1、液压与气压传动液压与气压传动第10章 液压伺服系统湖南工程学院液压与气压传动 伺服系统又称随动系统随动系统或跟踪系统跟踪系统，即执行元件能够自执行元件能够自动地、快速而准确地按照输入信号的变化规律而动作动地、快速而准确地按照输入信号的变化规律而动作。由液压元件组成的伺服系统称液压伺服系统，是自动控制系统的一种。10.1 概述10.1.1液压伺服系统工作原理及特点图10-1单边滑阀式液压伺服系统的工作原理 湖南工程学院液压与气压传动液压伺服系统特点液压伺服系统特点：1.1.随动（或跟踪）功能随动（或跟踪）功能 2.2.放大功能放大功能 3.3.反馈功能反馈功能 4 4靠偏差工作靠偏差工作 液压伺
2、服系统工作原理液压伺服系统工作原理：利用反馈信号与输入信号比较得出利用反馈信号与输入信号比较得出偏差信号偏差信号，该偏差信，该偏差信号控制液压能源的输入，使系统向着减小偏差（最好为零）的号控制液压能源的输入，使系统向着减小偏差（最好为零）的方向变化，使系统的实际输出与希望值一致。液压伺服系统是方向变化，使系统的实际输出与希望值一致。液压伺服系统是有反馈，因此它属于闭环控制系统。有反馈，因此它属于闭环控制系统。湖南工程学院液压与气压传动10.1.2 液压伺服系统的分类 按输入信号工作介质分类：按输入信号工作介质分类：机液伺服系统、电液伺服系统、气液伺服系统机液伺服系统、电液伺服系统、气液伺服系统
3、 按输出的物理量分类按输出的物理量分类 ：位置伺服系统、速度伺服系统、力（或压力）伺服系统位置伺服系统、速度伺服系统、力（或压力）伺服系统 按控制元件分类：按控制元件分类：阀控系统和泵控系统阀控系统和泵控系统 湖南工程学院液压与气压传动优点优点 ：缺点：缺点：10.1.3 液压伺服系统的优缺点 拥有液压传动的优点外，还有控制精度高、响应速度拥有液压传动的优点外，还有控制精度高、响应速度快，自动化程度高快，自动化程度高 伺服元件加工精度高，因此价格贵，在小功率系统中，伺服元件加工精度高，因此价格贵，在小功率系统中，它不如电器控制灵活。它不如电器控制灵活。湖南工程学院液压与气压传动 液压伺服阀是液
4、压伺服系统中最重要、最基本的组成部液压伺服阀是液压伺服系统中最重要、最基本的组成部分。它起着分。它起着信号转换信号转换、功率放大功率放大及及反馈反馈等控制作用。常见的等控制作用。常见的液压伺服阀有液压伺服阀有滑阀滑阀、射流管阀射流管阀、喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀和和电液伺服阀电液伺服阀等。等。10.2.1 滑阀 滑阀具有信号转换、功率放大及反馈等控制作用。根据滑阀具有信号转换、功率放大及反馈等控制作用。根据滑阀上滑阀上控制边数控制边数的不同，有的不同，有单边单边、双边双边和和四边滑阀四边滑阀控制式三控制式三种结构类型。种结构类型。湖南工程学院液压与气压传动10-2 滑阀的结构形式 单边、双边和四边滑
5、阀的控制作用是相同的，均起到换单边、双边和四边滑阀的控制作用是相同的，均起到换向和节流的作用。控制边数越多，控制性能越好，但其结构向和节流的作用。控制边数越多，控制性能越好，但其结构越复杂，加工越困难，成本也越高。通常情况下四边滑阀多越复杂，加工越困难，成本也越高。通常情况下四边滑阀多用于精度要求高的系统，单边、双边滑阀用于一般精度的系用于精度要求高的系统，单边、双边滑阀用于一般精度的系统。统。湖南工程学院液压与气压传动 根据滑阀在初始平衡的状态下，其阀心凸肩宽度根据滑阀在初始平衡的状态下，其阀心凸肩宽度l l与阀体与阀体内孔环槽宽度的不同，滑阀的开口形式有三种：负开口（内孔环槽宽度的不同，滑
