位，产生微弱电压u1，经放大器7放大成u2后输入电液伺服阀1的控制线圈，产生一定的开口量时，压力油以流量q流经阀的开口进入缸左腔，缸右腔油经伺服阀回油箱，活塞连同机械手手臂一起向右移动，行程为xv；。当电位器中位和触头重合时，输出电压为零，阀口关闭，手臂移动停止。手臂移动行程决定于脉冲数量，速度决定于脉冲频率。当数控装置发反向脉冲时，步进电机逆时针转动，手臂缩回。在图示的回路中，液压缸两腔面积A1=100 cm2， A2=50 cm2，当缸的负载F从0变化到30000N时，缸向右运动速度保持不变，调速阀最小压差△p＝0.5MPa，试求： 1） 溢流阀最小调定压力py为多少（调压偏差不考虑2） 负载F=0时泵工作压力是多少？3） 缸可能达到的最高工作压力是多少？在图示液压系统中，泵的额定压力为ps＝2.5MPa，流量q=