伺服液压缸结构及密封设计
液压AGC原理及其液压缸.docx
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:ki.nei液压AGC 原理及其液压缸冶金部自动化所何宜业本文主要介绍了液圧£下的主要优点，滋泾AGC 的原理和压下液压 虹在液压士词中於作用，圧下，衣压红的结构型式及工作状态，压下液压如 的逸用及其设汁』 ：：7 "一、液压压下的优点曲于电控技术的不断发展，液压元件 的精度和质屋的不断提高，以及梢密检测 仪表的出现，在现代板带钢生产中越来越 广泛地采用全渋压压下或电动压下加液压 微调的轧机，代替机械-液压同服系统的 轧机。
液压压下和电动压下相比共主要优点 为，1・以惯性小的液压缸作为执行元 件，比电动机■机械传动质量小。
2.快速性好（特别是调节量小的情 况下更明显），比一般电动压下快10倍以 上。
.3・压下加速度很大，最大可达200〜 400mm/s 2,也即是系统频带宽10〜 20H z ,而•电动压下一般为0.5〜2H“4・精度高，产品头尾差小（武钢热 轧产品厚度为3mm 的带钢，电动压下自由 轧钢时头尾差为0.4mm,上电动AGC 后 头尾差为0.2mm,电动AGC 再加液压AGC 轧钢，头尾差为0.05mm ）。
5・电动压下诚速机构有间隙，一般 为20〜50从，液压压下液压缸不存在这一 问题。
・352・6・消耗功率小，效率高。
而电动压 下的老轧机压下系统的效率只有10〜15% 左右，根本不能带钢压下。
7・轧机结构简单，重駅轻。
8・液压压下可起过载保护作用，避 免出现断耦事故。
二、液压缸在液压微调中的作用在全液压压下和液压微调的轧机中， 液电缸作为一个传递动力（轧制力）和调 节整缝（改变位置）的执行元件存在于系 统中，它既是执行盘又是被调节虽。
在电液随动系统中，通过电液随动控 制系统控制液压缸，使得轧机刚度很快而 容易地随着轧制工艺的要求而改变，即所 谓变刚度轧机。
压力机液压缸的设计
浅议压力机液压缸的设计摘要：随着社会经济的飞速发展，产品技术也正随着社会市场的需求不断的改变。
对于压力机液压缸而言，它目前应用比较广泛，是制成品的成型设备的一种，从第二次工业革命以来，它被广泛的应用于各行各业中，推动国民经济的发展。
同时压力机是一般的压缩成型或者压注成型的一个非常重要的设备，一般应用于可塑性的材料的具体压制的工艺中，例如冲压翻边等，在此基础上，也能够进行校正、砂轮成型以及冷挤的金属零件上的成型。
本文依据相关理论，从学生常见的小型压力机中的具体特点、用途等方面说起，并科学合理运用液压传动中的一些原理的在此基础上设置一些必要的参数，而后依据这些参数所得到的计算结果对本文设计中所选择使用的液缸零部件中的规格、尺寸，实施有针对性、系统性的设计，并结合实际情形，总结这次设计的结果。
关键词：工业革命；成型设备；设计结果；金属零件；压力机液压缸；中图分类号： tb935本文选用小型压力机，由于这种机械的液压系统呈现一个长方形，外形相对比较新颖美观，并且其动力系统全部是应用液压系统，结构相对简单，并且比较紧凑、动作也比较灵敏与可靠。
这种机械还设有手动的开关，可实现半自动工艺动作的循环。
目前，这些在实际实务中应用比较广泛，值得探讨。
1.液压机的液压的概述液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。
由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。
目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液数字控制阀等。
液压伺服工作原理
液压伺服工作原理液压伺服工作原理是液压系统中一种高效、精确、可靠的动力装置，广泛应用于机床、轮船、飞机等自动控制系统中。
本文深入分析液压伺服工作原理的基本构成、工作流程以及系统特点，旨在帮助读者更深入、全面地理解和掌握液压伺服工作原理。
一、液压伺服工作原理的基本构成液压伺服工作原理是以液压油作为工作介质的一种传动装置，液压伺服系统主要由液压泵、油箱、液压阀、液压缸（马达）等组成。
其中，液压泵的作用是将从油箱中吸入的液体压缩为高压油利用阀门控制器控制油液进入液压缸或马达，从而推动或旋转所需控制的执行机构。
除此之外，液压系统还包括调压阀、缓冲器、减压阀、压力表等辅助装置。
其中，调压阀的作用是保持液压系统的稳定性；缓冲器的作用是起到减震减压的效果；减压阀的作用是在系统中压力过高时进行降压处理；压力表的作用是记录系统中的压力信息以便对系统进行监测和控制。
二、液压伺服工作原理的工作流程液压伺服工作原理的工作流程主要可以分为四个步骤：液压泵工作、液压阀控制、液压缸（马达）工作和返回油流。
首先，当液压泵启动时，泵的转子开始旋转，通过连杆带动活塞运动，从油箱中吸入液体，将其压缩为高压油并将其送入液压系统中。
其次，液压阀控制油液的流动方向和流量，通过液压阀门的开启和关闭实现对液压缸或马达的控制。
当液压阀门打开时，系统中的高压油液便通过液压缸或马达推动或旋转所需控制的执行机构。
第三，液压缸或马达接受到控制信号后开始工作，同时液压缸或马达内的活塞或转子受到液压油液的作用力，从而完成所需动作。
