数控5-伺服阀(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,W,*,1,WUST,2025/9/5 周五,2,在,电液,控制系统中，一般采用电压比较反馈方式，其中的放大元件称为,“,电液伺服阀,”,。,由于,“,电液伺服阀,”,主要用于高速,电液伺服,控制系统，要求有很高的,精度,和,响应,速度，,其输出流量或压力受输入的电气信号控制（,近似与输入电压或电流成比例,）。,阀的内部，先导级与主阀之间一般由机液伺服机构（也有电液伺服）采用负反馈的方式驱动，以提高跟踪精度。,WUST,2025/9/5 周五,3,电液伺服阀多为两级阀，有,压力型伺服阀,和,流量型伺服阀,之分，绝大部分伺服阀为流量型伺服阀。,在流量型伺服阀中，要求主阀芯的位移,X,P,与的输入电流信号,I,成比例，为了保证主阀芯的定位控制，主阀和先导阀之间设有位置负反馈，位置反馈的形式主要有直接位置反馈和位置,-,力反馈两种。,WUST,2025/9/5 周五,5.1,直接位置反馈电液伺服阀,阀,伺服阀,用机液伺服机构驱动主阀,电,机转换,四通阀阀控缸,（先导级）,主滑阀,（主级）,力马达,主级放大元件,、组成框图,4,W,2,电,机转换,力马达,一,、力马达,5,W,2,6,W,2,7,W,2,8,二、,动圈式直接位置反馈伺服阀桥路图,先导级放大元件,反馈杆,WUST,2025/9/5 周五,9,三、,动圈式直接位置反馈伺服阀,反馈杆,WUST,2025/9/5 周五,10,WUST,2025/9/5 周五,11,反馈杆,WUST,2025/9/5 周五,12,四,直接反馈伺服阀控制框图,1,、采用阀芯、阀套直接比较法；,2,、导阀芯导阀套,直接比较,、通过刚性连接,直接（测量）反馈,；,3,、,放大元件,为导阀部分,、缸,是主阀两端部分,；,4,、,指令元件,是线圈，,被控对象,是主阀芯，使主阀芯位移跟踪动圈的指令位移。,主阀两端缸,及主阀阻力,主阀芯,被控制,对象,1,（导阀套与主阀芯刚性连接）,X,X,套,-,直接反馈伺服阀控制框图,扰 动,导阀芯阀套比较,线圈,导阀,B+B,开环控制（放大）,部分,1,X,芯,WUST,2025/9/5 周五,13,直接反馈伺服阀,WUST,2025/9/5 周五,5.2,力,位置反馈式电液伺服阀,力马达及挡板阀,主滑阀,14,W,2,5.2,力,位置反馈式电液伺服阀,力马达,固定节流孔,反馈弹簧杆,喷嘴,挡板（导阀芯）,弹簧管,（扭簧）,要求：,主阀芯位移自动跟踪输入的电流，与输入电流成比例。,主滑阀,先导级油缸左腔,先导级油缸左腔,15,W,2,电,机转换,力矩马达,一,、力马达,衔铁,磁钢,导磁体,16,W,2,一,、力马达,衔铁,磁钢,导磁体,吸,吸,斥,斥,K,t,17,W,2,18,W,2,二,、先导级桥路,（,B+B,）,带,2,个固定节流,孔的,B+B,全桥,控制对称缸,挡板位移,主阀位移,弹簧管,主阀芯,主阀芯,先导级油缸,先导级油缸,反馈杆,反馈杆,通过反馈杆将主阀位移反馈至比较元件,挡板,19,W,2,三,、比较方式,（力矩比较）,比较元件（挡板）要求：,1,）与指令元件相连（力矩马达）,2,）与被控对象相连（主阀芯）,3,）与放大元件相连（挡板本身）,主阀位移对,挡板产生的力,以挡板作为力比较元件,指令力矩,挡板位移,20,W,2,三,、比较方式,（力矩比较）,偏差力矩,偏差力矩,以比较结果驱动放大元件（挡板）