6电液伺服阀及电液伺服系统(2)
电液伺服系统
电液伺服系统电液伺服系统是一种将电气信号转换为液压能量的控制系统。
它通过控制液压阀的开启和关闭来调节液压执行器的工作状态，从而实现对机械装置的精确控制。
本文档将详细介绍电液伺服系统的结构、工作原理、常见问题及解决方案等内容。
一、系统结构1.1 主机部分主机部分是电液伺服系统的核心组成部分，包括电液转换器、伺服阀、传感器等。
其中，电液转换器将电信号转换为液压能量，伺服阀通过控制液压流量来控制液压执行器的运动，传感器用于监测执行器的位置和速度。
1.2 液压执行器液压执行器是电液伺服系统中的重要组成部分，主要包括液压缸和液压马达两种。
液压缸可将液压能量转换为机械能，实现直线运动；液压马达则可将液压能量转换为机械能，实现旋转运动。
1.3 控制部分控制部分由控制器和信号处理器组成，用于接收、处理和传输控制信号。
控制器可根据输入信号的变化调节伺服阀的开启度，从而实现对电液伺服系统的精确控制。
二、工作原理2.1 系统工作流程电液伺服系统的工作流程一般包括输入信号采样、信号处理、控制指令、伺服阀控制和液压执行器动作等步骤。
具体流程如下：（1）输入信号采样：传感器将液压执行器的位置和速度等信息转换为电信号，并传输给信号处理器。
（2）信号处理：信号处理器对输入信号进行滤波、放大等处理，将其转换为控制系统可识别的信号。
（3）控制指令：控制器根据输入信号的变化相应的控制指令。
（4）伺服阀控制：控制器根据控制指令调节伺服阀的开启度，控制液压系统的流量大小。
（5）液压执行器动作：伺服阀的控制信号作用于液压执行器，使其按照要求的位置和速度进行运动。
2.2 系统控制策略电液伺服系统可采用位置控制、速度控制和力控制等不同的控制策略。
其中，位置控制可实现对执行器位置的精确控制；速度控制可实现对执行器速度的精确控制；力控制可实现对执行器施加的力或扭矩的精确控制。
三、常见问题及解决方案3.1 液压系统压力不稳定可能原因：（1）供油系统压力不稳定。
伺服控制(电液伺服系统 )课件
（二）系统的闭环刚度特性
闭环惯性环节转折频率的无因次曲线
17
闭环振荡环节固有频率无因次曲线
当h和Kv/h较小时
nc h
18
当h和Kv/h较小时
2 nc 2 h — Kv / h
闭环振荡环节阻尼系数无因次曲线
19
系统频宽主要受h和h的影响 和限制，应适当提高h和 h ， 但过大的 h会降低nc，影响响
应速度。
电液位置控制系统闭环频率特性曲线
4）只有在工作频率接近谐振频率h时才有稳定性问题。当工作频率 接近h时，负载压力且也将接近ps了，也就是说压力趋于饱和，Kc变得很
大，阻尼系数比较高。
14
P116页使系统满足一定稳定要求的参数估算
由于以上几点原因，估算时一般可用
Kv
h
3
电液位置伺服系统难于得到较大的幅值稳定裕量Kg，而相位稳定
裕量 易于保证。
6
位置比较用电压比较代替 缸
电液伺服阀 液压能源
样板 给定
xi 位移 ei 比较eg 电伺服 I
传感器
- 放大器
ef
力矩 马达
液压 放大元件
扰动
液压 xp
执行件
位移 传感器1
A 双传感器阀控位置控制系统
7
由计算机图 形代替样板
程序 ei 比较eg
给定
-
ef
电液伺服阀 液压能源
电伺服 i 放大器
力矩 马达
11
将电液伺服阀看成比例环节
Kv
Ke Kd Ka Ksv iDm
TL
K V ce
iD K m
4
s
t
1
e ce
i +
电液伺服阀知识学习电液伺服阀组成电液伺服阀原理
电液伺服阀电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件，它能够把微小的电气信号转换成大功率的液压能（流量和压力）输出。
它的性能的好坏对系统的影响专门大。
因此，它是电液控制系统的核心和关键。
为了能够正确设计和利用电液控制系统，必需掌握不同类型和性能的电液伺服阀。
伺服阀输入信号是由电气元件来完成的。
电气元件在传输、运算和参量的转换等方面既快速又简便，而且能够把各类物理量转换成为电量。
所以在自动控制系统中普遍利用电气装置作为电信号的比较、放大、反馈检测等元件；而液压元件具有体积小，结构紧凑、功率放大倍率高，线性度好，死区小，灵敏度高，动态性能好，响应速度快等长处，可作为电液转换功率放大的元件。
因此，在一控制系统中常以电气为“神经”，以机械为“骨架”，以液压控制为“肌肉”最大限度地发挥机电、液的优势。
由于电液伺服阀的种类很多，但各类伺服阀的工作原理又大体相似，其分析研究的方式也大体相同，故今以常常利用的力反馈两级电液伺服阀和位置反馈的双级滑阀式伺服阀为重点，讨论它的大体方程、传递函数、方块图及其特性分析。
其它伺服阀只介绍其工作原理，同时也介绍伺服阀的性能参数及其测试方式。
电液伺服阀的组成电液伺服阀在电液控制系统中的地位如图27所示。
电液伺服阀包括电力转换器、力位移转换器、前置级放大器和功率放大器等四部份。
3.1.1 电力转换器包括力矩马达（转动）或力马达（直线运动），可把电气信号转换为力信号。
3.1.2 力位移转换器包括钮簧、弹簧管或弹簧，可把力信号变成位移信号而输出。
3.1.3 前置级放大器包括滑阀放大器、喷嘴挡板放大器、射流管放大器。
3.1.4 功率放大器——滑阀放大器由功率放大器输出的液体流量则具有必然的压力，驱动执行元件进行工作。
图27 电液控制系统方块图电液伺服阀的分类电液伺服阀的分类电液伺服阀的种类很多，按照它的结构和性能可作如下分类：1）按液压放大级数，可分为单级伺服阀、两级伺服阀和三级伺服阀，其中两级伺服阀应用较广。
电液伺服系统及其控制文档
