液压伺服系统图文稿

液压伺服系统

文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

唐山科技职业技术学院

毕业设计（论文）

课题名称：浅谈液压伺服系统

系别：机电工程系

专业班级：机电设备维修与管理2班

学生姓名：王琳

指导教师：王磊

二OO九年五月附表1 毕业设计（论文）评分表

附表二毕业设计（论文）任务书

指导教师：教研室主任：系主任：

目录

摘要

液压伺服系统，是在液压传动和自动控制理论基础上，建立起来的一种液压自动控制系统。液压伺服控制除了具有液压传动的各种优点外，还具有反应速度快，系统刚度大和伺服精度高等优点，因此广泛应用于金属切削机床、重型机械、起重机械、汽车、飞机船舶和军事装备等方面。

关键词：伺服系统液压传动自动控制应用

引言

液压传动技术是我们“机电设备维修与管理专业”的必修课。在这门课程里我们学到了液压伺服系统。

液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。它以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛应用。

本论文通过介绍液压伺服系统的发展、工作原理、组成、分类、基本特性和具体应用，使我们对液压伺服系统有一个更深入的了解。

正文

1.液压伺服系统的发展及应用领域

1.1液压伺服系统的发展历程

液压伺服控制技术是一门比较新的科学技术。它不但是液压技术中的一个新分支，而且也是控制领域中的一个重要组成部分。

在第一次世界大战前，液压伺服系统作为海军舰船的操舵装置开始应用。后来，在第二次世界大战期间及以后，由于军事刺激，自动控制特别是武器和飞行器控制系统的研究发展取得很大的进展。液压伺服系统因影响快、精度高、功率比重大，特别受到重视。实践的需要也推动了理论研究工作，40年代开始了滑阀特性和液压伺服理论的研究。1940年底，首先在飞机上出现了电液伺服系统。但该系统中的滑阀由伺服电机驱动，作为电液转换器。由于伺服电机惯性量大，使电液转换器成为系统中时间常数最大的环节，限制了电液伺服系统的响应速度。直到50年代初，才出现了快速响应的永磁力矩马达，形成了电液伺服阀雏形。到50年代末，又出现了以喷嘴挡板阀作为第一级的电液伺服阀，进一步提高了伺服阀的快速性。60年代，各种结构的电液伺服阀相继出现，特别是干式力矩马达的出现，才使得电液伺服阀的性能日趋完善。由于电液伺服阀和电子技术的发展，使电液伺服系统得到了迅速的发展。随着加工能力的提高和电液伺服工艺性的改善，使电液伺服阀的价格不断降低。出现了抗污染和工作可靠的工业用廉价电液伺服阀，电液伺服系统开始向一般工业中推广。目前，液压伺服系统，特别是电液伺服系统已成了武器自动化和工业自动化的一个重要方面，应用非常广泛。

1.2液压伺服系统的应用领域

液压伺服系统在国防工业中，用于飞机的操作系统、导弹的自动控制系统、火炮操作系统、雷达跟踪系统和舰艇的操舵装置等。在民用工业中，用于仿形机床、数控机床、电火花加工机床；冶炼方面的电炉电极自动升降恒功率控制系统；试验装置方面的振动试验台、材料试验机、轮胎试验机等；锻压设备中的挤压机速度伺服、油压机的位置同步伺服；设备中的轧机液压压下、张力控制；燃气轮机及水轮机转速自调系统等。

2.液压伺服系统的工作原理

在液压伺服系统中，液压执行元件的运动，能自动快速而准确地随着控制机构的信号而改变，因而液压伺服系统又称为随动系统。与此同时，液压伺服机构还起到信号的功率放大作用，因此它也是功率放大装置。

下图所示为一简单液压传动系统，由一个滑阀控制的液压缸推动负载运动。当给阀芯输入量Xi(例如向右)，则滑阀移动某一个开口量Xv，此时压力油进入液压缸右

腔，液压缸左腔回油，推动缸体向右运动，即有一个输出位移Xo，它与输入位移大小Xi无直接关系，而与液压缸结构尺寸有关。

若将上述滑阀和液压缸组合成一个整体，构成反馈通路，上述系统就变成一简单液压伺服系统，如下图所示

如果控制滑阀处于中间位置（零位），即没有信号输入（Xi=0）,这时，滑阀凸肩恰好堵住液压缸两个油口，缸体不动，系统的输出量Xo=0。负载停止不动，系统处于静止平衡状态。

若给控制滑阀输入一个正位移Xi>0（例如向右为正）的输入信号，阀芯偏离其中间位置，液压缸进出油路同时打开，阀相应开口量Xv=Xi，高压油通过节流口进入液压缸右腔，而液压缸左腔的油通过令一个节流口回油，液压缸产生位移Xo，此时系统处于不平衡状态。

由于控制滑阀阀体和液压缸缸体连在一起，成为一个整体，随着输出量Xo增加，而滑阀开口量Xv逐渐减少。当Xo增加Xo=Xi到时，则开口量Xv=0，油路关闭，液压缸不动，负载停止在一个新的位置上，达到一个系新的平衡状态。

如果继续给控制滑阀向右的输入信号Xi，液压缸就会跟随这个信号继续向右运动。

反之，若给控制滑阀输入一个负位移Xi<0（向左为负）的输入信号，则液压缸就会跟随这个信号向左运动。

由此看出，在此系统中，滑阀不动，液压缸也不动；滑阀移动多少距离，液压缸也移动多少距离；滑阀移动速度快，液压缸移动速度也快；滑阀向哪个方向移动，液压缸也向哪个方向移动。只要给控制滑阀一某一规律的输入信号，则执行元件（输出系统）就会自动地、准确地跟随控制滑阀，并按照这个规律运动，这就是液压伺服系统的工作原理，该原理课可以用下图所示的方框图表示。

3.液压伺服系统的基本特性

3.1液压伺服系统的基本特点

液压伺服系统有以下基本特点：

（1）输出量能够自动地跟随输入量变化规律而变化，所以，液压伺服系统是一个自动跟踪系统（随动系统）。

（2）液压缸位移Xo和阀芯位移Xi之间不存在偏差（即当控制滑阀处于零位）时，系统的控制对象处于静止状态。由此可见，欲使系统有输出信号,首先必须保证控制滑阀具有一个开口量，即Xv＝Xi-Xo≠0。系统的输出信号和输入信号之间存在偏差是液压伺服系统工作的必要条件,也可以说液压伺服系统是靠偏差信号进行工作的。所以，液压伺服系统是一个有误差系统。

（3）输出信号之所以能精确地复现输入信号的变化，是因为控制阀体和液压缸固连在一起，构成了一个反控制通路。液压缸输出位移Xo通过这个反馈通路会输给