例如，液压缸可以通过内部活塞的推动实现机械臂的伸缩、升降等操作。
最后，当执行机构完成动作后，系统中产生了一部分的回油流。
利用系统中的返回油路将回油流输送回到油箱中，同时利用油箱中的滤芯或过滤器将返回油液中的杂质进行过滤，以保证液压系统的正常运行。
三、液压伺服工作原理的系统特点液压伺服工作原理具有以下几个系统特点：1.高效性：液压伺服系统具有响应迅速、动作平稳、输出力矩大等特点。
电液伺服解决方案(3篇)
第1篇一、引言随着现代工业自动化技术的飞速发展，电液伺服系统在各个领域的应用越来越广泛。
电液伺服系统以其高效、精确、稳定的特点，在航空航天、汽车制造、数控机床、机器人等领域发挥着重要作用。
本文将详细介绍电液伺服系统的原理、组成、工作原理、应用领域以及解决方案。
二、电液伺服系统原理电液伺服系统是一种将电气信号转换为液压或气压信号，进而驱动液压或气压执行元件运动的控制系统。
它主要由电气部分、液压部分和执行部分组成。
1. 电气部分：主要包括电源、控制器、传感器等。
电源为系统提供能量，控制器根据传感器采集到的信号进行计算、处理，生成相应的控制信号，传感器用于检测执行元件的位置、速度、压力等参数。
2. 液压部分：主要包括液压泵、液压阀、液压缸等。
液压泵为系统提供液压油，液压阀用于控制液压油的流向和流量，液压缸将液压能转换为机械能，驱动执行元件运动。
3. 执行部分：主要包括液压缸、伺服电机等。
液压缸将液压能转换为机械能，驱动负载运动；伺服电机用于驱动液压泵或液压阀，实现系统的闭环控制。
三、电液伺服系统组成1. 伺服阀：伺服阀是电液伺服系统的核心部件，它将电气信号转换为液压信号，实现对液压缸或液压马达的控制。
伺服阀主要由电磁阀、伺服阀芯、反馈元件等组成。
2. 液压缸：液压缸是电液伺服系统的执行元件，将液压能转换为机械能，驱动负载运动。
液压缸有缸筒、活塞、活塞杆、密封件等组成。
3. 伺服电机：伺服电机用于驱动液压泵或液压阀，实现系统的闭环控制。
伺服电机有交流伺服电机、直流伺服电机等类型。
4. 控制器：控制器是电液伺服系统的核心部分，它根据传感器采集到的信号进行计算、处理，生成相应的控制信号。
控制器有模拟控制器、数字控制器等类型。
5. 传感器：传感器用于检测执行元件的位置、速度、压力等参数，为控制器提供反馈信号。
传感器有位置传感器、速度传感器、压力传感器等类型。
四、电液伺服系统工作原理电液伺服系统的工作原理如下：1. 传感器检测执行元件的位置、速度、压力等参数，并将信号传输给控制器。
液压伺服系统工作原理
液压伺服系统工作原理之南宫帮珍创作1.1 液压伺服系统工作原理液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度年夜、控制功率年夜等共同的优点在工业控制中获得了广泛的应用.电液伺服系统通过使用电液伺服阀, 将小功率的电信号转换为年夜功率的液压动力, 从而实现了一些重型机械设备的伺服控制.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动而变动, 与此同时, 输出功率被年夜幅度地放年夜.液压伺服系统的工作原理可由图1来说明.图1所示为一个对管道流量进行连续控制的电液伺服系统.在年夜口径流体管道1中, 阀板2的转角θ变动会发生节流作用而起到调节流量qT的作用.阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现.这个系统的输入量是电位器5的给定值x i.对应给定值x i, 有一定的电压输给放年夜器7, 放年夜器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线圈上, 使阀芯相应地发生一定的开口量x v.阀开口x v使液压油进入液压缸上腔, 推动液压缸向下移动.液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱.液压缸的向下移动, 使齿轮、齿条带动阀板发生偏转.同时, 液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移x p.当x p所对应的电压与x i所对应的电压相等时, 两电压之差为零.这时, 放年夜器的输出电流亦为零, 伺服阀关闭,液压缸带动的阀板停在相应的qT位置.图1 管道流量（或静压力）的电液伺服系统1—流体管道；2—阀板；3—齿轮、齿条；4—液压缸；5—给定电位器；6—流量传感电位器；7—放年夜器；8—电液伺服阀在控制系统中, 将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端, 并与给定值进行比力而形成偏差信号以发生对被控对象的控制作用, 这种控制形式称之为反馈控制.反馈信号与给定信号符号相反, 即总是形成差值, 这种反馈称之为负反馈.用负反馈发生的偏差信号进行调节, 是反馈控制的基本特征.而对图1所示的实例中, 电位器6就是反馈装置, 偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放年夜器输入端发生的△u.