电液系统及其控制1概述1.1电液控制系统工作原理及组成一.工作原理电液控制系统又称电液伺服系统,是以电气信号为输入,以液压信号为输出,电气检测传感器元件为反馈构成闭环控制系统.由于是电气和液压相结合,因而系统可发挥两者的优点.电气信号便于测量转换放大处理校正,电气检测传感器元件便于检测各种物理量,且快速和多样性;液压信号输出功率大速度快,执行元件具有惯性小等优点.所以结合起来的电液控制系统具有控制精度高,响应速度快,信号处理灵活,输出功率大,结构紧凑,重量轻等优点.输入电气信号通常有电位器,电子放大器,PLC控制器和计算机等. 电气检测传感器元件通常有位置传感器,压力传感器, 速度传感器,编码器等元件. 输出是以液压动力执行元件(油缸和马达)和伺服元件组成的反馈控制系统.如图所示:在此系统中,输出量(位移,力,速度等)通过反馈传感器(位移传感器,力传感器,速度传感器等)能自动地快速地准确地反映其变化.并与原先的给定的给定量进行比较,再放大输入给伺服阀,改变其阀芯位移,从而控制输出的压力和流量,驱动执行元件运动,直至输人量与输出量一致为止.举例:1.阀控式电液位置控制伺服系统(如上图)图中所示为双电位器电液位置控制伺服系统的工作原理图.该系统控制工作台的位置,使其按指令电位器给定的规律变化.系统由指令电位器, 反馈电位器,电子放大器,电液伺服阀,液压缸和工作台组成.其工作原理如下:指令电位器将位置指令xi转换成指令电压ur,被控制的工作台位置xp由反馈电位器检测转换成反馈电压ui.两个线性电位器接成桥式电路,从而得到偏差电压ue=ur-uf.当工作台位置xp与指令位置xi一致时,电桥输出偏差电压ue=0,此时伺服放大器输出电流为零, 电液伺服阀处于零位,没有流量输出,工作台不动.当指令电位器位置发生变化,如向右移动一个位移Oxi,在工作台位置发生变化之前, 电桥输出偏差电压ue=KOx,偏差电压经伺服放大器放大后变为电流信号去控制电液伺服阀, 电液伺服阀输出压力油到液压缸,推动工作台右移.随着工作台的移动, 电桥输出偏差电压逐渐减小,当工作台移动Oxp等于指令电位器位移Oxi时, 电桥输出偏差电压为零, 工作台停止移动.反之亦然.系统的工作原理方块图如下:2.泵控式电液速度控制伺服系统该系统的液压动力执行元件由变量泵和液压马达组成,变量泵既是液压能源又是液压控制元件.由于操纵变量机构所需要的力较大,通常采用一个小功率的液压放大装置作为变量控制机构.如图所示为一泵控式电液速度控制伺服系统的原理图.图中所示系统采用阀控式电液位置控制机构作为泵的变量控制机构. 液压马达的输出速度由测速发电机检测,转换为反馈电压信号uf,与输入指令电压信号ur相比较,得出偏差电压信号ue=ur-uf,作为变量控制机构的输入信号.当速度指令为ur0时, 负载以某个给定的转速w0工作,测速机输出反馈电压uf0,则偏差电压ue0=ur0-uf0,这个偏差电压对应于一定的液压缸位置,从而对应于一定的泵流量输出,此流量为保持负载转速w0所需的流量.如果负载变化或其它原因引起转速变化时,则uf 不等于uf0,假如w大于w0,即uf大于uf0,则ue=ur0-uf小于ue0,使液压缸输出位移减小,使泵输出流量减小,液压马达转速自动下调至给定值.反之,如果转速下降,则uf小于uf0,则ue=ur0-uf大于ue0,使液压缸输出位移增大,使泵输出流量增大,液压马达转速自动回升至给定值.结论: 速度指令一定时, 液压马达转速保持恒定;速度指令变化时, 液压马达转速也相应变化.系统的工作原理方块图如下:二.电液伺服控制系统组成1.输入元件---其功用是给出输入信号加于系统的输入端.可以是机械的,电气的等如靠模,电位器,计算机等.2.反馈测量元件---测量系统输出并转换为反馈信号.如各类传感器(位置传感器,压力传感器,速度传感器等).3.比较元件---将输入信号与反馈信号进行比较,给出偏差信号.4.放大转换元件---将偏差信号放大,转换成液压信号.妲伺服放大器,电液伺服阀等.5.执行元件---产生调节动作加于控制对象上,如液压缸和液压马达等.6.控制对象---被控制的设备等,即负载.7.液压能源装置及各种校正装置等.1.2电液伺服控制的分类电液伺服控制系统可按不同的原则分类,基本上有五大类.一.按被控对象的物理量名称分类1.位置伺服控制系统主要是控制被控对象的位置精度的伺服控制系统,妲机床工作台的位置,板带轧机的板厚,振动试验台等系统.2.速度伺服控制系统主要是控制被控对象的速度精度的伺服控制系统,如原动机的调速,雷达天线的速度控制等.3.力伺服控制系统以力为被调量的伺服控制系统,如材料试验机,轧机张力控制系统等.二.按执行元件的控制方式分类1.阀控式伺服控制系统利用伺服阀控制的伺服控制系统称为阀控式伺服控制系统.它又可分为阀控缸系统和阀控马达系统两种.其优点是响应速度快,控制精度高,结构简单.缺点是效率低.2.容积式伺服控制系统利用变量泵或变量马达控制的伺服控制系统称为容积式伺服控制系统.它又可分伺服变量泵系统和伺服变量马达系统.三.按系统输入信号的变化规律分类1. 定值控制系统当系统输入信号为定值时称为定值控制系统.它的任务是将系统的实际输出量保持在希望值上.2. 程序控制系统当系统输入信号为按预先给定的规律变化时称为程序控制系统..3. 伺服控制系统伺服控制系统又称随动系统,其输入信号是时间的未知函数,而输出量能够准确快速地复现输入量的变化规律.四.按信号的方式分类1.模拟信号控制系统系统中全部信号都是连续的模拟量的系统称之.2.数字信号控制系统系统中全部信号都是数字量的系统称之.3. 数字-模拟混合控制系统系统中部分信号是数字量部分信号是模拟量的系统称之.五.按信号传递介质的形式分类1.机液伺服控制系统输入信号给定,反馈测量和比较均用机械构件实现的系统称之.2.电液伺服控制系统用液压动力元件,偏差信号的检测校正和初始放大等均用电气电子元件实现的系统称之.1.3电液伺服控制的优缺点一. 电液伺服控制的优点1.液压元件功率-重量比和力矩-惯量比（力-质量比）大，因而结构紧凑，体积小，重量轻，用于中大型功率系统优点更明显.比较举例：电气元件：最小尺寸取决于有效磁通密度，而有效磁通密度又受磁性材料的磁饱和限制；功率损耗产生的发热量散发又比较困难.因此功率-重量比和力矩-惯量比小，结构尺寸大.液压元件：功率损耗产生的发热量由油带到散热器去散热，其最小尺寸取决于最大工作压力，而工作压力可以很高（通常可达32MPa）,因而元件尺寸小,重量轻, 功率-重量比和力矩-惯量比大.同功率:液压泵重量/电动机重量=10%-20%液压泵尺寸/电动机尺寸=12%-13%液压马达功率重量比=10倍相当容量的电动机液压马达力矩-惯量比=10-20倍电动机2.