2022年液压伺服系统 .pdf

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1、临沂大学院机械工程学院教案1 气液压学教案授课题目 ： 液压伺服系统第一节 概述授课类型理论课授课时间第周第次教学目标或要求 ：1、掌握液压伺服控制系统的工作原理、组成、类型2、液压伺服控制系统的优缺点教学内容：一、复习回顾：液压传动系统的组成及特点二、新内容：液压伺服系统第一节 概述一、 液压伺服控制系统的工作原理1、图 9-1 所示为一简单的液压传动系统的工作原理2、简单的液压伺服系统的工作原理二、 液压伺服系统的特点三、液压伺服控制系统的组成（一）输入元件（二）检测反馈元件（三）比较元件（四）放大元件（五）执行元件（六）控制对象四、液压伺服系统的类型五、液压伺服的优缺点时间分配10 分钟

2、25 分钟10 分钟20 分钟20 分钟15 分钟教学难点 ：液压伺服控制系统的工作原理及组成教学重点 ：1、掌握液压伺服控制系统的工作原理、组成、类型2、液压伺服控制系统的优缺点教学手段与方法：课件、多媒体思考题、讨论题、作业： 14-2 、14-4、 14-5 参考资料（含参考书、文献等）题 名 （副题名） / 作 者出版信息索取号液压传动 / 李芝主编机械工业出版社 1999 TH137/6 液压传动 / 丁树模，姚如一主编机械工业出版社 1992 TH137/8 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整

3、理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 临沂大学院机械工程学院教案2 教学过程：一、复习回顾：液压传动系统的组成及特点二、新内容：液压伺服系统第一节 概述液压伺服系统（ Hydraulic Servo System ）是一种自动控制系统，其控制技术是反馈控制技术、 电子技术与液压技术相互结合而产生的。在这种系统中，执行元件的运动跟随控制元件 （或输入信号） 运动的改变而变化，所以又称为随动系统， 也称为跟踪系统， 其输出能自动、 快速而准确的复现输入量的变化规律。液压伺服系统具有重量轻，体积小、反应快、系统刚度大和伺服精度高等优点，因而在机械

4、、 船舶、航空、冶金和化工部门中得到广泛的应用。三、 液压伺服控制系统的工作原理1、图 9-1 所示为一简单的液压传动系统的工作原理2、简单的液压伺服系统的工作原理如图 9-2 所示。由于阀芯与缸体是一个整体，从而构成反馈控制，其反馈过程如下：当控制阀芯处于中间位置（零位，0ix，即没有输入信号）时，阀芯凸肩恰好遮住通往液压缸的两个油口，阀没有流量流出， 液压缸不动，系统的输出量0px，系统处于静止平衡状态。如果给控制滑阀一个输入位移ix（如图示） ，阀芯将向右运动而偏离其中间位置，则节流窗口a、b 便有一个相应的开口量vixx，液压油经过 a 口进入液压缸右腔，左腔的液压油经b 口回油，缸体

5、向右移动px。因为滑阀与缸体是一个整体 ，则阀的开 口减小，即vipxxx，直到(0)pivxxx时，阀的输出流量为零，阀体停止运动，处于一个新的平衡位置，完成液压缸输出位移对滑阀输入位移的跟随运动。如果控制滑阀反向运动，液压缸也随之反向跟随运动。由上述分析可见，当滑阀阀芯不动时，液压缸也不动；阀芯向某一方备注板书详细分析课件多媒体多媒体名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 临沂大学院机械工程学院教案3 向移动多少距离

6、， 液压缸也向相同的方向移动相同的距离；阀芯移动的速度快，液压缸的移动速度也相应变快。 只要给控制滑阀一某一规律的输入信号，则执行元件 （系统输出） 就自动、准确地跟随控制滑阀， 并按照这个规律运动。图 9-1液压传动系统图 9-2液压伺服系统原理图四、 液压伺服系统的特点（一）它是反馈系统： 把输出量的一部分或者全部按照一定方式送回输入端，并和输入信号比较，这就是反馈作用。（二）靠偏差工作： 要使执行元件输出一定的位移，滑阀必须具有一定的开口量，因此输出与输入之间必须有偏差信号，执行元件的运动又试图消除这个偏差。但是在伺服系统中任何时间都不能完全消除这个偏差，伺服系统正是依靠这一偏差信号进行

7、工作的。（三）它是放大系统：执行元件输出的位移远远大于输入信号的位移，其输出的能量是由液压能源供给的。（四）它是跟踪系统：执行元件的输出量完全跟踪输入信号的变化。三、液压伺服控制系统的组成（一）输入元件通过输入元件，给出必要的控制信号；（二）检测反馈元件检测被控制量，产生系统的反馈信号，通常为各种传感器。（三）比较元件将输入信号与反馈信号进行比较并将其差值作为放大变换元件的输入信号。 有些系统没有单独的比较元件， 而是由反馈元件、输入元件或放大变换元件的一部分来实现其比较功能。（四）放大元件将偏差信号放大并转换后，控制执行元件，如伺服放大器，液压控制阀，电液伺服阀等。（五）执行元件直接带动控制

8、对象动作的元件或机构，通常为液压缸 或液压马达。（六）控制对象机器直接工作的部分，如设备的工作台、刀架等。多媒体课件课件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 临沂大学院机械工程学院教案4 四、液压伺服系统的类型（一）按控制信号的类别和回路的组成分为：机液伺服控制系统、 电液伺服控制系统和气液伺服控制系统等。（二）按控制元件的不同分为：滑阀式、射流管式、喷嘴挡板式、转阀式等。（三）按控制方式不同分为：阀控式和泵控式系统。