图2 给出对应图1实例的方框图.控制系统经常使用方框图暗示系统各元件之间的联系.上图方框中用文字暗示了各元件,后面将介绍方框图采纳数学公式的表达形式.图2 伺服系统实例的方框图液压伺服系统的组成液压伺服系统的组成由上面举例可见, 液压伺服系统是由以下一些基本元件组成；输入元件——将给定值加于系统的输入真个元件.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.反馈丈量元件——丈量系统的输出量并转换成反馈信号的元件.各种类形的传感器经常使用作反馈丈量元件.比力元件——将输入信号与反馈信号相比力, 得出误差信号的元件.放年夜、能量转换元件——将误差信号放年夜, 并将各种形式的信号转换成年夜功率的液压能量的元件.电气伺服放年夜器、电液伺服阀均属于此类元件；执行元件——将发生调节举措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——各类生产设备, 如机器工作台、刀架等.液压伺服数学模型2.1 数学模型为了对伺服系统进行定量研究, 应找出系统中各变量（物理量）之间的关系.不单要搞清楚其静态关系, 还要知道其静态特性, 即各物理量随时间而变动的过程.描述这些变量之间关系的数学表达式称之为数学模型.2.1.1 微分方程伺服系统的静态行为可用各变量及其各阶导数所组成的微分方程来描述.当微分方程各阶导数为零时, 则酿成暗示各变量间静态关系的代数方程.有了系统运动的微分方程就可知道系统各变量的静态和静态行为.该微分方程就是系统的数学模型.2.1.2 拉氏变换与传递函数拉氏变换全称为拉普拉斯变换.它是将时间域的原函数f （t）变换成复变量s域的象函数F（s）, 将时间域的微分方程变换成s域的代数方程.再通过代数运算求出变量为s的代数方程解.最后通过拉氏反变换获得变量为t的原函数的解.数学上将时域原函数f（t）的拉氏变换界说为如下积分：而拉氏逆变换则记为实际应用中其实不需要对原函数逐一作积分运算, 与核对数表相似, 查拉氏变换表（表1）即可求得.拉氏变换在解微分方程过程中有如下几个性质或定理：（1）线性性质设则有式中 B——任意常数.（2）迭加原理这一性质极为重要, 它使我们可以不作拉氏逆变换就能预料系统的稳态行为.（6）初值定理微分方程表征了系统的静态特性, 它在经过拉氏变换后生成了代数方程, 仍然表征了系统的静态特性.如果所有起始条件为零, 设系统（或元件）输出y(t)的拉氏变换为Y（s）和输入x（t）的拉氏变换为X（s）, 则经过代数运算得（1）G（s）为一个以s为变量的函数, 我们称这个函数为系统（或元件）的传递函数.故系统（或元件）的静态特性也可用其传递函数来暗示.传递函数是经典控制理论中一个重要的概念.用常系数线性微分方程暗示的系统（或元件）, 在初始条件为零的条件下, 经拉氏变换后, 微分方程中n阶的导数项相应地变换为s n项, 而系数不变.即拉氏变换后所得代数方程为一系数与原微分方程相同, 以s n取代n阶导数的多项式, 移项后就是其传递函数.故一个系统（或元件）的传递函数极易求得.表1 拉氏变换表（部份）原函数ƒ（t）拉氏变换函数F（s）原函数图形（t≥0）1 单元脉冲函数δ（t）= 1单元阶跃函数=1(t＞0)2=0(t≤0)3 t4 t n56 （1-）7 sinωt8 cosωt9 sin（ωt+θ）10 cos（ωt+θ）11 cosbt1213141sinhωt51coshωt6例如图3所示为一个质量-弹性-油阻尼系统, 该系统的力平衡微分方程为（2）式中 M——质量；x——质量的位移；B C——阻尼系数；k——弹簧刚度.图3 质量-弹性-油阻尼系统经拉氏变换得（3）写成传递函数为（4）方框图及其等效变换图4 所示是一种文字形式的方框图, 它暗示系统结构中各元件的功用及它们之间的相互连结和信号传递线路.这种方框图又称作结构方框图.另一种方框图即“函数方块图”, 就是将元件或环节的传递函数写在相应的方框中, 用箭头线将这些方框连接起来, 如图4所示.指向方框图的箭头暗示对其输入信号；从方框图出来的箭头暗示输出.图中圆圈暗示比力点, 亦称加减点, 它对二个以上信号根据其正、负进行代数运算.同一信号线上的各引出信号, 数值与性质完全相同.方框图输出信号的因次, 即是输入信号的因次与方程中传递函数因次的乘积.图4 系统方框图1—输入信号；2—比力点；3—引出信号；4—输出信号方框图等效变换、简化法则见表2.表2 方块图变换法则序号原方块图等效方块图1234567891011121314电液伺服阀电液伺服阀电液伺服阀既是电液转换元件, 又是功率放年夜元件, 它能够把微小的电气信号转换成年夜功率的液压能（流量和压力）输出.它的性能的优劣对系统的影响很年夜.因此, 它是电液控制系统的核心和关键.为了能够正确设计和使用电液控制系统,必需掌握分歧类型和性能的电液伺服阀.伺服阀输入信号是由电气元件来完成的.电气元件在传输、运算和参量的转换等方面既快速又简便, 而且可以把各种物理量转换成为电量.