液压动力元件快速性好,系统响应快.加速能力强,能高速起动和制动.3.液压伺服系统抗负载的刚度大.二. 电液伺服控制的缺点1.液压元件抗污染能力差,对工作介质清洁度要求高.工作介质随温度变化而变化,对系统性能有影响.2. 液压元件制造精度高,成本高,且若元件的密封制造使用不当,易外漏,造成环境污染.3.液压能源传输不如电气系统方便2 电液伺服阀电液伺服阀是电液伺服系统中的主要元件,它既是电液转换元件,又是功率放大元件.它能够把微小的电信号转换成大功率的液压能(流量和压力),是电液伺服控制系统的核心和关键.电液伺服阀的输入信号是由电气元件来完成的,由它再转换成液压流量和压力,输出给执行机构,实现对执行机构各物理量的控制.2.1电液伺服阀的组成与分类一.组成电液伺服阀通常由力矩马达,液压放大器,反馈机构三部分组成.以下图的两级中力反馈式电液伺服阀为例,简单介绍如下:图中上半部为力矩马达,下半部为液压放大器(由四通滑阀组成的液压放大器), 反馈机构则由反馈杆11组成.它们的作用分别是:1.力矩马达(力马达)将输入的电信号转换成力矩或力控制液压放大器运动.2.液压放大器控制液压能源流向执行机构的流量和压力.3.反馈机构使伺服阀输出的流量和压力获得与输入信号相应的特性.二.分类电液伺服阀的种类很多,按不同的结构和机能常有以下几种分类:1.按输出量的控制功能分有:电液流量伺服阀---主要控制输出的液流流量特性,即在额定输入信号范围内,具有线性流量控制特性.电液压力伺服阀---在额定输入信号范围内,具有线性压力控制特性.电液压力-流量伺服阀---在额定输入信号范围内,具有线性压力-流量控制特性.2.按液压放大器的级数分有:单级伺服阀---只有一级放大元件.结构简单,价格低廉,但输出力和力矩小,输出流量小,对负载变化敏感.用于低压小流量和负载变化不大的场合.两级伺服阀---有两级放大元件.它克服了单级伺服阀的缺点,是最常用的型式.三级伺服阀---由一个两级伺服阀作前置级,控制第三级功率滑阀.通常只用于大流量(200L/min)以上的场合.3.按第一级阀的结构分有:滑阀---第一级阀的结构是滑阀.此类阀流量和压力增益高,输出流量大,对油清洁度要求较低.但加工复杂,分辨率低,响应慢,滞环较大,阀芯受力大.喷咀挡板--- 第一级阀的结构是喷咀挡板. 此类阀灵敏,动态响应快,线性度好.但对油清洁度要求高,挡板受力小,驱动功率小.射流管--- 第一级阀的结构是射流管阀. 此类阀抗污染强,但动态响应慢,受油温响应大.4.按反馈形式分有:滑阀位置反馈---利用滑阀的位置反馈的阀,常用的有直接位置反馈,机械位置反馈,位置电反馈,位置力反馈等.直接位置反馈---阀芯位移通过反馈杆与挡板相连,构成滑阀位移力反馈.常用于两级伺服阀.机械位置反馈---将功率级滑阀的位移通过机械机构反馈到前置级.位置电反馈---将功率级滑阀的位移通过位移传感器反馈到伺服阀的放大器输入端,实现功率级滑阀阀芯定位.2.2 力矩马达力矩马达是将电信号转换成机械运动的一种电气-机械转换.一.力矩马达工作原理利用电磁原理,由永久磁铁(或激磁线圈)产生极化磁场,而电信号通过控制线圈产生控制磁场,两个磁场相互作用,产生与控制信号成比例并能反映控制信号的极性的力或力矩,使其运动部分产生直线位移或角位移的机械运动.二.力矩马达分类1. 根据运动形式分1) 角位移马达--力马达,可移动件是直角位移.2) 直线位移马达—力马达,可移动件是直线位移.2.按可动件结构分1)动铁式---可动件是衔铁.2)动圈式---可动件是控制线圈.3.按极化磁场产生的方式分1)永磁式---利用永久磁铁建立极化磁通.2)非极磁式---无专门的极磁线圈,两个控制线圈差动连接,利用常值电流产生极化磁通.3)固定电流极磁式---利用固定电流通过极磁线圈建立极化磁场.三.力矩马达要求1.能产生足够的输出力和行程,且要求体积小,重量轻.2.动态性能好,响应速度快.3.直线性好,死区小,灵敏度高,磁滞小.4.抗震,抗冲击,不受环境温度和压力影响.四.典型力矩马达1. 永磁动铁式力矩马达1)组成下图所示为一种常用的永磁动铁式力矩马达工作原理图,它由永久磁铁(2),上下导磁体(3,5),衔铁(4),弹簧管(1),控制线圈(两个控制线圈套在衔铁上).2)工作原理永久磁铁将上下导磁体磁化,一个为N极, 一个为S极.无信号电流时,即两个控制线圈的电流i1=i2,衔铁在上下导磁体的中间位置,由于力矩马达结构是对称的, 永久磁铁在四个工作气隙中所产生的极化磁通是一样的,使衔铁两端所受的电磁吸力相同,力矩马达无力矩输出.当有信号电流通过控制线圈时,线圈产生控制磁通(其大小和方向取决于信号电流的大小和方向).假设i1>i2,如上图所示,在气隙1,3中控制磁通与极化磁通方向相同,而在气隙2,4中控制磁通与极化磁通方向相反,因此气隙1,3中其控制磁通与永久磁铁磁通合成大于气隙2,4中控制磁通与极化磁通的合成,于是衔铁上产生顺时针方向的电磁力矩,使衔铁绕弹簧管转动中心顺时针方向转动.当弹簧管变形产生的反力矩与电磁力矩相平衡时,衔铁停止转动.如果信号电流反向,则电磁力矩也反向,衔铁向反方向转动.电磁力矩的大小与信号电流的大小成比例,衔铁的转角也与信号电流成比例.因此调节信号电流便可调节电磁力矩的大小,也就调节衔铁的转角大小.2.永磁动圈式马达1)组成永久磁铁,可动线圈,对中弹簧等.2)工作原理图所示为一种常见的结构原理图图中,永久磁铁在工作气隙中形成极化磁通,当控制信号电流加到线圈上时,线圈就会受到电磁力的作用克服弹簧力和负载力而运动.线圈的位移与控制电流成比例.因此输入信号电流就会得到电磁力,且呈正比关系,具有线性特性.3.动铁式力矩马达与动圈式力马达比较动铁式力矩马达动圈式力马达磁滞大磁滞小工作行程小工作行程大输出力矩大,弹簧刚度大,. 输出力矩小,固有频率低.固有频率高同功率体积小, 价格高同功率体积大,价格低五.力矩马达的数学模型（电磁力矩计算）1) 永磁动铁式力矩马达的数学模型（电磁力矩计算）电磁力矩是由于控制线圈输入电流,在衔铁产生了控制磁通而形成的.因此需先求出力矩马达的控制电流.通过力矩马达的磁路分析可求出电磁力矩的计算公式.a.