液壓伺服系統(tǒng)-機(jī)床行業(yè)百科-機(jī)床商務(wù)網(wǎng)

1簡(jiǎn)介

2原理

3控制系統(tǒng)

4系統(tǒng)組成

5優(yōu)缺點(diǎn)

.優(yōu)點(diǎn)：

.缺點(diǎn)：

1簡(jiǎn)介

電液伺服系統(tǒng)通過(guò)使用電液伺服閥，將小功率的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)了一些重型機(jī)械設(shè)備的伺服控制。

2原理

圖所示為一個(gè)對(duì)管道流量進(jìn)行連續(xù)控制的電液伺服系統(tǒng)。在大口徑流體管道1中，閥板2的轉(zhuǎn)角θ變化會(huì)產(chǎn)生節(jié)流作用而起到調(diào)節(jié)流量qT的作用。閥板轉(zhuǎn)動(dòng)由液壓缸帶動(dòng)齒輪、齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)系統(tǒng)的輸入量是電位器5的給定值xi。對(duì)應(yīng)給定值xi，有一定的電壓輸給放大器7，放大器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)加到伺服閥的電磁線圈上，使閥芯相應(yīng)地產(chǎn)生一定的開(kāi)口量xv。閥開(kāi)口xv使液壓油進(jìn)入液壓缸上腔，推動(dòng)液壓缸向下移動(dòng)。液壓缸下腔的油液則經(jīng)伺服閥流回油箱。液壓缸的向下移動(dòng)，使齒輪、齒條帶動(dòng)閥板產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，液壓缸活塞桿也帶動(dòng)電位器6的觸點(diǎn)下移xp。當(dāng)xp所對(duì)應(yīng)的電壓與xi所對(duì)應(yīng)的電壓相等時(shí)，兩電壓之差為零。這時(shí)，放大器的輸出電流亦為零，伺服閥關(guān)閉，液壓缸帶動(dòng)的閥板停在相應(yīng)的qT位置。 [1]

3控制系統(tǒng)

液壓傳動(dòng)中具有隨動(dòng)作用的液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，大功率的液壓元件（包括液壓伺服閥和液壓執(zhí)行元件）跟隨小功率的指令信號(hào)元件動(dòng)作。執(zhí)行元件所控制的通常是位置、速度等機(jī)械量。指令信號(hào)元件又稱參考信號(hào)元件，它發(fā)出代表位置、速度或其他量的指令信號(hào)。大功率與小功率之比可以達(dá)幾百萬(wàn)倍以上。液壓伺服系統(tǒng)是反饋控制系統(tǒng)，反饋回來(lái)代表實(shí)際狀態(tài)的信號(hào)與指令信號(hào)比較，得到誤差信號(hào)，如果誤差不是零，便進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如在高射炮自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)中，雷達(dá)跟蹤飛機(jī)，并將信號(hào)送給指揮儀，指揮儀計(jì)算出高射炮管應(yīng)處的位置，炮管的實(shí)際位置與指揮儀算出的指令位置在系統(tǒng)中不斷進(jìn)行比較和調(diào)節(jié)，直到誤差小于許可值時(shí)才射擊。液壓伺服系統(tǒng)通常應(yīng)包括：實(shí)際狀態(tài)的測(cè)量反饋元件；小功率指令信號(hào)的傳遞元件和大功率液壓執(zhí)行元件；期望狀態(tài)和反饋狀態(tài)的比較元件；差值信號(hào)的放大元件。液壓伺服系統(tǒng)分為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和氣液伺服系統(tǒng)。它們的指令信號(hào)分別為機(jī)械信號(hào)、電信號(hào)和氣壓信號(hào)。電液伺服系統(tǒng)因電氣控制靈活而得到廣泛的應(yīng)用；氣液伺服系統(tǒng)用于防爆的環(huán)境或容易獲得氣壓信號(hào)的場(chǎng)合。液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)具有必要的性能：工作穩(wěn)定；對(duì)指令信號(hào)反應(yīng)快；穩(wěn)態(tài)誤差小；對(duì)干擾不敏感。液壓伺服系統(tǒng)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種。在精密加工的定位系統(tǒng)中，液壓伺服系統(tǒng)能保證小于0.1微米的加工誤差。世界上許多巨大天文望遠(yuǎn)鏡的動(dòng)作，都是用星光作為伺服系統(tǒng)的指令信號(hào)，通過(guò)液壓伺服系統(tǒng)和執(zhí)行元件進(jìn)行跟蹤的。