所以在自动控制系统中广泛使用电气装置作为电信号的比力、放年夜、反馈检测等元件；而液压元件具有体积小, 结构紧凑、功率放年夜倍率高, 线性度好, 死区小, 灵敏度高, 静态性能好, 响应速度快等优点, 可作为电液转换功率放年夜的元件.因此, 在一控制系统中常以电气为“神经”, 以机械为“骨架”, 以液压控制为“肌肉”最年夜限度地发挥机电、液的长处.由于电液伺服阀的种类很多, 但各种伺服阀的工作原理又基秘闻似, 其分析研究的方法也年夜体相同, 故今以经常使用的力反馈两级电液伺服阀和位置反馈的双级滑阀式伺服阀为重点, 讨论它的基本方程、传递函数、方块图及其特性分析.其它伺服阀只介绍其工作原理, 同时也介绍伺服阀的性能参数及其测试方法电液伺服阀的组成电液伺服阀在电液控制系统中的位置如图27所示.电液伺服阀包括电力转换器、力位移转换器、前置级放年夜器和功率放年夜器等四部份.3.1.1 电力转换器包括力矩马达（转动）或力马达（直线运动）, 可把电气信号转换为力信号.3.1.2 力位移转换器包括钮簧、弹簧管或弹簧, 可把力信号酿成位移信号而输出.3.1.3 前置级放年夜器包括滑阀放年夜器、喷嘴挡板放年夜器、射流管放年夜器.3.1.4 功率放年夜器——滑阀放年夜器由功率放年夜器输出的液体流量则具有一定的压力, 驱动执行元件进行工作.图27 电液控制系统方块图电液伺服阀的分类电液伺服阀的分类电液伺服阀的种类很多, 根据它的结构和机能可作如下分类：1）按液压放年夜级数, 可分为单级伺服阀、两级伺服阀和三级伺服阀, 其中两级伺服阀应用较广.2）按液压前置级的结构形式, 可分为单喷嘴挡板式、双喷嘴挡板式、滑阀式、射流管式和偏转板射流式.3）按反馈形式可分为位置反馈、流量反馈和压力反馈.4）按电-机械转换装置可分为动铁式和动圈式.5）按输出量形式可分为流量伺服阀和压力控制伺服阀.6）按输入信号形式可分为连续控制式和脉宽调制式.伺服阀的工作原理伺服阀的工作原理下面介绍两种主要的伺服阀工作原理.力反馈式电液伺服阀的结构和原理如图28所示, 无信号电流输入时, 衔铁和挡板处于中间位置.这时喷嘴4二腔的压力p a=p b, 滑阀7二端压力相等, 滑阀处于零位.输入电流后, 电磁力矩使衔铁2连同挡板偏转θ角.设θ为顺时针偏转, 则由于挡板的偏移使p a＞p b, 滑阀向右移动.滑阀的移动, 通过反馈弹簧片又带动挡板和衔铁反方向旋转（逆时针）, 二喷嘴压力差又减小.在衔铁的原始平衡位置（无信号时的位置）附近, 力矩马达的电磁力矩、滑阀二端压差通过弹簧片作用于衔铁的力矩以及喷嘴压力作用于挡板的力矩三者取得平衡, 衔铁就不再运动.同时作用于滑阀上的油压力与反馈弹簧变形力相互平衡, 滑阀在离开零位一段距离的位置上定位.这种依靠力矩平衡来决定滑阀位置的方式称为力反馈式.如果忽略喷嘴作用于挡板上的力, 则马达电磁力矩与滑阀二端不服衡压力所发生的力矩平衡, 弹簧片也只是受到电磁力矩的作用.因此其变形, 也就是滑阀离开零位的距离和电磁力矩成正比.同时由于力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比, 所以滑阀的位移与输入的电流成正比, 也就是通过滑阀的流量与输入电流成正比, 而且电流的极性决定液流的方向, 这样便满足了对电液伺服阀的功能要求.图28 力反馈式伺服阀的工作原理1—永久磁铁；2—衔铁；3—扭轴；4—喷嘴；5—弹簧片；6—过滤器；7—滑阀；8—线圈；9—轭铁由于采纳了力反馈, 力矩马达基本上在零位附近工作,只要求其输出电磁力矩与输入电流成正比（不象位置反馈中要求力矩马达衔铁位移和输入电流成正比）, 因此线性度易于达到.另外滑阀的位移量在电磁力矩一定的情况下, 决定于反馈弹簧的刚度, 滑阀位移量便于调节, 这给设计带来了方便.采纳了衔铁式力矩马达和喷嘴挡板使伺服阀结构极为紧凑, 而且动特性好.但这种伺服阀工艺要求高, 造价高, 对油的过滤精度的要求也较高.所以这种伺服阀适用于要求结构紧凑, 动特性好的场所.力反馈式电液伺服阀的方框图如图29.图29 力反馈式伺服阀方框图3.3.2 位置反馈式伺服阀图30为二级滑阀式位置反馈伺服阀结构.该类型电液伺服阀由电磁部份, 控制滑阀和主滑阀组成.电磁部份是一只力马达, 原理如前所述.动圈靠弹簧定位.前置放年夜器采纳滑阀式（一级滑阀）.如图所示, 在平衡位置（零位）时, 压力油从P腔进入, 分别通过P腔槽, 阀套窗口, 固定节流孔3、5达到上、下控制窗口, 然后再通过主阀（二级阀芯）的回油口回油箱.输入正向信号电流时, 动圈向下移动, 一级阀芯随之下移.这时, 上控制窗口的过流面积减小, 下控制窗口的过流面积增年夜.所以上控制腔压力升高而下控制腔的压力降低, 使作用在主阀芯（二级阀芯）两真个液压力失去平衡.主阀芯在这一液压力作用下向下移动.主阀芯下移, 使上控制窗口的过流面积逐渐增年夜, 下控制窗口的过流面积逐渐缩小.当主阀芯移动到上、下控制窗口过流面积重新相等的位置时, 作用于主阀芯两真个液压力重新平衡.主阀芯就停留在新的平衡位置上, 形成一定的开口.这时, 压力油由P 腔通过主阀芯的工作边到A腔而供给负载.回油则通过B腔, 主阀芯的工作边到T腔回油箱.输入信号电流反向时, 阀的举措过程与此相反.油流反向为P→B, A→T.上述工作过程中, 动圈的位移量, 一级阀芯（先导阀芯）的位移量与主阀芯的位移量均相等.因动圈的位移量与输入信号电流成正比, 所以输出的流量和输入信号电流成正比.图30 位置反馈伺服阀结构1—阀体；2—阀套；3—固定节流口；4—二级阀芯；5—固定节流口；6—一级阀芯；7—线圈；8—下弹簧；9—上弹簧；10—磁钢二级滑阀型位置反馈式伺服阀的方框图如图31所示.该型电液伺服阀具有结构简单, 工作可靠, 容易维护, 可在现场进行调整, 对油液清洁度要求不太高.图31 位置反馈式电液伺服阀方框图电液伺服阀的基本特性空载时输出流量和输入信号电流之间的关系, 经常使用空载流量特性曲线来暗示（图32）.由这一曲线可获得该阀的额定值、线性度、滞环、流量增益等特性.额定电流I R——在这一电流范围内, 阀的输出流量与输入信号电流成正比.额定空载流量——在额定压力与额定电流下阀的空载流量.线性度——q-I曲线直线性的怀抱.图32 空载流量特性曲线I R——额定电流；q0——最年夜空载流量；tanθ——流量增益滞环——主要用来标明信号电流改变方向时, 由摩擦力、磁滞等原因使I-q曲线不重合的水平.常以曲线上同一流量下电流最年夜差值△I max与阀的额定电流I R之比来暗示.流量增益——q L与I之比值, 即q-I曲线的平均斜率.3.4.2 压力增益特性在一定供油压力下, 在输入电流I和负载压力p L=p1－p2曲线上, 比值△p L/△I称为压力增益.当负载流量坚持为零时, 在零位（中间平衡位置）附近的压力增益称为零位压力增益.零位压力增益与主滑阀的开口形式有关, 以零开口形式最高.提高供油压力p s也可提高零位压力增益.但这一特性主要与阀的制造质量有关.提高零位压力增益, 对减小不灵敏区、提高精度有作用, 但对稳定性起相反的作用.图33是零开口伺服阀的零位压力增益特性曲线.图33 零位压力增益特性曲线3.4.3 负载压力、流量特性这一特性往往是选用伺服阀的主要依据.图34即为负载压力-流量特性曲线.3.4.4 对数频率特性它暗示电液伺服阀的静态特性.幅频曲线中一3dB时频率为该阀的频宽.其值越年夜则该阀的工作频率范围越年夜.对数频率特性也是分析伺服系统动特性以及设计、综合电液伺服系统的依据.图35即为阀的对数频率特性曲线.3.4.5 零飘与零偏伺服阀由于供油压力的变动和工作油温度的变动而引起的零位（Q L=p L=0的几何位置）变动称为零飘.零飘一般用使其恢复位所需加的电流值与额定电流值之比来衡量.这一比值越小越好.另外, 由于制造、调整、装配的分歧, 控制线圈中不加电流时,滑阀纷歧定位于中位.有时必需加一定的电流才华使其恢复中位（零位）.这一现象称为零偏.零偏以使阀恢复零位所需加之电流值与额定电流值之比来衡量.图34 负载压力-流量特性曲线图35 对数频率特性曲线3.4.6 不灵敏度由于不灵敏区的存在, 伺服阀只有在输入信号电流达一定值时才会改变状态.使伺服阀发生状态变动的最小电流与额定电流之比称为不灵敏度.其值愈小愈好.液压伺服系统设计液压伺服系统设计在液压伺服系统中采纳液压伺服阀作为输入信号的转换与放年夜元件.液压伺服系统能以小功率的电信号输入, 控制年夜功率的液压能（流量与压力）输出, 并能获得很高的控制精度和很快的响应速度.位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步伐如下：1）明确设计要求：充沛了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求, 并应详细分析负载条件.2）拟定控制方案, 画出系统原理图.3）静态计算：确定动力元件参数, 选择反馈元件及其它电气元件.4）静态计算：确定系统的传递函数, 绘制开环波德图, 分析稳定性, 计算静态性能指标.5）校核精度和性能指标, 选择校正方式和设计校正元件.6）选择液压能源及相应的附属元件.7）完成执行元件及液压能源施工设计.本章的内容主要是依照上述设计步伐, 进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法.由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统, 所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主.4.1 全面理解设计要求4.1.1 全面了解被控对象液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部份, 它必需满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求.例如轧钢机液压压下位置控制系统, 除应能够接受最年夜轧制负载, 满足轧钢机轧辊辊缝调节最年夜行程, 调节速度和控制精度等要求外, 执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束, 结构上还必需保证满足更换轧辊方便等要求.要设计一个好的控制系统, 必需充沛重视这些问题的解决.所以设计师应全面了解被控对象的工况, 并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识, 使设计的控制系统满足被控对象的各项要求.4.1.2 明角设计系统的性能要求1）被控对象的物理量：位置、速度或是力.2）静态极限：最年夜行程、最年夜速度、最年夜力或力矩、最年夜功率.3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差, 定位精度, 分辨率以及允许的飘移量等.4）静态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定, 响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定；5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求；6）特殊要求；设备重量、平安呵护、工作的可靠性以及其它工艺要求.4.1.3 负载特性分析正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题.它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择, 所以分析负载特性应尽量反映客观实际.液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变动的恒值负载等.4.2 拟定控制方案、绘制系统原理图在全面了解设计要求之后, 可根据分歧的控制对象, 按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图.如对直线位置控制系统一般采纳阀控液压缸的方案, 方块图如图36所示.图36 阀控液压缸位置控制系统方块图表6 液压伺服系统控制方式的基本类型伺服系统控制信号控制参数运动类型元件组成机液电液气液电气液模拟量数字量位移量位置、速度、加速度、力、力矩、压力直线运动摆动运动旋转运动1.阀控制：阀-液压缸, 阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达4.3 动力元件参数选择动力元件是伺服系统的关键元件.它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动.其次, 它的主要性能参数能满足整个系统所要求的静态特性.另外, 动力元件参数的选择还必需考虑与负载参数的最佳匹配, 以保证系统的功耗最小, 效率高.动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量.被选定液压马达作执行元件时, 还应包括齿轮的传动比.4.3.1 供油压力的选择选用较高的供油压力, 在相同输出功率条件下, 可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量）, 因而泵和动力元件尺寸小重量轻, 设备结构紧凑, 同时油腔的容积减小,容积弹性模数增年夜, 有利于提高系统的响应速度.可是随供油压力增加, 由于受资料强度的限制, 液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势, 元件的加工精度也要求提高, 系统的造价也随之提高.同时, 高压时, 泄漏年夜, 发热高, 系统功率损失增加, 噪声加年夜, 元件寿命降低, 维护也较困难.所以条件允许时, 通常还是选用较低的供油压力.经常使用的供油压力品级为7MPa到28MPa, 可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力.4.3.2 伺服阀流量与执行元件尺寸简直定如上所述, 动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外, 还应考虑与负载的最佳匹配.下面着重介绍与负载最佳匹配问题.（1）动力元件的输出特性将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－F L平面上, 所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性, 见图37.图37 参数变动对动力机构输出特性的影响a）供油压力变动；b）伺服阀容量变动；c）液压缸面积变动图中 F L——负载力, F L=p L A；p L——伺服阀工作压力；A——液压缸有效面积；υ—；—液压缸活塞速度,q L——伺服阀的流量；。
液压系统的设计与控制
液压系统的设计与控制液压系统是一种广泛应用于机械设备中的动力传动和控制系统。
它利用液体的压力传递能量，并通过控制液压阀来实现运动的控制。
液压系统具有高效、可靠、灵活性强等优点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将探讨液压系统的设计与控制的相关内容。
一、液压系统基本原理液压系统的基本原理是利用液体的压力传递能量。
液态介质以流体的形式在管道中传递，通过控制液压阀进行流量和压力的调节，从而实现机械设备的运动控制。
液压系统由液压发生器、执行机构、液压控制元件以及控制器等组成，各部分通过连接管道相互配合工作。