力矩马达的控制电流参看永磁动铁式力矩马达的工作原理图,在其工作时, 两个控制线圈由一个放大器供电,其常值电压Eb在每个控制线圈中产生的常值电流I0大小相等方向相反.当放大器有输入电压时,两个控制线圈的电流分别为:I1= I0+iI2= I0-i式中i1 i2--- 每个控制线圈中的电流;I0---每个控制线圈中的常值电流i---每个控制线圈中的信号电流;两个控制线圈的差动电流为Δi=i1-i2=2I=i c(1)I c ---输入马达的控制电流b. 衔铁中产生的控制磁通根据力矩马达的磁路原理图,应用磁路的基尔霍夫第二定律可得气隙的合成磁通, 继而应用磁路的基尔霍夫第一定律求出衔铁磁通：φa=φ1-φ2=2φgθ（a/Lg）+Δi（Nc/ Rg）式中φa ---衔铁磁通;φg ---衔铁在中位时气隙的极化磁通;θ---衔铁转角; a ---衔铁转动中心到磁极面中心的距离;Lg ---衔铁在中位时每个气隙的长度;Rg ---工作气隙的磁阻;NcΔi---永久磁铁产生的控制磁动势;c. 作用在衔铁上的电磁力矩根据马克斯威尔公式计算衔铁在磁场中所受的电磁吸力,可得由控制磁通和极化磁通相互作用在衔铁上产生的电磁力矩简化式为Td=KtΔi+Kmθ式中Td ---作用在衔铁上的电磁力矩;Kt---力矩马达的中位电磁力矩系数;Km---力矩马达的中位磁弹簧刚度;从式中可看出,在衔铁中产生的控制磁通以及由此产生的电磁力矩比例于差动电流.2) 永磁动圈式力马达的数学模型（电磁力矩计算）参见永磁动圈式力马达的工作原理图,力矩马达的可动线圈悬置于工作气隙中,永久磁铁在工作气隙中形成极化磁通,当控制电流加到线圈上时,线圈就会受到电磁力的作用而运动.其运运动方向和电流方向按左手定则判断.线圈上的电磁力克服弹簧力和负载力,产生一个与控制电流成比例的位移.由于电流方向与磁通方向垂直,根据载流导体在均匀磁场中所受的电磁力公式,可得力马达线圈所受的电磁力:F=BgлDNcic=Ktic式中F---线圈所受的电磁力;K t---电磁力系数F=BgлDNcN c---控制线圈的匝数.B g---工作气隙中的磁感应强度;D---线圈的平均直径;I c---通过线圈的控制电流.结论: 永磁动圈式力马达的电磁力与控制电流成正比,具有线性特性.2.3 液压放大元件电液伺服阀另一个组成部分是液压放大器,它是一种以机械运动来控制流体动力的元件.它将力矩马达(或力马达)输出的机械运动(转角或位移)转换为液压信号(液体的流量和压力)输出,并进行了功率放大.液压放大元件是伺服系统中的一种主要控制元件,其静动态特性对系统的性能影响很大.且结构简单,单位体积输出功率大,工作可靠和动态性能好.一.液压放大元件的种类液压放大元件有滑阀,喷咀挡板阀和射流管阀等.二.滑阀滑阀是靠节流原理工作的.它借助于阀芯与阀套间的相对运动改变节流口面积的大小,对流体流量或压力进行控制.滑阀结构形式多,控制性能好,在电液系统中应用最广泛.1.滑阀的结构及分类(1)按进出阀的通道数划分它与液压方向阀的通道数一样,有四通阀,三通阀和二通阀.四通阀有一个进油口,一个回油口,两个控制口.可用来控制双作用液压缸或马达.如图a所示.三通阀有一个进油口,一个回油口,一个控制口.只可用来控制差动液压缸.如图b所示.图b 三通阀图c 二通阀二通阀一个进油口,只有一个可变节流口,须和一个固定节流孔配合使用,才能用来控制差动液压缸. 如图c所示.(2)按滑阀的工作边数划分a.四边滑阀--与上对应四通阀有四个可控的节流口,又称四边滑阀,控制性能最好.如上图a所示.b. 双边滑阀--三通阀有两个可控的节流口,又称双边滑阀, 控制性能居中. 如上图b所示.c. 单边滑阀--单边滑阀只有一个可控的节流口, 控制性能最差.(3)按滑阀的预开口型式划分按滑阀阀芯在中位时,阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸关系划分有:a.正开口--阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸是负重叠的(即阀芯凸肩宽度大于阀套槽宽),参见图a.b.零开口--阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸是零重叠的(即阀芯凸肩宽度等于阀套槽宽),参见图b.c.负开口--阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸是正重叠的(即阀芯凸肩宽度小于阀套槽宽),参见图c.图a 正开口图b 零开口图c 负开口.阀的预开口形式对其性能,特别是零位附近特性影响很大.如下图所示:零开口阀具有线性流量增益特性,性能比较好.负开口阀由于流量增益特性有死区,将引起稳态误差,有时还可能引起游隙,从而产生稳定性问题.正开口在正开口区内外的流量增益变化大,压力灵敏度低,零位泄漏量大.图不同开口形式的流量特性1-零开口2-正开口3-负开口2.滑阀静态特性滑阀静态特性是指稳态情况下,阀的负载流量qL, 负载压力pL和滑阀的位移xv三者之间的关系,即qL=f(pL, xv).它表示滑阀的工作能力和性能,对系统的静动态特性计算有重大意义.阀的静态特性可用方程(压力－流量方程),曲线或特性参数(阀的系数)表示.(1) 滑阀静态特性a.压力－流量方程滑阀的控制流量可由滑阀节流口流量公式表示,其流量是阀芯位移和节流口的压降的函数.为了使问题简化,在推导压力－流量方程时,作了以下假设:a)液压能源是理想的恒压源,供油压力Ps为常数,回油压力P0为零.b)忽略管道和阀腔内的压力损失.c)假定液体是不可压缩的.d)假定阀各节流口流量系数相等.e)阀的窗口都是匹配和对称的.根据节流口流量公式,以四边滑阀为例,可推导出压力－流量方程:负载流量为QL=CdA2√1/ρ(ps - pL)- CdA1√1/ρ(ps + pL)式中Cd-为流量系数,ρ-为油密度, (ρ=870Kg/m3)A1- 为节流口1的面积;A2-为节流口2的面积;ps –为恒压油源压力pL-为负载压力,pL=p1-p2.供油流量为Qs=CdA2√1/ρ(ps - pL)+ CdA1√1/ρ(ps + pL)b.