液压伺服和电液比例控制技术.ppt

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1、第八章液压伺服和电液比例控制技术主讲　李垒液压伺服控制和电液比例控制技术是液压传动学科的一个重要组成部分，近几年来已发展称为相对独立的分支。其控制精度和相应的快速性远远高于普通的液压传动系统。第一节液压伺服控制液压伺服控制是以液压伺服阀为核心的高精度控制系统。液压伺服阀是一种通过改变输入信号，连续、成比例的控制流量和压力进行液压控制的控制方式。根据输入信号的方式不同，又分为电液伺服阀和机液伺服阀。一、电液伺服阀电液伺服阀是电液伺服系统中的放大转换元件，它把输入的小功率电流信号，转换并放大成液压功率（负载压力和负载流量）输出，实现执行元件的位移、速度、加速

2、度及力控制。电液伺服阀电液伺服系统的核心元件，其性能对整个系统的特性有很大影响。⒈电液伺服阀的组成电液伺服阀通常由电气-机械转换装置、液压放大器和反馈（平衡）机构三部分组成。（1）电气-机械转换装置用来将输入的电信号转换为转角或直线位移输出。输出转角的装置称为力矩马达，输出直线位移装置称为力马达。（2）液压放大器接受小功率的电气-机械转换装置输入的转角或直线位移信号，对大功率的压力油进行调节和分配，实现控制功率的转换和放大。（3）反馈与平衡机构使电液伺服阀输出的流量或压力获得与输入电信号成比例的特性。如图所示，上半部分为电气－机械转换装置，即力矩马达，下

3、半部分为前置级（喷嘴挡板）和主滑阀。当无电流信号输入时，力矩马达无力矩输出，与衔铁5固定在一起的挡板9处于中位，主滑阀阀芯亦处于中（零）位。⒉电液伺服阀的工作原理液压泵输出的油液以压力ps进入主滑阀阀口，因阀芯两端台肩将阀口关闭，油液不能进入A,B口，但经固定节流孔10和13分别引到喷嘴8和7，经喷射后，液流流回油箱。由于挡板处于中位，两喷嘴与挡板的间隙相等，因而油液流经喷嘴的液阻相等，则喷嘴前的压力p1与p2相等，主滑阀阀芯两端压力相等，阀芯处于中位。若线圈输入电流，控制线圈中将产生磁通，使衔铁上产生磁力矩。当磁力矩为顺时针方向时，衔铁将连同挡板一起绕

4、弹簧管中的支点顺时针偏转。图中左喷嘴8的间隙减小，右喷嘴7的间隙增大，即压力p1增大，p2减小，主滑阀阀芯向右运动，开启阀口，ps与B相通A与T相通。在主滑阀阀芯向右运动的同时，通过挡板下端的弹簧管11反馈作用使挡板逆时针方向偏转，使左喷嘴9的间隙增大，右喷嘴7的间隙减小，于是压力p1减小，p2增大。当主滑阀阀芯向右移到某一位置，又两端压力差(p1-p2)形成的液压力通过反馈弹簧杆作用在挡板上的力矩、喷嘴液流压力作用在挡板上的力矩以及弹簧管的反力矩之和与力矩马达产生的电磁力矩相等时，主滑阀阀芯受力平衡，稳定在一定的开口下工作。显然，改变输入电流大小，可成

5、比例的调节电磁力矩，从而得到不同的主阀开口大小。若改变输入电流的方向，主滑阀阀芯反向位移，可实现液流的反向控制。图8-1所示电液伺服阀的主滑阀阀芯的最终工作位置是通过挡板弹性反力反馈作用达到平衡的，因此称之为力反馈式。除力反馈式以外，伺服阀还有位置反馈，负载反馈，负载压力反馈等。⒊液压放大器的结构形式电液伺服阀的液压放大器常用的形式有滑阀，射流管和喷嘴挡板三种。根据滑阀的控制边数，滑阀的控制形式有单边，双边和四边三种其中单边和双边的控制式只用于控制单出杆液压缸；四边控制式既可控制单出杆液压缸，也可控制双出杆液压缸，四边控制式因控制性能好，用于精度和稳定性

6、要求较高的系统。根据滑阀阀芯在中位时阀口的预开口量不同，滑阀又分为负开口（正遮盖），零开口（零遮盖）和正开口（负遮盖）三种形式如图8-3所示。负开口在阀芯开启时存在一个死区且流量特性为非线性，因此很少采用；正开口在阀芯处于中位时存在泄露且泄露较大，所以一般不用于大功率控制场合，另外，它的流量增益也是非线性的。零开口结构性能最好，应用最广，但完全的零开口在工艺上是难以达到的，因此实际的零开口允许小于±0.025mm的微小开口量偏差。4.伺服阀的性能与特点如图，零开口四边滑阀。图示位置阀芯向右偏移，阀口1和3开启，2和4关闭。压力油源pp经阀口1通往液压缸，

7、回油经阀口3回油箱。优点：伺服阀控制精度高，响应速度快，特别是电液伺服系统易实现计算机控制。在工业自动化设备、航空、航天、冶金和军事装备中得到广泛应用。缺点：伺服阀加工工艺复杂，对油液污染敏感，成本高，维护保养困难。二、电液伺服系统的应用电液伺服系统通过电气传动方式，将电气信号输入系统，来操纵有关的液压控制元件动作，控制液压执行元件使其跟随输入信号动作。其电液两部分之间都采用电液伺服阀作为转换元件。机械手手臂伸缩电液伺服系统。手臂移动的行程决定于脉冲的数量，速度决定于脉冲的频率。第二节电液比例控制电液比例控制是介于普通液压阀的开关式控制和电液伺服控制之间

8、的控制方式。它能实现对液流压力和流量连续地、按比例地跟随控制信号而变化。因此，它