6、阀的开口形式有三种：负开口（l lh h）、零开口（）、零开口（l lh h）和正开口（）和正开口（l lh h）图10-3滑阀的开口形式有三种湖南工程学院液压与气压传动10.2.2 射流管阀 其主要由射其主要由射流管和接收板组流管和接收板组成。成。流管阀喷嘴孔直径大，不易堵塞，所以其最大的优点是流管阀喷嘴孔直径大，不易堵塞，所以其最大的优点是抗污染能力强，工作可靠，输出功率比喷嘴挡板高。缺点是抗污染能力强，工作可靠，输出功率比喷嘴挡板高。缺点是运动部件惯性大，能量损耗大，特性不易预测，因此常用于运动部件惯性大，能量损耗大，特性不易预测，因此常用于对抗污染能力要求高的场合。对抗污染能力要求高的
7、场合。图10-4射流管阀的工作原理1-射流管；2-接收板；3-液压缸湖南工程学院液压与气压传动10.2.3 喷嘴挡板阀 根据结构不同，喷嘴根据结构不同，喷嘴挡板阀可分为挡板阀可分为单喷嘴单喷嘴和和双双喷嘴喷嘴两种形式。两种形式。嘴挡板阀与滑阀相比最大的优点是结构简单，加工方便，嘴挡板阀与滑阀相比最大的优点是结构简单，加工方便，挡板运动阻力小，惯性小，反应快，灵敏度高，对油污不太敏挡板运动阻力小，惯性小，反应快，灵敏度高，对油污不太敏感。缺点是功率损耗大，因此只能用于小功率系统。感。缺点是功率损耗大，因此只能用于小功率系统。图10-5 双喷嘴挡板阀1-挡板；2、7-固定节流孔；3、6-喷嘴；4、
8、6-节流缝隙湖南工程学院液压与气压传动10.2.4 电液伺服阀电液伺服阀是液压伺服系统中的比较典型的液压伺服元件，它电液伺服阀是液压伺服系统中的比较典型的液压伺服元件，它是电液转换元件，也是功率放大元件。由于它具有体积小、放是电液转换元件，也是功率放大元件。由于它具有体积小、放大系数高、控制性能好等优点，得到了广泛的应用。大系数高、控制性能好等优点，得到了广泛的应用。1-永久磁铁；2、4-导磁体；3-衔铁；5-线圈；6-弹簧管；7-挡板；8-喷嘴；9-滑阀；10-固定节流孔；11-过滤器；12-阀体，13-反馈弹簧杆湖南工程学院液压与气压传动1-永久磁铁；2、4-导磁体；3-衔铁；5-线圈；6
9、-弹簧管；7-挡板；8-喷嘴；9-滑阀；10-固定节流孔；11-过滤器；12-阀体，13-反馈弹簧杆 由电磁和液压放大器两部分组成。其中电磁部分是一个由电磁和液压放大器两部分组成。其中电磁部分是一个力矩马达，液压部分是两级液压放大器。第一级是双喷嘴挡力矩马达，液压部分是两级液压放大器。第一级是双喷嘴挡板阀，称前置放大级；第二级是零开口四边滑阀，称为功率板阀，称前置放大级；第二级是零开口四边滑阀，称为功率放大级。放大级。湖南工程学院液压与气压传动1-永久磁铁；2、4-导磁体；3-衔铁；5-线圈；6-弹簧管；7-挡板；8-喷嘴；9-滑阀；10-固定节流孔；11-过滤器；12-阀体，13-反馈弹簧杆
10、1.力矩马达 把输入的电信号转换为力矩输出。它主要由一对永久磁铁把输入的电信号转换为力矩输出。它主要由一对永久磁铁1 1、导磁体、导磁体2 2和和4 4，衔铁，衔铁3 3、线圈、线圈1212和弹簧管和弹簧管11 11组成组成 ，衔铁、弹，衔铁、弹簧管、挡板和反馈杆弹簧连在一起。簧管、挡板和反馈杆弹簧连在一起。湖南工程学院液压与气压传动1-永久磁铁；2、4-导磁体；3-衔铁；5-线圈；6-弹簧管；7-挡板；8-喷嘴；9-滑阀；10-固定节流孔；11-过滤器；12-阀体，13-反馈弹簧杆2.液压放大器 力矩马达产生的力矩很小，无法直接操纵滑阀心移动使其力矩马达产生的力矩很小，无法直接操纵滑阀心移动