9、（四）按所控制的物理量分为：位置伺服控制系统、速度伺服系统和力控制系统。五、液压伺服的优缺点1、优点：系统刚度大控制精度高、行进速度快、自动化程度高等优点。因而可以组成体积小、 重量轻、加速能力强、 快速动作和控制精度高的伺服系统，来控制大功率和大负载的系统。2、缺点：液压伺服系统对油液的污染比较敏感，因此可靠性受到影响；在小功率系统中， 液压伺服控制不如电器控制灵活；伺服元件加工精度高，因此价格较贵。教学后记：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 -

10、- - - - - - - - 临沂大学院机械工程学院教案5 授课题目 ： 液压伺服系统第二节 液压伺服系统授课类型理论课授课时间第周第次教学目标或要求 ：1、掌握液压伺服阀的工作原理、结构、分类2、掌握机械手伸缩运动伺服系统的工作原理教学内容：一、复习回顾：液压伺服控制系统的工作原理及组成二、新内容：液压伺服系统第二节 液压伺服系统一、伺服阀（ Servo Valve ）（一）液压伺服阀的分类（二）液压伺服阀的结构（三）液压伺服阀的工作原理1滑阀式伺服阀2喷嘴挡板式伺服阀3射流管式伺服阀（四）液压伺服阀的选用二、典型液压伺服系统的分析（一）机械手伸缩运动伺服系统（二）钢带张力控制系统三、总结

11、时间分配10 分钟25 分钟10 分钟20 分钟20 分钟15 分钟教学难点 ：液压伺服阀的工作原理、结构、分类教学重点 ：1、掌握液压伺服阀的工作原理、结构、分类2、掌握机械手伸缩运动伺服系统的工作原理教学手段与方法：课件、多媒体思考题、讨论题、作业： 14-2 、14-4、 14-5 参考资料（含参考书、文献等）题 名 （副题名） / 作 者出版信息索取号液压传动 / 李芝主编机械工业出版社 1999 TH137/6 液压传动 / 丁树模，姚如一主编机械工业出版社 1992 TH137/8 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

12、 - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 临沂大学院机械工程学院教案6 教学过程：一、复习回顾：液压伺服控制系统的工作原理及组成二、新内容：液压伺服系统第二节 液压伺服系统一、伺服阀（ Servo Valve ）液压伺服阀是电液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能量输出，以实现对流量和压力的控制。 它接受一种模拟电控信号，输出随电控信号的大小和极性变化的液压模拟量。（五）液压伺服阀的分类液压伺服阀主要指电液伺服阀（Electro-hydraulic Servo Valve） ，它在接受电气

13、模拟信号后，相应输出调制的流量和压力。电液伺服阀分类：1.按用途、性能和结构特征可分为通用型和专用型；2.按输出量可分为 流量控制伺服阀和压力控制伺服阀；3.按液压放大级数可分为单级、双级和三级伺服阀；4.按电气机械转换后动作方式可分为力矩马达式（输出转角）和力马达式（输出直线位移） ；5.按电气机械转换装置可分为动铁式（一般是衔铁转动）与动圈式和干式与湿式；6.按液压前置级的结构形式可分为单喷嘴挡板式、双喷嘴挡板式、四喷嘴挡板式、射流管式、偏转板射流式和滑阀式；7.按反馈形式可分为位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈；8.按输入信号形式可分为连续控制式和脉宽调制式。（六）液压伺服阀的结构伺服

14、阀通常由电气机械转换器（力矩马达或力马达）、液压放大器、反馈或平衡机构等三部分组成。（七）液压伺服阀的工作原理1滑阀式伺服阀采用动圈式力马达，结构简单，功率放大系数较大，滞环小和工作行程大；固定节流口尺寸大， 不易被污物堵塞； 主阀芯两端控制油作用面积备注板书详细分析课件多媒体多媒体名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 临沂大学院机械工程学院教案7 大，从而加大了驱动力，使滑阀不易卡死，工作可靠。2喷嘴挡板式伺服阀由于

15、力反馈的存在， 使得力矩马达在其零点附近工作，即衔铁偏转角很小，故线性度好。此外，改变反馈弹簧杆11 的刚度，就能在输入相同的电流时改变滑阀的位移。这种伺服阀结构紧凑，外形尺寸小，响应快。单喷嘴挡板的工作间隙较小，对油液的清洁度要求较高。3射流管式伺服阀采用衔铁式力矩马达带动射流管，两个接受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。（八）液压伺服阀的选用二、典型液压伺服系统的分析（三）机械手伸缩运动伺服系统步进电机电位器放大器u i i+ - 电液伺服阀液压缸机械手手臂齿轮齿条机构液压泵q xv xv 机械手伸缩运动伺服系统方框图（四）钢带张力控制

16、系统在钢带生产过程中， 经常要求控制钢带的张力 （例如在热处理炉内进行热处理时），因此对薄带钢材的连续生产提出了高精度恒张力的控制要求。图 9-9 是钢带张力控制液压伺服系统的原理。给 定张力电放大器u i + - uf 电液伺服阀液压缸张力调节器力传感器液压泵p FF多媒体课件课件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 临沂大学院机械工程学院教案8 三、总结液压伺服系统是一个闭环自动控制系统一般由输入装置、比较装置、检测反馈装置、 放大和变换装置以及执行元件等五部分组成。反馈是伺服系统区别于其它系统的关键。 液压伺服系统具有体积小、 重量轻、响应快等优点，在国防和民用工业中得到广泛的应用。伺服阀是伺服控制系统的关键， 本章简单介绍了伺服阀的分类及几种常用的伺服阀以及在实际应用中如何选用；最后简单介绍了几种常用的液压伺服控制系统，分析了其控制原理。教学后记：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -