液压伺服系统.docx

唐山科技职业技术学院毕业设计（论文）课题 名称： 浅谈液压伺服系统系 另U： 机电工程系专业班级：机电设备维修与管理2班名： 师： 二OO九年五月附表 1 毕业设计（论文）评分表系别：机电工程系专业：机电设备 维修与管理班级：2班姓名：王琳课题名称浅谈液压伺服系统指 导 教 师 评 分指导教师评语：指导教师评分（百分制）指导教师签字：年 月 日评 阅 教 师 评 分评阅教师评语：评阅教师评分（百分制）评阅教师签字：年 月曰答 辩 小 组 评 分答辩组长评语：答辩小组评分（百分制）答辩组长签字：年 月曰成绩评定指导教师（40%）评阅教师（20%）答辩小组 （40%）综合成绩百分制五级分制专业机电设备维修与管理班级2班学生姓名王琳同组学生姓名严波 张元刘倩倩 史承娟课题名称浅谈液压伺服系统设计内容及要求基本工作量要求正文5000字以上论文一篇进度计划起止时间工作内容参考文献附表二毕业设计（论文）任务书指导教师:教研室主任:系主任:目 录摘要 1正文 31. 液压伺服系统的发展及应用领域 31.1液压伺服系统的发展历程 31.2液压伺服系统的应用领域 32. 液压伺服系统的工作原理 33. 液压伺服系统的基本特性 53.1液压伺服系统的基本特点 53.2液压伺服系统的性能要求 54. 液压伺服系统的组成及分类 54.1液压伺服系统的组成 54.2 液压伺服系统的分类 64.2.1 电液伺服系统 64.2.2 机械液压伺服系统 75液压伺服系统实例 7结论 9参考文献 10致谢 11摘要液压伺服系统，是在液压传动和自动控制理论基础上，建立起来的一种液压自动控制 系统。

液压伺服控制除了具有液压传动的各种优点外，还具有反应速度快，系统刚度大和 伺服精度高等优点，因此广泛应用于金属切削机床、重型机械、起重机械、汽车、飞机船 舶和军事装备等方面关键词：伺服系统 液压传动 自动控制 应用引言液压传动技术是我们“机电设备维修与管理专业”的必修课在这门课程里我们学到 了液压伺服系统液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确 地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大它以其响应速度 快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛应用本论文通过介绍液压伺服系统的发展、工作原理、组成、分类、基本特性和具体应用， 使我们对液压伺服系统有一个更深入的了解正文1. 液压伺服系统的发展及应用领域1.1液压伺服系统的发展历程液压伺服控制技术是一门比较新的科学技术它不但是液压技术中的一个新分支，而且 也是控制领域中的一个重要组成部分在第一次世界大战前，液压伺服系统作为海军舰船的操舵装置开始应用后来，在第二 次世界大战期间及以后，由于军事刺激，自动控制特别是武器和飞行器控制系统的研究发展 取得很大的进展液压伺服系统因影响快、精度高、功率比重大，特别受到重视。

实践的需 要也推动了理论研究工作，40年代开始了滑阀特性和液压伺服理论的研究1940年底，首先 在飞机上出现了电液伺服系统但该系统中的滑阀由伺服电机驱动，作为电液转换器由于 伺服电机惯性量大，使电液转换器成为系统中时间常数最大的环节，限制了电液伺服系统的 响应速度直到50年代初，才出现了快速响应的永磁力矩马达，形成了电液伺服阀雏形到 50年代末，又出现了以喷嘴挡板阀作为第一级的电液伺服阀，进一步提高了伺服阀的快速性 60年代，各种结构的电液伺服阀相继出现，特别是干式力矩马达的出现，才使得电液伺服阀 的性能日趋完善由于电液伺服阀和电子技术的发展，使电液伺服系统得到了迅速的发展 随着加工能力的提高和电液伺服工艺性的改善，使电液伺服阀的价格不断降低出现了抗污 染和工作可靠的工业用廉价电液伺服阀，电液伺服系统开始向一般工业中推广目前，液压 伺服系统，特别是电液伺服系统已成了武器自动化和工业自动化的一个重要方面，应用非常 广泛1.2液压伺服系统的应用领域液压伺服系统在国防工业中，用于飞机的操作系统、导弹的自动控制系统、火炮操作系 统、雷达跟踪系统和舰艇的操舵装置等在民用工业中，用于仿形机床、数控机床、电火花 加工机床；冶炼方面的电炉电极自动升降恒功率控制系统；试验装置方面的振动试验台、材 料试验机、轮胎试验机等；锻压设备中的挤压机速度伺服、油压机的位置同步伺服；设备中 的轧机液压压下、张力控制；燃气轮机及水轮机转速自调系统等。

2. 液压伺服系统的工作原理在液压伺服系统中，液压执行元件的运动，能自动快速而准确地随着控制机构的信号而 改变，因而液压伺服系统又称为随动系统与此同时，液压伺服机构还起到信号的功率放大 作用，因此它也是功率放大装置下图所示为一简单液压传动系统，由一个滑阀控制的液压缸推动负载运动当给阀芯输 入量Xi（例如向右），则滑阀移动某一个开口量Xv，此时压力油进入液压缸右腔，液压缸左腔 回油，推动缸体向右运动，即有一个输出位移Xo,它与输入位移大小Xi无直接关系，而与 液压缸结构尺寸有关若将上述滑阀和液压缸组合成一个整体，构成反馈通路，上述系统就变成一简单液压伺 服系统，如下图所示如果控制滑阀处于中间位置（零位），即没有信号输入（Xi=0），这时，滑阀凸肩恰好堵 住液压缸两个油口，缸体不动，系统的输出量Xo=0负载停止不动，系统处于静止平衡状态若给控制滑阀输入一个正位移Xi>0（例如向右为正）的输入信号，阀芯偏离其中间位置， 液压缸进出油路同时打开，阀相应开口量Xv=Xi，高压油通过节流口进入液压缸右腔，而液 压缸左腔的油通过令一个节流口回油，液压缸产生位移Xo，此时系统处于不平衡状态由于控制滑阀阀体和液压缸缸体连在一起，成为一个整体，随着输出量Xo增加，而滑阀 开口量Xv逐渐减少。

当Xo增加Xo=Xi到时，则开口量Xv=0，油路关闭，液压缸不动，负载 停止在一个新的位置上，达到一个系新的平衡状态如果继续给控制滑阀向右的输入信号Xi，液压缸就会跟随这个信号继续向右运动反之，若给控制滑阀输入一个负位移Xi<0 （向左为负）的输入信号，则液压缸就会跟随 这个信号向左运动由此看出，在此系统中，滑阀不动，液压缸也不动；滑阀移动多少距离，液压缸也移动 多少距离；滑阀移动速度快，液压缸移动速度也快；滑阀向哪个方向移动，液压缸也向哪个 方向移动只要给控制滑阀一某一规律的输入信号，则执行元件（输出系统）就会自动地、 准确地跟随控制滑阀，并按照这个规律运动，这就是液压伺服系统的工作原理，该原理课可 以用下图所示的方框图表示3. 液压伺服系统的基本特性3.1液压伺服系统的基本特点液压伺服系统有以下基本特点：（1） 输出量能够自动地跟随输入量变化规律而变化，所以，液压伺服系统是一个自动跟 踪系统（随动系统）2） 液压缸位移Xo和阀芯位移Xi之间不存在偏差（即当控制滑阀处于零位）时，系统 的控制对象处于静止状态由此可见，欲使系统有输出信号，首先必须保证控制滑阀具有一个 开口量，即Xv = Xi-Xo尹0。