,挡杆,位移,挡杆,位移,弹簧管,力矩,位移,转换器,弹簧管,力矩,位移,转换器,21,W,2,四、文字方框图,被控对象,被控对象,力矩比较,元件,反馈杆,弹簧管,22,W,2,五,、动态方框图,喷嘴处的压力干扰,反馈杆,阀内液压动力元件,挡板,弹簧管,力矩马达,主阀芯,23,W,2,五,、动态方框图,反馈杆,阀内液压动力元件,挡板,弹簧管,力矩马达,主阀芯,24,W,2,力矩马达,25,W,2,5.5,压力控制,在压力阀控制压力的过程中，需要解决,压力可调,和,压力反馈,两个方面的问题。,一、调压原理,调压是指以负载为对象，通过调节控制阀口的大小，使系统输给负载的压力大小可调。,溢流式调节,26,W,2,（,1,）流量型油源并联溢流式调压,溢流式调节,显然，只有改变负载流量,Q,L,的大小才能调节负载压力,P,L,。将控制阀口,R,X,与负载,Z,并联，通过阀口的溢流作用，能使负载流量,Q,L,发生变化，最终达到调节负载压力之目的。,27,W,2,（,2,）压力型油源串联减压式调压,如果油源换成恒压源,P,S,，并联式调节不能改变负载压力。这时可将控制阀口,R,x,串联在压力源,P,S,和负载,Z,之间，通过阀口的减压作用即可调节负载压力,P,L,。,减压式调节,28,W,2,（,3,）半桥回路分压式调压,液压半桥实质上是由进、回油节流口串联而成的分压回路。为了简化加工，进油节流口多采用固定节流孔来代替，回油节流口是由锥阀或滑阀构成可调节流口。这种调压方式主要用于液压阀的先导级中。,图,6.2,29,W,2,二、压力负反馈,压力的大小能够调节，并不等于能够稳压。当负载因扰动而发生变化时，负载压力会随之变化。压力的稳定必须通过,压力负反馈,来实现。,构造压力反馈系统必须研究以下问题：,代表期望压力的指令信号如何产生？,怎样构造在实际结构上易于实现的比较器？,受控压力,P,L,如何测量？转换成什么信号才便于比较？，怎样反馈到比较器上去？,压力负反馈控制的核心是要构造一个压力比较器,。,力信号的比较最容易实现。,30,W,2,31,负反馈部分,F,指,F,指,开环调压回路,P,L,P,L,A,WUST,2025/9/5 周五,32,不要形成正反馈！,压力通过微型测量油缸测量反馈,指令力通过调压弹簧产生,WUST,2025/9/5 周五,Q,Lf,C,L,33,W,2,34,W,2,三、二级（先导）压力控制,直动型压力控制中，由力比较器直接驱动主控制阀芯，驱动力远小于弹簧力，因此驱动能力十分有限。这种控制方式导致主阀芯不能做得太大，不适合用于高压大流量系统中。,所谓先导型压力控制，是指控制系统中有大、小两个阀芯，小阀芯为先导阀芯，大阀芯为主阀芯，并相应形成先导级和主级两个压力调节回路。,在高压大流量系统中一般应采用先导控制,。,35,W,2,36,WUST,2025/9/5 周五,37,WUST,2025/9/5 周五,38,WUST,2025/9/5 周五,半桥式先导控制部分,图,6.4,图,6.6,主阀的指令信号,主阀的反馈压力,导阀比较：,主阀比较：,主级为并联溢流式压力负反馈控制,39,W,2,半桥式先导控制部分,主阀的指令信号,主阀的反馈压力,导阀比较：,主阀比较：,主级为串联减压式压力负反馈控制,40,W,2,先导型溢流阀的主要特点：,由主阀芯负责控制系统的压力,，,先导级负责向主阀提供指令力,，作用在主阀芯上的主油路液压力与先导级所输出的“指令压力”相平衡。