4系統(tǒng)組成

液壓伺服系統(tǒng)是由液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)和反饋機(jī)構(gòu)組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)﹐分為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)和電氣液壓伺服系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱電液伺服系統(tǒng)）兩類。其中﹐機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用較早﹐主要用於飛機(jī)的舵面控制和機(jī)床仿型裝置上。隨著電液伺服閥的出現(xiàn)﹐電液伺服系統(tǒng)在自動(dòng)化領(lǐng)域占有重要位置。很多大功率快速響應(yīng)的位置控制和力控制都應(yīng)用電液伺服系統(tǒng)﹐如飛機(jī)﹑導(dǎo)彈的舵機(jī)控制系統(tǒng)﹐船舶的舵機(jī)系統(tǒng)﹐雷達(dá)﹑大炮的隨動(dòng)系統(tǒng)﹐軋鋼機(jī)械的液壓壓下系統(tǒng)﹐機(jī)械手控制和各種科學(xué)試驗(yàn)裝置（飛行模擬轉(zhuǎn)臺(tái)﹑振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)）等。

5優(yōu)缺點(diǎn)

液壓伺服系統(tǒng)是從1950年開(kāi)始出現(xiàn)的，幾十年來(lái)獲得了很大的發(fā)展，目前在各種技術(shù)領(lǐng)域里幾乎都廣泛的使用了液壓控制。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作快，換向迅速。就流量——速度的傳遞函數(shù)而言，基本上是一個(gè)固有頻率很大的振蕩環(huán)節(jié)，而且隨著流量的加大和參數(shù)的佳匹配可以使固有頻率增大到和電液伺服閥的固有頻率相比。電液伺服閥的固有頻率一般在100HZ以上，因而液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的頻率響應(yīng)是很快的，而且易于高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。與機(jī)電系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，固有頻率通常較高。

（2）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積和重量遠(yuǎn)小于相同功率的機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積和重量。因?yàn)殡S著功率的增加液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如閥、液壓缸或馬達(dá)）的體積和重量的增加遠(yuǎn)比機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)增加的慢，這是因?yàn)榍罢咧饕吭龃笠后w流量和壓力來(lái)增加功率，雖然動(dòng)力機(jī)構(gòu)的體積和重量也會(huì)因此增加一些，但卻可以采用高強(qiáng)度和輕金屬材料來(lái)減少體積和重量。

（3）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)、抗*力強(qiáng)，特別是低速性能好，而機(jī)電系統(tǒng)的傳遞平穩(wěn)性較差，而且易受到電磁波等各種外干擾的影響。

（4）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速范圍廣，功率增益高。

缺點(diǎn)：

（1）液壓信號(hào)傳遞速度慢不易進(jìn)行校正，而電信號(hào)則是按光速來(lái)傳遞信息，而且易于綜合和校正。但是電液伺服系統(tǒng)由于在功率級(jí)以前采用了電信號(hào)，因而不存在這一缺點(diǎn)，而且在某種意義講這種系統(tǒng)具備了電、液兩類伺服的優(yōu)點(diǎn)。

（2）液壓伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度高，因而成本高。

（3）液體的體積彈性模數(shù)隨溫度和混入油中的空氣含量而變。當(dāng)溫度變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)性能有顯著影響。與此相反，溫度對(duì)氣體的體積彈性模數(shù)影響很小，因此對(duì)氣動(dòng)控制系統(tǒng)的工作性能影響不大。溫度對(duì)液體的粘度影響很大，低溫時(shí)摩擦損失增大；高溫時(shí)泄漏增加，并容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

（4）漏油是液壓系統(tǒng)的弱點(diǎn)，它不僅污染環(huán)境，而且容易引發(fā)火災(zāi)。液壓油易受污染，并可造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)堵塞。