二、液压系统的设计液压系统的设计是一个综合性的工程，需要考虑液压元件的选型、系统的结构和功能等方面的因素。
首先，根据工作条件和要求选择合适的液压元件，包括液压泵、液压马达、液压缸等。
其次，根据工作任务设计系统的结构布局，包括主控制部分、液压元件的连接等。
最后，根据工作要求确定系统的功能，包括运动控制、力控制、速度控制等。
三、液压系统的控制方法液压系统的控制方法有多种，常见的控制方法主要有开关控制、比例控制和伺服控制。
开关控制是最简单的控制方法，通过控制液压阀的开关来实现设备的启停。
比例控制是通过调节液压阀的开度来控制流量和压力的变化。
伺服控制是一种更为精确的控制方法，通过传感器对设备运动状态进行实时监测，并根据监测结果进行反馈控制。
不同的控制方法适用于不同的工作场景和需求。
四、液压系统的应用领域液压系统广泛应用于各个领域，如冶金、造船、石油化工、矿山、建筑工程等。
在冶金行业，液压系统用于轧机、压力机等设备的运动控制；在石油化工行业，液压系统用于阀门的操作和管道的控制；在建筑工程中，液压系统用于起重机械和挖掘机等设备的运动控制。
液压系统的应用领域非常广泛，通过不同的设计和控制可以满足各种需求。
总之，液压系统的设计与控制是一个复杂且关键的工程。
在设计过程中需要考虑液压元件的选型、系统的结构和功能，同时选择合适的控制方法来实现设备的运动控制。
液压伺服与比例控制系统第四章 机液伺服系统
p
c
t
h' =Cc e mt c s = Kd c s
Ap Vt 1 + c s
1 + cs
注：1.稳态情况下，动压反馈环节传递函数趋近于零，对稳态
性能不产生影响。 2.动态过程中，随着负载变化而产生附加阻尼作用，而且
负载压力变化率越大，阻尼作用越明显。
四、动压反馈装置的参数选择问题
附加阻尼比：
经拉氏变换可解得：
V0 s
Qd
1
=
1
p0 + V0
P1 s
Cc p0
同理可解得：
V0 s
Qd
2
=
1
p0 + V0
P2 s
Cc p0
则：
V0 s
( ) Qd 1
Qd
2
= 1
p0 + V0
P1 s
P2
Cc p0
设一个管道的压力升高值等于另一个管道的压力降
低值，则有： Qd 1 = Qd 2 = Qd
原式可写成：
小结
比较元件要求：
1）与指令元件相连；2）与被控对象相连；3）与放大元件相连。
机液伺服系统工作可靠。但是，对参数设计要求较 高，一旦加工完成不易更改 。另外，机械元件有惯 性，时间常数较大 ；机械运动件间总有间隙、摩擦， 工作久了总有磨损，这些都会降低系统的精度。
由于液压动力元件的传递函数式是积分环节加振 荡环节。因此，可以说机液系统的开环传递函数基本 上都是积分加振荡。
影响机液伺服系统稳定性的主要因素： 1 系统开环增益 2 积分环节 3 系统固有频率和阻尼比 4 延时环节和非最小相位环节
4.2 结构柔度对系统稳定性的影响
液压伺服阀工作原理
液压伺服阀工作原理
液压伺服阀是一种能够控制液压系统中液压执行元件（如液压缸、液压马达等）运动方向、速度和力的关键元件。
它通过对液压
油的流量、压力和方向进行精确控制，实现对液压系统的精准调节，从而满足不同工况下的工作要求。
液压伺服阀的工作原理涉及到液
压力学、控制理论和机械工程等多个领域的知识，下面将对液压伺
服阀的工作原理进行详细介绍。
首先，液压伺服阀的工作原理基于液压力学，液压伺服阀内部
通过阀芯、阀套和阀体等部件构成复杂的流道系统，液压油在不同
部件之间流动，通过对流体的流量和压力进行调节，实现对液压执
行元件的控制。
其次，液压伺服阀的工作原理涉及到控制理论，液
压伺服阀通常由电磁比例阀和液压阀组成，通过对电磁比例阀的控
制电流进行调节，可以精确地控制液压阀的开启和关闭，从而实现
对液压系统的精准调节。
另外，液压伺服阀的工作原理还涉及到机
械工程，液压伺服阀内部的阀芯、阀套等部件需要精密加工，以保
证液压油在流动过程中的密封性和稳定性，从而确保液压系统的正
常工作。
总的来说，液压伺服阀的工作原理是通过对液压油的流量、压
力和方向进行精确控制，实现对液压系统的精准调节，从而满足不同工况下的工作要求。
液压伺服阀在工程机械、冶金设备、模具设备等领域有着广泛的应用，其工作原理的深入理解和掌握对于液压系统的设计、维护和故障排除具有重要意义。
希望通过本文对液压伺服阀的工作原理进行详细介绍，能够帮助读者更好地理解和应用液压伺服阀，提高液压系统的工作效率和可靠性。
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伺服液压缸结构
及
密封
设计
天津工
程机械研究所沈延
康贾春
梅程楷
液压缸是液压传动中主要执行元件之一已得
到广泛地应用它通常是以力为输出由换向阀实现换向位移静压传动的开关量控制随着工程技术的发展需实现动态控制模拟量输出的液压技术显然一般液压缸不能满足要求因此液压伺服技术不断被采用经参数匹配动态参量计算后的伺服系统设计的重要环节之一就是伺服液压缸它主要由高精度形位尺寸的液压缸伺服阀及附加功能的阀元件位移传感器等组成是实现模拟量输人和模拟量输出的执行元件其性能直接影响伺服系统动态技术指标设计中必需考虑伺服缸所驱动的负载及运动特性一般伺服缸驱动的载荷多为惯性静载载荷若遇到外扰动载载荷特别是当动载大于静载以上时除系统刚性计算要考虑外在伺服缸设计中应给予足够的重视即使在设计伺服系统中其载荷性质动态参量系统刚性误差及非线性因素都应进行充分的计算分析还应对伺服缸结构上作相应的特殊设计合理选择伺服阀在液压缸上的安装位置原输人值不变如图所示若主阀芯位移方向产生控制油路与驱动活塞位移方向反向连接时
图
所示为正向连接阀输人一个
士
开
口
量对应活塞有士值的位移输出当受
外扰
冲
击
力士瓜时对应缸体产生一个匆位置变
化
由
于
阀体是刚性连接在缸体上同
样有一个的位
移
变化使得阀口开度减小为士酝干匆消弱了系
统抵抗外扰的能力使系统产生抖动反
之
若
主
阀芯位移产生控制油口与驱动活塞位移
方向
同向连接时受扰动冲
击力士练作用对
应阀
口
增大为士酝土少起到补偿和克服扰动力
的
作用
使系统没有明显的抖动现象因此当伺服缸水
平
放置或小角度倾斜时建议伺服缸设计中
将伺服
阀主阀芯轴向运动方向和液压缸活塞轴向运动方
向
保持
一
致
伺服阀安装在液压缸上的位置间接影响到
伺
服系统的线性因素特别是在长行程驱动中液压
缸安装姿态是多方位变化的有扰动负载源的场
所由于以长量程位移传感器为反馈元件的闭环系
统电控灵敏度并非很高因此需要考虑伺服
阀
在液压缸的安装位置其原因在于伺服阀中阀芯与
对应安装的缸体在运行中受到外扰力而产生附加
位移它将影响系统的动态响应特性以大惯性
负
载受大扰动载荷的长行程位置控制伺服阀为
例
该伺服缸在运行中受扰动冲
击载荷或承受换
向大惯性载荷冲击时由于受力状态变化瞬间
因
轴承间隙缸体应变等因素引起缸体在
士
勿
范
围
内变化一般细二士巧受电控灵敏度影
响该值不能测出而高形位精度的伺服阀
芯
在颤振信号的激励自身质量惯性作用下
仍保持
土
‘
了
州
图
当
伺服缸垂直或大角度倾斜
位置安装时伺服
阀主阀芯轴向方向与液压缸轴向方向设计为
相
互垂
直最佳这样能避免因阀芯重量引起的阀
开口偏置
的问题减少调节环节提高动态控制品质因
素
对小行程位置伺服系统一般电控测量的灵敏
度和分辨率能做得很高推荐
采用伺服阀主阀芯与
液压缸轴线相互垂直的安装方位设
计
合
理选择密封结构
影响伺服缸动态品质的另一个主要因素是
活
塞与缸筒间的摩擦力以及活塞杆与导向套
之间的
摩擦力这是由运动部件密封结构决定的一
般容
工程
机械
—
—
易在设计中被简化忽略密封结构的好坏直接影响
伺服缸的性能在结构设计中必须重点考
虑一般
液压缸自身的加工精度能做到但密封材料结构形
式各异在此推荐一种低摩阻耐磨密
封效果
好工艺简单成本低的组合
密封结构形式特别适
用
液压刚度要求高无泄漏及动静摩阻小的伺
服
缸如图所吞该密封为型圈和滑环组
滑
环材料采用填充聚四氟乙烯或聚四氟其结构形式
如图尺寸范围选择
在
一
一一
粗糙度要求在拼
以
下这种滑
环
结
构具有良好的密封性能和贴服特点同时保证滑动
面之间有一定的润滑油膜是伺服缸
动态控制所希
望的较理想的工作条件轴用圈外侧一组
采
用
斯特
封结构能有效地控制外漏
滑环背后
为
型
圈设计沟槽尺寸时应以
压缩量控制
一
范
围内为原则型截面小的取大数反之
取
小
数橡胶材料硬度选中睛或低睛为宜一般为
邵
氏
一
度除此之外活塞和导向套滑配面应有
一定数量的匀压槽有条件还可采用喷涂
巧
一
厚度的尼龙层起到稳定支承减小磨损的
作
用
皿
血
粉
鱼
暴
图
活塞用密封及应力分布活塞杆用密封及应力
分
布
小
结
采用上述方法进行了伺
服缸结构和密封
的设
计用于大惯性大扰动载荷长行程位置控制
伺
服
系统其参数是静载扰动冲击载荷行
程
士
经试验运行得到满意的效果此类
型
的伺服缸设计方法可运用到工程机械当中如
作
为推土机和平地机自动调平执行缸工
程机械结构
件
强度疲劳试验的模拟加载缸
工程机械液压
伺
服操作机构等均可实现高精度输出
控制
收稿日期
刁一
工
程
机
械液力传动系统工作油的选
用
重庆建筑大学刘
振军高春
林
灼
霉
穷
劣
摘要工程机械液力传动系统工作油的选用正确与否直接影响主机动力性和经济
性的发挥本文阐述了液
力传动系统对工作油的要求工作油的正确选用鉴别及更换
布公公‘己‘七‘布公公之乡卜公乡今石己‘乡公‘乡‘二石‘
拿
霉
吩
叙
词液力传动传动油工程机械
装载机推土机等采用液力传动的工程机械
使用中常出现驱动无力的故障这种故障除系统
中
某些元件损坏所致外还有一个往往被忽视的原
因
即液力传动系统工作油的选用是否正
确
油液
是否变质尤其是一些进口二手机械一般无
随机
资料用户对液力系统用油要求不清楚而加错油
导致机械驱动无力的情况时有发生如一
台小松
履带式装载机用户在换油时将
齿
轮油加人液力传动系统结果机械驱动无力温升
很高无法正常作业
后改用液力传动油机
械恢复
——
正常工程机械液力传动系统工作油选用正确与
否直接影响主机动力性能和经
济
性能
的发挥
还
会对变矩器变速器及整个液力传动系统的工作
寿
命
有很大影响
液力传动系统对工作油的要求
液力传
动系统中的工作油主要有四个方面的作
作为变矩器中动力传递的介质
作为变速器换档离
合
器
的
压力控制油液
工
程机
械