液压伺服和电液比例控制技术.ppt

第八章液压伺服和电液比例控制技术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一、电液伺服阀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。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。显然，改变输入电流大小，可成比例的调节电磁力矩，从而得到不同的主阀开口大小。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，回油经阀口3回油箱。二、电液伺服系统的应用机械手手臂伸缩电液伺服系统。第二节电液比例控制近年来在国内外得到重视，发展较快，电液比例控制的核心元件式电液比例阀，简称比例阀。本节主要介绍常用的电液比例阀及其应用。
一．电液比例控制器电液比例控制阀被广泛地应用于对液压参数进行连续、远距离控制或程序控制，但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。根据用途和工作特点的不同，比例阀可以分为比例压力阀（如比例溢流阀、比例减压阀等）、比例流量阀（如比例调速阀）和比例方向阀（如比例换向阀）等三类。
电液比例换向阀不仅能控制方向，还有控制流量的功能。而比例流量阀仅仅是用比例电磁铁来调节节流阀的开口。由压力阀1和移动式力马达2两部分组成，当力马达的线圈中通入电流I时，推杆通过钢球4，弹簧5把电磁推力传给锥阀6。推力的大小与电流I成比例，
电磁力F＝KI
pA=KI，p=KI/A
（A为锥阀芯有效承压面积）
比例电磁铁代替了调节弹簧手柄。当输入一个电信号电流时，比例电磁铁产生一个相应的电流I，成比例的电磁力F。当阀进油口p处作用在锥阀上的液压力超过弹簧力时，锥阀打开，油液通过阀口由出油口Ｔ排出，这个阀的阀口开度是不影响电磁推力的，但当通过阀口的流量变化时，由于阀座上的小孔d处压差的改变以及稳态液动力的变化等，被控制的油液压力依然会有一些改变。图8-6所示为直动式压力阀，它可以直接使用，也可以用来作为先导阀以组成先导式的比例溢流阀，比例减压阀和比例顺序阀等元件。⒉电液比例换向阀
电液比例换向阀一般由电液比例减压阀和液动换向阀组合而成，前者作为先导