滑阀的静态特性曲线a)流量特性曲线阀的流量特性是指负载压降等于常数时, 负载流量与阀芯位移之间的关系,其图形表示即为流量特性曲线. 负载压降为0时的流量特性称空载流量特性.相应的曲线为空载流量特性曲线,如图a所示.图a 空载流量特性曲线图图b 压力特性曲线b)压力特性曲线阀的压力特性是指负载压降等于常数时, 负载压降与阀芯位移之间的关系,其图形表示即为压力特性曲线.通常所指的压力特性是指负载流量为0时的压力特性,相应的曲线为压力特性曲线,如图b所示.c)压力-流量特性曲线阀的压力-流量特性曲线是指阀芯位移一定时, 负载流量与负载压降之间关系的图形. 如下图所示为理想零开口四边滑阀的压力-流量特性曲线族.它全面描述了阀的稳态特性,并可获得阀的全部性能参数.阀在最大位移下的压力-流量特性曲线可以表示阀的工作能力和规格.当负载所需的压力和流量能被阀在最大位移下的压力-流量特性曲线所包围时,阀就能满足负载的要求阀的压力-流量特性曲线(2)零开口四边滑阀的静态特性a. 理想零开口四边滑阀的静态特性理想零开口滑阀是指径向间隙为零,工作边锐利的滑阀,如图所示.由于径向间隙为零,工作边锐利,因而在讨论静态特性时可不考虑它们的影响.且认为节流阀口为矩形,其面积A=W xv, (W-面积梯度xv-阀芯位移).a)理想零开口四边滑阀的压力－流量方程 理想零开口四边滑阀的压力－流量方程:QL=Cd W xv -(1)b)压力－流量曲线根据无因次压力－流量方程绘制压力－流量曲线如下图所示.因阀窗口是匹配且对称的,所以压力－流量曲线对称于原点.当阀在正常工作状态是按图中Ⅰ,Ⅲ象限曲线.只有在瞬态情况下,才会处于Ⅱ,Ⅳ象限曲线.⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-Lv v s p p χχρ1。
电液伺服阀工作原理_电液伺服阀技术参数
电液伺服阀工作原理_电液伺服阀技术参数嘿，朋友们！今天咱们来唠唠电液伺服阀这个超酷的玩意儿。
你要是搞机械或者液压方面的工作，那肯定对它不陌生。
要是不太了解呢，也没关系，听我一一道来，保证你会觉得这东西特别有趣。
先来说说电液伺服阀的工作原理吧。
想象一下，电液伺服阀就像是一个超级智能的交通指挥官。
它有两个主要的输入信号，一个是电信号，就好比是交通指挥中心发来的指令；另一个是液压油，这就像是路上的车辆。
电信号一过来，就像指挥中心下达了特定的命令，比如说要让哪条路的车流量增大或者减小。
这个电信号作用在电液伺服阀内部的电磁部分。
这电磁部分就像是一个魔法棒，它能把电信号转化为机械运动。
你看啊，电磁力根据电信号的大小和方向，推动一个小阀芯或者挡板之类的部件。
这就好比魔法棒一挥，小木偶就开始动起来了。
这个小阀芯或者挡板的移动可不得了，它直接影响着液压油的流向和流量。
就像交通指挥官改变了路口的信号灯和道路的通行规则，液压油就得按照新的规则流动。
液压油通过电液伺服阀内部精心设计的通道，这些通道就像城市里规划好的道路一样，有进有出。
当阀芯或者挡板改变位置的时候，液压油通往不同的出口，从而驱动外部的液压执行机构，像液压缸或者液压马达。
这就像车辆根据新的交通规则到达不同的目的地，去完成各种各样的工作，比如举起一个很重的物体或者转动一个大轮子。
再说说电液伺服阀的技术参数，这可都是它的“身份证”信息呢。
其中一个重要的参数就是额定流量。
这额定流量就像一个人的饭量一样，告诉我们这个电液伺服阀在正常工作情况下能够允许通过多少液压油。
如果超过了这个额定流量，就好比一个人吃太多撑着了，电液伺服阀可能就会出问题，工作就不正常了。
还有一个参数叫响应频率。
这个怎么理解呢？就好比一个运动员的反应速度。
如果响应频率高，那就意味着电液伺服阀能够快速地根据电信号做出反应，就像一个反应超快的运动员，能迅速改变液压油的流动状态。
相反，如果响应频率低，那就像一个反应迟钝的人，在需要快速动作的时候就跟不上节奏了。
6.2.16.2机器人液压驱动系统
第六章 机器人动力与驱动系统
6.2.1 液压伺服驱动系统
（2）电液伺服阀的工作原理
喷嘴挡板式电液伺服阀的工作原理图
1—线圈；2，3—导磁体；4— 永久磁铁；5—衔铁；6—弹簧 管；7，8—喷嘴；9—挡板； 10，13—固定节流孔；11—反
馈弹簧杆；12—主滑阀
第六章 机器人动力与驱动系统
6.2.2 电液比例控制
电液比例控制是介于普通液压阀的开关控制和电液伺服控制之间的控制 方式，能实现对液流压力和流量连续地、按比例的跟随控制信号而变化。 因此，其控制性能优于开关控制，与电液伺服控制相比，其控制精度和相 应速度较低。因为它的核心元件是电液比例阀，所以简称比例阀。
电液比例压力阀
第六章 机器人动力与驱动系统
6.2.3 电液比例换向阀
第六章 机器人动力与驱动系统
6.2.1 液压伺服驱动系统
（1）电液伺服阀的构成 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。 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，输出直线位移的装置称为力马达。 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。 反馈和平衡机构使电液伺服阀输出的流量或压力获b)双叶式摆动缸
第六章 机器人动力与驱动系统
6.2.5 齿条传动液压缸
齿条传动液压缸结构形式很多，图为是一种用于驱动回转工作台回转的 齿条传动液压缸。
齿条传动液压缸
1，9—螺钉 ； 2，8—端盖； 3—半圆环； 4，7—活塞； 5—齿条； 6—齿轮
第六章 机器人动力与驱动系统
6.2.6 液压伺服马达
电液伺服系统
电液伺服系统电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。
根据输入信号的形式不同，又可分为模拟伺服系统和数字伺服系统两类。
下面对模拟伺服系统和数字伺服系统作一简单的说明。
模拟伺服系统在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，如图1所示。
在此系统中，输入信号、反馈信号、偏差信号以及其放大、校正都是连续的模拟量。
电信号可以是直流量，也可以是交流量。
直流量和交流量相互转换可以通过调制器或解调器完成。
模拟伺服系统重复精度高，但分辨能力较低(绝对精度低)。
伺服系统的精度在很大程度上取决于检测装置的精度，而模拟式检测装置的精度一般低于数字式检测装置，所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系统。
另外模拟伺服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响，因此当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时，就不能进行有效的控制了。
图1 模拟伺服系统方块图数字伺服系统在数字伺服系统中，全部信号或部分信号是离散参量。
因此数字伺服系统又分为数字伺服系统和数字—模拟伺服系统两种。
在全数字伺服系统中，动力元件必须能够接收数字信号，可采用数字阀或电液步进马达。
数字模拟混合式伺服系统如2所示。
数控装置发出的指令脉冲与反馈脉冲相比较后产生数字偏差，经数模转化器把信号变为模拟偏差电压，后面的动力部分不变，仍是模拟元件。
系统输出通过数字检测器(即模数转换器)变为反馈脉冲信号。
图2 数字伺服系统方块图数字伺服系统有很高的绝对精度，受模拟量的噪声和零漂的影响很小。
当要求较高的绝对精度，而不是重复精度时，常采用数字模拟系统。
从经济性可靠性方面来看，简单的伺服系统采用采用模拟型控制为宜。
系统特点及使用场合电液伺服系统综合了电气和液压两方面的优点，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点。
因此，在负载质量大又要求响应速度快的场合最为适合，其应用已遍及国民经济的各个领域，比如飞机与船舶舵机的控制、雷达与火炮的控制、机床工作台的位置控制、板带轧机的板厚控制、电炉冶炼的电极位置控制、各种飞机车里的模拟台的控制、发电机转速的控制、材料试验机及其他实验机的压力控制等等。
电液伺服阀的使用课件
应用效果评估
稳定性
伺服阀能够实现高精度的流量和 压力控制，提高设备的稳定性和
可靠性。
效率
伺服阀能够实现快速的响应和控制 ，提高设备的运行效率。
安全性
伺服阀具有过载保护和故障诊断功 能，能够提高设备的安全性。
06
伺服阀的发展趋势与展望
技术发展现状
当前伺服阀技术已取得显著进 步，具有高精度、快速响应和 低能耗等优点。
新型材料和制造工艺的应用提 高了伺服阀的可靠性和寿命。
集成化、模块化设计成为主流 ，便于安装和维护。
未来发展趋势
更高性能的伺服阀将不断涌现， 以满足更广泛的应用需求。
智能化和自主化技术将进一步融 入伺服阀，提高其自动化水平。
环保和节能要求将促进伺服阀向 更高效、低能耗方向发展。
对行业的影响与价值
清洁保养
备件储备
定期清洗电液伺服阀，去除杂质和积垢。
建议储备常用备件，如密封件、滤芯等， 以便及时更换。
05
伺服阀的应用案例
应用领域介绍
航空航。
能源领域
伺服阀用于控制燃气轮机、蒸汽轮机和核反 应堆等大型设备的燃料和蒸汽供应。
工业自动化
伺服阀用于控制机械臂、自动化生产线和工 业设备的运动和位置。
可能是由于流体动力、机械不平衡等 原因。解决办法是检查流体参数是否 正常，调整机械平衡。
输出不稳定
可能是由于电气参数、流体参数波动 等原因。解决办法是检查并调整相关 参数，确保稳定。
维护保养建议
定期检查
润滑保养
建议每月进行一次外观检查，每季度进行 一次功能测试。
定期为电液伺服阀加注润滑油，确保阀芯 动作灵活。
持稳定性能的伺服阀。
控制精度
电液伺服阀及电液伺服系统(1)
pS 0
2° pL
2 3
pS
pS pL
1 p
3S
34
§ 3 电液伺服阀的主要性能指标
3、空载流量特性（No-load flow c流h与ara输c出ter流ist量ic）的：关p系L=。0，输入电 1°名义流量曲线流量曲线中点 连线 2°名义流量增益线 flow gain °从零流量点向两个方向各作与 名义流量曲线误差最小之直线 °其斜率（均值）即为名义流量 增益 °额定流量与额定电流之比即为 额定流量增益。
电液伺服阀广泛地应用于电液位置、速度、加速
度、力伺服系统，以及伺服振动发生器中。它具有体
积小、结构紧凑、功率放大系数高、控制精度高、直
线性好、死区小、灵敏度高、动态性能好以及响应速
度快等优点。
3
（1）电液伺服阀按用途、性能和结构特征可分为 通用型和专用型；
防 爆 型 伺 服 阀
4
（2）按输出量可分为流量控制伺服阀和压力控制 伺服阀；
液压伺服系统
电液伺服阀及电液伺服系统
1
六、电液伺服阀及电液伺服系统
液压与气压用伺服阀是电液或电气 联合控制的多级伺服元件，它能将微弱 的电气输入信号放大成大功率的液压或 气压能量输出,以实现对流量和压力的 控制。它接受一种模拟量电控信号，输 出液压模拟量随电控信号的大小及极性 变化。电液或电气伺服阀具有控制精度 高和放大倍数大等优点，在液压与气压 控制系统中得到了广泛的应用。
这种伺服阀结构 紧凑,外形尺寸小,响应 快.但喷嘴挡板的工作 间隙较小，对油液的 清洁度要求较高.
13
14
15
（3）射流管式伺服阀
该阀采用衔铁式力矩 马达带动射流管，两个接 收孔直接和主阀两端面连 接，控制主阀运动。主阀 靠一个板簧定位，其位移 与主阀两端压力差成比例. 这种阀的最小通流尺寸 （射流管口尺寸）比喷嘴 挡板的工作间隙大4～10倍， 故对油液的清洁度要求较 低。缺点是零位泄漏量大； 受油液粘度变化影响显著， 低温特性差；力矩马达带 动射流管，负载惯量大， 响应速度低于喷嘴挡板阀。
电液伺服控制系统
12
m
1 Dm
QL
Kce Dm2
1
Vt
4e Kce
s
s2
h
2 h h
s
1
s
TL i
电液控制技术-电液伺服控制系统
电液位置伺服系统
一、电液位置伺服系统的方框图与传递函数
自整角机
us
θi
θL
相敏 放大器
ug
t
齿轮传动比
i m L
功率 放大器
t
Δi 力矩马达 电液伺服阀 液压马达 θm
电液伺服控制系统的类型 与性能评价指标
二、电液伺服控制系统的性能评价指标
2、动态特性指标 （1）时域性能指标
超调量 调节时间 峰值时间 衰减比 振荡次数
4
电液控制技术-电液伺服控制系统
电液伺服控制系统的类型 与性能评价指标
二、电液伺服控制系统的性能评价指标
2、动态特性指标 （2）频域性能指标
J 0 t e(t)dt
e(t)dt
J
0
0 x(t)dt
7
电液控制技术-电液伺服控制系统
电液位置伺服系统
电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种
液压伺服系统，其输入是电信号，输出是机械位 移信号，常用在机床工作台的位置控制、板带轧 机的板厚控制、飞机和船舶的舵机控制等方面。
电液位置伺服系统分阀控电液位置伺服系统 和泵控电液位置伺服系统。
自整角机
相敏 放大器
功率 放大器
Δi
力矩马达
us
ug
电液伺服阀
液压马达
t
t
θi
θL
θm
电液伺服阀传递函数
TL 负 载
电液伺服阀
1 5-1简述电液伺服阀的基本组成及各部分的作用。
电液伺服阀通常由电－机械转换器、液压放大器(先导级阀和功率级主阀)和反馈机构（或平衡机构）三大部分组成。
电－机械转换器的作用是把输入电信号的电能转换成机械运动的机械能，进而驱动液压放大器的控制元件，使之转换成液压能；液压放大级用于电液伺服阀的力矩马达或力马达的输出力矩或力很小，在阀的流量比较大时，无法直接驱动功率级阀运动，起到放大功率作用；反馈机构用来消除积分环节作用，来为解决滑阀的定位问题。
5-2根据反馈的形式不同，电液伺服阀分为哪几类？从它们的压力－流量特性曲线来看，有何差别？按反馈形式分类分为位置反馈、负载流量反馈、负载压力反馈。
图5-1为不同反馈形式伺服阀的稳态压力－流量特性曲线。
利用滑阀位置反馈和负载流量反馈得到的是流量控制伺服阀，阀的输出流量与输入电流成比例。
利用负载压力反馈得到是压力控制伺服阀，阀的输出压力与输入电流成比例。
由于负载流量与负载压力反馈伺服阀的结构比较复杂，使用的比较少，滑阀位置反馈伺服阀应用最多。
图5-1 不同反馈形式电液伺服阀的稳态压力－流量特性曲线5-3简述两级滑阀式电液伺服阀的工作原理。
滑阀式电液伺服阀的工作原理是力矩马达在线圈中通入电流后产生扭矩，使弹簧管上的挡板在两喷嘴间移动，移动的距离和方向随电流的大小和方向而变化。
5-4在什么情况下电液伺服阀可看成振荡环节、惯性环节或比例环节？在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。
为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。
如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。
5-5射流管伺服阀有何优缺点？。
电液伺服阀
电液伺服阀1. 概述电液伺服阀是一种能够通过电信号来控制液压系统的装置。
它通过将电信号转换为液压信号，从而实现对液压系统的精确控制。
电液伺服阀的应用非常广泛，可以用于各种需要高精度控制的工业设备和机械。
2. 工作原理电液伺服阀的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.接收控制信号：电液伺服阀首先接收来自控制系统的电信号，这个信号可以是模拟信号或者数字信号。
2.电信号转换：电液伺服阀将接收到的电信号转换为相应的液压信号。
这个转换过程通常通过电磁阀来实现。
电磁阀的电磁线圈在接收到电信号后产生磁场，磁场作用下使得阀芯移动，从而改变液压系统的通道。
3.控制液压系统：电液伺服阀控制液压系统中的液压流量或液压压力，从而实现对系统的准确控制。
液压信号可以进一步驱动执行器，如液压缸或液压马达。
4.反馈控制：电液伺服阀通常还具有反馈控制功能，通过接收来自液压系统的反馈信号，实时调整输出信号，从而使系统达到更精确的控制。
3. 电液伺服阀的特点•高精度控制：电液伺服阀能够通过电信号精确控制液压系统的运动状态，实现高精度的位置、速度和力控制。
•快速响应：电液伺服阀具有快速响应的特点，可以在毫秒级时间内对控制信号作出反应，并迅速调整液压系统的输出。
•广泛应用：电液伺服阀广泛应用于各种工业设备和机械，如数控机床、卷材设备、注塑机械等。
它们可以在自动化生产线上实现高效的控制。
•高可靠性：电液伺服阀采用先进的设计和制造技术，具有高可靠性和长寿命。
它们可以在恶劣的工作环境下长期稳定运行。
•易于维护：电液伺服阀的维护相对便捷，通常只需要定期检查和更换液压油即可。
4. 应用案例4.1 数控机床在数控机床中，电液伺服阀被广泛用于控制机床的进给系统。
通过精确控制液压油的流量和压力，电液伺服阀可以实现机床的高精度定位和快速运动。
4.2 注塑机械注塑机械中的电液伺服阀可以控制注塑机的活塞运动和压力。
通过精确控制活塞的位置和速度，电液伺服阀可以实现高精度的注塑过程，确保产品的质量。
电液伺服阀
三级电液伺服阀通常 是在一个通用型两级伺服 阀(称前量阀)下接一个滑 阀式液压放大器(第三级) 构成；
1.永久磁铁；2.导磁体；3. 衔铁转轴；4.档板；5.阀芯； 6.阀体；
14
7.固定节流口；8.控制线圈；9.喷嘴；10、11.内部通道
电液控制技术-电液伺服阀
常见电液伺服阀的典型结构和 工作原理
二、两级电液伺服阀
1、滑阀位置反馈两级伺服阀 4）机械反馈两级伺服阀
1.永久磁铁；2.导磁体；3.十字弹簧；4.控制杆；5.输出级阀芯； 6.输出级阀体；
常见电液伺服阀的典型结构和 工作原理
二、两级电液伺服阀
3、其它形式的两级电液伺服阀 1）射流管式力反馈两级伺服阀
1.力矩马达；2.柔性供油管； 3.射流管；4.射流接收器； 5.反馈弹簧；6. 阀芯；7.过滤器
18
电液控制技术-电液伺服阀
常见电液伺服阀的典型结构和 工作原理
二、两级电液伺服阀
3、其它形式的两级电液伺服阀 2）压力-流量伺服阀
1.永久磁铁；2.导磁体；3. 衔铁 转轴；4.档板；5.阀芯； 6.阀体； 7.固定节流口；8.控制线圈；9.
