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第十章液压伺服系统本章目录第一节概述仿形刀架的活塞杆固定在刀架底座上,液压缸的缸体6、杠杆8、伺服阀体7是和刀架3连在一起的,可在刀架底座的导轨上沿液压缸轴向移动。伺服阀芯10在弹簧的作用下通过阀杆9将杠杆8上的触销11压在样件12上。由液压泵14来的油经滤油器13通入伺服阀的A口,并根据阀芯所在位置经B或C通入液压缸的上腔或下腔,使刀架3和车刀2退离或切入工件1。车削圆柱面时,溜板沿床身 导轨4纵向移动。杠杆触销在样 件上水平段滑动,阀口不打开, 刀架跟随溜板一起纵向移动,车 刀在工件1上车出圆柱面;车削 圆锥面时,触销沿样件斜线滑动, 杠杆向上方偏摆,带动阀芯上移, 阀口打开,压力油进入缸上腔推 动缸体连同阀体和刀架后退。阀 体后退逐渐关小阀口,直至关闭。 触销在样件上不断抬起,刀架也 就不断后退运动,运动合成使刀 具在工件上车出圆锥面。节标题其它曲面形状或凸肩都是合成切削的结果。 如图所示,v1、v2和v分别表示溜板带动刀架的纵向 运动速度、刀具沿液压缸轴向的运动速度和刀具的实际合成速度。 三、液压伺服系统分类 按输出物理量分类:位置、速度、力伺服系统 按信号分类:机液、电液、气液伺服系统 按元件分类:阀控系统、泵控系统 特点: 泵承载能力大、控制精度高、响应速度快自动化程度高、体积小;但是,元件造价高,对油要求高,反应灵敏度高,效率较低。 四、液压伺服控制的优缺点 1.液压伺服控制的优点: (1)液压元件的功率—重量比和力矩-惯量比大可以组成结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好的伺服系统。(2)液压动力元件快速性好,系统响应快。(3)液压伺服系统抗负载的刚度大,即输出位移受负载变化的影响小,定位准确,控制精度高。第二节液压伺服控制元件3、四边节流滑阀 滑阀有四个控制边,开口xs1、xs2分别控制进入缸两腔的压力油,开口xs3、xs4分别 控制液压缸两腔的回油。当滑 阀向左移动时,液压缸左腔进 油口xs1减小,回油口xs3增大, 使p1迅速减小;与此同时,液 压缸右腔的进油口xs2增大,回 油口xs4减小,使p2迅速增大。 这样就使活塞迅速左移。4、三种节流边的对零状态 1)负开口 (xs<0)有较大的不灵敏区,较少采用(图10-7a) 2)正开口 (xs>0)工作精度较负开口高,但功率损耗大,稳定性也较差。(图10-7b) 3)零开口 (xs=0)其工作 精度最高,制造 工艺性差。(图10-7c)二、射流管阀三、喷嘴挡板阀第三节电液伺服阀一、电液伺服阀的组成 由力矩马达和液压放大器组成。 1.力矩马达组成 由一对永久磁铁1、导磁体2和 衔铁3、线圈5和内部悬置挡板7的弹簧管6等组成。 2.液压放大器组成 前置放大器前置放大级是一个双喷嘴-挡板阀,它主要由挡板7、喷嘴8、节流孔10和滤油器11组成。 3.功率放大级 功率放大级主要由滑阀9和挡板下部的反馈弹簧片组成。二、电液伺服阀工作原理 1.力矩马达工作原理 磁铁把导磁体磁化成N、S极, 形成磁场。 线圈无电流时,力矩马达无力 矩输出,挡板处于两喷嘴中间;当 输入电流通过线圈使衔铁3左端被 磁化为N极,右端为S极,衔铁逆时 针偏转。弹簧管弯曲产生反力,使衔铁转过θ角。电流越大θ角就越大,力矩马达把输入电信号转换为力矩信号输出。压力油经滤油器和节 流孔流到滑阀左、右两端 油腔和两喷嘴腔,由喷嘴 喷出,经阀9中部流回油箱 力矩马达无输出信号时, 挡板不动,滑阀两端压力相 等。当矩马达有信号输出时,挡板偏转,两喷嘴与挡板之间的间隙不等,致使滑阀两端压力不等,推动阀芯移动。3.功率放大级工作原理 当前置放大级有压差信号使滑 阀阀芯移动时,主油路被接通。滑 阀位移后的开度正比于力矩马达的 输入电流,则阀的输出流量和输入 电流成正比;当输入电流反向时, 输出流量也反向。滑阀移动同时, 挡板下端的小球亦随同移动,使挡 板弹簧片产生弹性反力,阻止滑阀 继续移动;挡板变形又使它在两喷嘴间的位移量减小,实现了反馈。当滑阀上的液压作用力和挡板弹性反力平衡时,滑阀便保持在这一开度上不再移动。第四节液压伺服系统实例二、工作原理 步进电机将数控部分的脉冲信号转换成相应的转角θi,动触头偏离电位器中位,产生微弱电压u1,经放大后再输入电液伺服阀1的控制线圈u2,产生一定的开口量。时压力油以流量q流经阀的开口进入缸左腔,缸右腔油经伺服阀回油箱,活塞连同机械手手臂一起向右移动。当电位器中位和触头重合时,输出电压为零,阀口 关闭,手臂移动停止。当数 控装置发反向脉冲时,步进 电机逆时针转动,手臂缩回。