系统的输出信号和输入信号之间存在偏差是液压伺服系统工作的 必要条件，也可以说液压伺服系统是靠偏差信号进行工作的所以，液压伺服系统是一个有误 差系统3） 输出信号之所以能精确地复现输入信号的变化，是因为控制阀体和液压缸固连在一 起，构成了一个反控制通路液压缸输出位移Xo通过这个反馈通路会输给控制阀体，与输入 位移Xi相比较，从而逐渐减小和消除输出信号和输入信号之间的偏差，即滑阀的开口量，直 至输出位移和输入位移相同为止所以，液压伺服系统是一个负反馈系统4） 移动滑阀所需信号功率是很小的，而系统的输出功率（液压缸输出的速度和力）却 可以很大，所以，液压伺服系统是一个功率（或力）放大系统3.2液压伺服系统的性能要求伺服系统必须具备可控性好，稳定性高和速应性强等基本性能可控性好是指讯号消失以后，能立即自行停转;稳定性高是指转速随转距的增加而均匀下 降;速应性强是指反应快、灵敏、响态品质好4. 液压伺服系统的组成及分类4.1液压伺服系统的组成实际的液压伺服系统无论多么复杂，都是由一些基本元件组成的输入元件一一将给定值加于系统的输入端的元件该元件可以是机械的、电气的、液压 的或者是其它的组合形式反馈测量元件一一测量系统的输出量并转换成反馈信号的元件。

各种类形的传感器常用 作反馈测量元件比较元件一一将输入信号与反馈信号相比较，得出误差信号的元件输入信号与反馈信 号应是相同形式的物理量，以便进行比较比较元件有时并不单独存在，而是与输入元件、 反馈测量元件或放大元件一起由同一结构元件完成放大、能量转换元件一一将误差信号放大，并将各种形式的信号转换成大功率的液压能 量的元件电气伺服放大器、电液伺服阀均属于此类元件；执行元件一一将产生调节动作的液压能量加于控制对象上的元件，如液压缸或液压马达控制对象一一各类生产设备，如机器工作台、刀架等4.2液压伺服系统的分类液压伺服系统是由液压动力机构和反馈机构组成的闭环控制系统，分为机械液压伺服系 统和电气液压伺服系统（简称电液伺服系统）两类机械液压伺服系统应用较早，主要用于飞机的舵面控制和机床仿型装置上随著电液伺 服阀的出现，电液伺服系统在自动化领域占有重要位置很多大功率快速响应的位置控制和 力控制都应用电液伺服系统.如轧钢机械的液压压下系统;机械手控制和各种科学试验装置（飞 行模拟转台、振动试验台）等4.2.1电液伺服系统电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统最常见的 有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力（或力矩）控制系统。

困1电液位置佝服*慌上图是一个典型的电液位置伺服控制系统图中反馈电位器与指令电位器接成桥式电路 反馈电位器滑臂与控制对象相连，其作用是把控制对象位置的变化转换成电压的变化反馈 电位器与指令电位器滑臂间的电位差（反映控制对象位置与指令位置的偏差）经放大器放大 后，加于电液伺服阀转换为液压信号（图中A、B ），以推动液压缸活塞，驱动控制对象向消 除偏差方向运动当偏差为零时，停止驱动，因而使控制对象的位置总是按指令电位器给定 的规律变化电液伺服系统中常用的位置检测元件有自整角机、旋转变压器、感应同步器和差动 变压器等伺服放大器为伺服阀提供所需要的驱动电流电液伺服阀的作用是将小功率的电 信号转换为阀的运动，以控制流向液压动力机构的流量和压力因此，电液伺服阀既是电液 转换元件又是功率放大元件，它的性能对系统的特性影响很大，是电液伺服系统中的关键元 件液压动力机构由液压控制元件、执行机构和控制对象组成液压控制元件常采用液压控 制阀或伺服变量泵常用的液压执行机构有液压缸和液压马达液压动力机构的动态特性在 很大程度上决定了电液伺服系统的性能4.2.2机械液压伺服系统机械液压伺服系统一种由液压动力机构和机械反馈机构组成的闭环控制系统。

上图是一个典型的机械液压伺服系统输入信号x操作伺服阀，把油液引入液压缸推动 活塞，活塞的运动y反馈回来与输入乂相减，直到使阀回到零位为止输出y与输入乂之间 的传递特性可以近似为一常数整个系统相当於一个比例控制器为提高系统稳定性，常采 用阻尼器来增加系统的阻尼特性，此外也可采用动压反馈校正装置。