11、使其对系统产生足够的液压功率，但它可以操纵喷嘴挡板阀，由喷对系统产生足够的液压功率，但它可以操纵喷嘴挡板阀，由喷嘴挡板阀操纵滑阀，实现液压放大器中的二级放大。嘴挡板阀操纵滑阀，实现液压放大器中的二级放大。湖南工程学院液压与气压传动1-永久磁铁；2、4-导磁体；3-衔铁；5-线圈；6-弹簧管；7-挡板；8-喷嘴；9-滑阀；10-固定节流孔；11-过滤器；12-阀体，13-反馈弹簧杆 第一级前置放大是一个双喷嘴挡板阀。第一级前置放大是一个双喷嘴挡板阀。第二级功率放大是主要由滑阀和挡板下部的反馈弹簧杆组第二级功率放大是主要由滑阀和挡板下部的反馈弹簧杆组成。成。液压放大器的结构形式有滑阀、喷嘴挡板阀和
12、射流管阀液压放大器的结构形式有滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀三种。三种。湖南工程学院液压与气压传动10.3.1 车床液压仿形刀架1一工件；2一车刀；3一刀架；4一导轨；5一溜板；6一缸体及阀体；7一杠杆；8一杆；9一弹簧；10一阀心；ll一触头；12一样板 采用正开口双边滑阀伺服系统控制。液压仿形刀架倾斜采用正开口双边滑阀伺服系统控制。液压仿形刀架倾斜安装在车床溜板安装在车床溜板5 5的上面，工作时随溜板纵向移动。样板的上面，工作时随溜板纵向移动。样板1212安装在床身后侧支架上固定不动。仿形刀架液压缸的活塞杆安装在床身后侧支架上固定不动。仿形刀架液压缸的活塞杆湖南工程学院液压与气压传动1一工件；
13、2一车刀；3一刀架；4一导轨；5一溜板；6一缸体及阀体；7一杠杆；8一杆；9一弹簧；10一阀心；ll一触头；12一样板固定在刀架固定在刀架3 3的底座上，缸体的底座上，缸体6 6、阀体和刀架连成一体，可、阀体和刀架连成一体，可在刀架底座的导轨上沿液压缸轴向移动。滑阀阀心在刀架底座的导轨上沿液压缸轴向移动。滑阀阀心1010在弹簧在弹簧的作用下通过杆的作用下通过杆8 8使杠杆使杠杆7 7的触头的触头1l 1l紧压在样板紧压在样板1212上。上。湖南工程学院液压与气压传动1一工件；2一车刀；3一刀架；4一导轨；5一溜板；6一缸体及阀体；7一杠杆；8一杆；9一弹簧；10一阀心；ll一触头；12一样板
14、在车削圆柱面时，溜板在车削圆柱面时，溜板5 5沿床身导轨沿床身导轨4 4纵向移动。杠杆触销纵向移动。杠杆触销在样板的圆柱段内水平滑动，滑阀阀口不打开，刀架只能随在样板的圆柱段内水平滑动，滑阀阀口不打开，刀架只能随溜板一起纵向移动，刀架在工件溜板一起纵向移动，刀架在工件1 1上车出上车出ABAB段圆柱面。段圆柱面。湖南工程学院液压与气压传动1一工件；2一车刀；3一刀架；4一导轨；5一溜板；6一缸体及阀体；7一杠杆；8一杆；9一弹簧；10一阀心；ll一触头；12一样板 车削圆锥面时，触头沿样板的圆锥段滑动，使杠杆向上车削圆锥面时，触头沿样板的圆锥段滑动，使杠杆向上偏摆，从而带动阀心上移，打开阀口，压力油进入液压缸上偏摆，从而带动阀心上移，打开阀口，压力油进入液压缸上腔，产生两腔的压力偏差，推动缸体连同阀体和刀架轴向后腔，产生两腔的压力偏差，推动缸体连同阀体和刀架轴向后退退 湖南工程学院液压与气压传动10.3.2 机械手伸缩运动伺服系统 图10-8 机械手手臂伸缩运1-电液伺服阀；2-液压缸；3-机械手手臂；4-齿轮齿条机构；5-电位器；6-步进电机；7-电放大器 机械手应能按要求完成一系列动作，包括伸缩、回转、机械手应能按要求完成一系列动作，包括伸缩、回转、升降、手升降、手腕动作等。腕动作等。湖南工程学院液压与气压传动