喷嘴；10、11.内部通道
13
电液控制技术-电液伺服阀
常见电液伺服阀的典型结构和 工作原理
二、两级电液伺服阀
1、滑阀位置反馈两级伺服阀 3）弹簧对中两级伺服阀
弹簧设计制作困难； 属于开环控制； 受外界条件影响大。
2
电液控制技术-电液伺服阀 电液伺服阀的基本组成和分类
一、电液伺服阀的基本组成
反馈机构有机械反馈、液压反馈和电反馈等多种方式， 反馈物理量包括位置反馈、压力反馈和流量反馈。
3
(a) 滑阀位置反馈 (b) 负载压力反馈 (c) 负载流量反馈
电液控制-电液伺服系统
3、压力反馈和动压反馈校正
三、电液速度控制系统
四、电液力控制系统
电液控制
第5章 电液伺服系统
一、电液伺服系统概述
1、电液伺服系统的特点、应用
2、电液伺服系统的组成
3、电液伺服系统的类型
二、电液位置伺服系统的分析
自整角机： 相敏放大器： 伺服放大器： 伺服阀：
阀控液压马达：
齿轮减速箱传动比：
系统开环传函求得为：
§系统的稳定性分析
简化方框图为：
系统稳定性条件为：
稳态误差为
2、负载干扰力矩引起的稳态误差 系统对外负载力矩的误差传递函数：
稳态误差为
3、零漂和死区等引起的稳态误差
静摩擦力矩折算到伺服阀输入端的死区电流为： 电液伺服阀的零漂和死区所引起的位置误差： 设总的零漂和死区电流为Σ△I，则总的静态位置误差为：
§电液伺服系统的校正
1、滞后校正
2、速度与加速度的反馈校正
Kv 2hh
为了保证系统稳定可靠地工作，具有满意的性能指标， 一般要求： 相位裕量
30o 60o
，ห้องสมุดไป่ตู้进行分析设计
增益裕量大于 20lg Kg 6dB
§系统的响应特性分析
对指令输入的闭环频率响应：
对负载力矩的闭环频率响应：
即闭环柔度特性
即闭环刚度特性
§系统的稳态误差分析
1、指令输入引起的稳态误差 系统对指令输入的误差传递函数：
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第六章 电液伺服系统
1
六、电液伺服阀及电液伺服系统
1 车床液压仿形刀架
液压仿形刀架倾斜安装在车床 溜板5的上面，工作时随溜板纵向移 动。样板12安装在床身后侧支架上 固定不动。液压泵站置于车床附近。 仿形刀架液压缸的活塞杆固定在刀 架的底座上，缸体6、阀体7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10在 弹簧的作用下通过杆9使杠杆8的触 销11紧压在样板上。在车削圆柱面 时，溜板5沿床身导轨4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 溜板一起纵向移动，刀架在工件1上 车出AB段圆柱面。
纠偏加速度 ； ap v p 0.7 2218.9 415 mm s2 0.415 m s2
工作可靠，便于使用与维护。
16
§2.电液位置控制系统
三、系统静态设计
1、系统类型的选择及系统图的拟定
选用电液伺服系统，因本系统的频宽不大，采 用DY型工业用电液伺服阀。
2、油源压力的确定
由于加大液压缸的有效面积，可提高系统的固
其它曲面形状或凸肩也都是这样合成切削来形 成的从仿形刀架的工作过程可以看出，刀架液压缸 （执行元件）是以一定的仿形精度按着触销输入位 移信号的变化规律而动作的，所以仿形刀架液压系 统是液压伺服系统。
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2 机械手伸缩运动伺服系统
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机械手伸缩系统的工作原理如下：
由数字控制装置发出的一定数量的脉冲，使步进电 机带动电位器5的动触头转过一定的角度（假定为顺时 针转动），动触头偏离电位器中位，产生微弱电压，经 放大器7放大成后，输入给电液伺服阀1的控制线圈，使 伺服阀产生一定的开口量。这时压力油经阀的开口进入 液压缸的左腔，推动活塞连同机械手手臂一起向右移动， 行程为；液压缸右腔的回油经伺服阀流回油箱。由于电 位器的齿轮和机械手手臂上齿条相啮合，手臂向右移动 时，电位器跟着作顺时针方向转动。当电位器的中位和 触头重合时，偏差为零，则动触头输出电压为零，电液 伺服阀失去信号，阀口关闭，手臂停止移动。手臂移动 的行程决定于脉冲数量，速度决定于脉冲频率。当数字 控制装置发出反向脉冲时，步进电机逆时针方向转动， 手臂缩回。
现场环境：冷轧车间，连续生产机组。 14
§2.电液位置控制系统
15
§2.电液位置控制系统
（2）控制指标
钢卷边缘对齐精度
E 1 : 2 mm ；
系统频宽 3Hz ，即 0.7 3 2 18.9rad s ；
纠偏速度参照上表，取 v 5m s，考虑板形等 参数的影响，取 vp 22 mm s ；
有频率、允许增加系统的开环增益，有利于提高系
统的精度与快速性。一般在纠偏系统中宜采用较低
的油源压力及较大的液压缸有效面积。综合考虑系
统的结构与流量限制，选取
力
pL
2 3
ps
2 4.5 3
3MPa 。
ps
4.5MPa
，则负载压
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§2.电液位置控制系统
3、液压缸有效面积的确定
由力平衡关系 Ap pL Mt ap Bpvp Ff
（1）主机参数
机组最大卷取速度 vmax 5m s
钢卷最大质量
M1 1.5104 kg
卷取机移动部分质量 M2 2104 kg
纠偏速度：
对于1400机组，当 v 1m s 时，fg 0.3 : 0.5Hz；
当 v 5m s 时，fg 0.5 : 1Hz 摩擦条件：V型滚动导轨，干油润滑；
2
车削圆锥面时，触销沿样件的圆锥段滑动，使杠 杆向上偏摆，从而带动阀心上移，打开阀口，压力 油进入液压缸上腔，推动缸体连同阀体和刀架轴向 后退。阀体后退又逐渐使阀口关小，直至关闭为止。 在溜板不断地做纵向运动的同时，触销在样板的圆 锥段上不断抬起，刀架也就不断地作轴向后退运动， 此两运动的合成就使刀具在工件上车出BC段圆锥面。
5
3 钢带张力控制系统
6
在钢带张力控制液压伺服系统中，热处理炉内的钢带张力 由带钢牵引辊组2和带钢加载辊组8来确定。用直流电机D作牵 引，直流电机D作为负载，以造成所需张力。如果用调节系统 中某一部件的位置来控制张力，由于在系统中各部件惯量大， 时间滞后大，控制精度低不能满足要求，故在两辊组之间设置 一液压伺服张力控制系统来控制精度。其工作原理是：在转向 辊左右两侧下方各设置力传感器，把它作为检测装置，两传感 器检测所得到的信号的平均值与给定信号值相比较，当出现偏 差信号时，信号经电放大器放大后输入给电液伺服阀。如果实 际张力与给定值相等，则偏差信号为零，电液伺服阀没有输出， 液压缸保持不动，浮动辊不动。当张力增大时，偏差信号使电 液伺服阀有一定的开口量，供给一定的流量，使液压缸向上移 动，浮动辊上移，使张力减少到一定值。反之，当张力减少时， 产生的偏差信号使电液伺服阀控制液压缸向下移动，浮动辊下 移，使张力增大到一定值。因此该系统是一个恒值力控制系统。 它保证了带钢的张力符合要求，提高了钢材的质量。
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§1. 电液伺服系统的类型
一、分类 1.被控量：位置、速度、力 2.系统结构：开、闭 3.动力机构：阀控、泵控 4.功率值：大、小 5.信号类型：模拟、数字
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§1. 电液伺服系统的类型
二、模拟系统与数字系统
模拟信号
伺服放大器
伺服阀
执行机构
模拟检测器
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§1. 电液伺服系统的类型
数字信号 数 字 D/A 比较
伺 服 放 伺服阀 执 行 机
大器
构
数字检测 器
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§2.电液位置控制系统
一、系统的组成及方块图 以带钢卷取机纠偏系统为例，其结构示
意图、液压系统原理图、控制系统框图如 下：
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§2.电液位置控制系统
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§2.电液位置控制系统
电气系统原理图如下：
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§2.电液位置控制系统
二、主机参数及控制指标
得 Ap
Mtap
Bpvp pL
Ff
本系统中 Mt M1 M2 1.5 2104 3.5104 (kg)
Bp 0
导轨与液压缸的折算摩擦系数 f 0.06
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§2.电液位置控制系统
代入计算得
Ap
3.5104
0.415 0.063.5104 3106
9.81
0.012
m2
选择液压缸活塞直径 D 150mm ，活塞杆直 径 d 60mm ，核算液压缸有效面积