,41,W,2,阀,口,主级测压面,主级指令,导,阀,比,较,主阀比较,：,半桥式先导控制部分,42,W,2,主级测压面,主级指令,阀,口,黑三角代表,先导型液压控制,43,W,2,44,安全阀,先导比例阀,电液比例,溢流阀,WUST,2025/9/5 周五,先导式减压阀原理图,主级测压面,主级指令,半桥式,先导控,制部分,主阀比较,：,导阀比较,45,W,2,直动型溢流阀,与符号的对应关系,减压阀符号,阀,口,阀口,测压孔,测压面,测压面,46,W,2,47,5.6,流量负反馈,负载变化引起的流量波动可以通过流量负反馈来加以控制。与压力负反馈一样，流量负反馈控制的核心是要构造一个流量比较器和流量测量传感器。流量阀的流量测量方法主要有,“,压差法,”,和,“,位移法,”,两种。,WUST,2025/9/5 周五,48,一、,流量的“压差法”测量,在主油路中串联一个节流面积,A,0,已调定的,液阻,R,Q,作为流量一次传感器,，其压力差,Pq,代表流量,Q,L,；,Q,流量传感器,R,Q,流量调节阀口,R,x,（,1,）,流量测量原理,WUST,2025/9/5 周五,49,Q,流量传感器,R,Q,流量调节阀口,R,x,再设置一个作为流量二次传感的测压油缸,A,，将一次传感器输出的压差,P,Q,引入该测压油缸,A,的两腔，即可将流量转化成与之相关的活塞推力,F,Q,，,F,Q,即为反馈信号。,液阻,R,Q,和压差测量缸,A,一起构成“压差法”流量传感器。,WUST,2025/9/5 周五,与压力负反馈相类似，可用弹簧预压力,F,指,作为指令信号，并与流量传感器的反馈力,F,Q,共同作用在力比较器上，构成“流量,-,压差,-,力负反馈”，利用比较信号驱动流量调节器阀芯（液阻,R,x,），最终达到流量自动稳定控制之目的。,Q,流量传感器,R,Q,流量调节阀口,R,x,代表流量大小的,压差力,指令力,50,W,2,Q,流量传感器,R,Q,流量调节阀口,R,x,流量大小,（压差力）,指令力,51,W,2,流量传感器,R,Q,流量调节阀口,R,x,代表流量大,小的,压差力,指令力,所谓“压力源串联减压式调节”是指系统采用压力源供油，流量调节阀口,R,x,与负载,Z,相串联，此时阀口,R,x,称为减压阀口。,52,W,2,53,W,2,54,图,7.8,WUST,2025/9/5 周五,55,与,“,压差法,”,相反，本方法是在主油路中串联一个压差,P,Q,基本恒定，但节流面积,A,0,可变的节流口,R,Q,作为流量的一次传感器。因传感器的压差恒定，故液阻,R,Q,及传感器阀芯位移,x,Q,将随负载流量,Q,L,而变化。,二、,流量的“位移法”测量,根据节流口流量公式，有：,WUST,2025/9/5 周五,56,流量的“位移法”测量,通过定压差的可变液阻,R,Q,和位移测量弹簧一起构成了具有,“,流量,-,位移,-,力负反馈,”,的所谓,“,位移法,”,流量传感器。,为了将一次传感器的位移信号转换成便于比较的力信号，,再设置一个传感弹簧,K,Q,作为位移,-,力转换的二次传感器,，流量,Q,L,转换成弹簧力,F,Q,。,WUST,2025/9/5 周五,Q,L,通过弹簧油缸使压差基本恒定,传感器的开口（位移,x,）与流量,Q,成比例,通过另一弹簧将位移转化为力,流量,-,位移,传感器,57,W,2,流量的“位移法”测量与反馈,通过弹簧将,位移转化为反馈力,流量一次传感器,流量调节主阀口,比例电磁铁产生流量指令,先导阀,58,W,2,59,W,2,