機械設計中的液電系統(tǒng)PPT學習教案

1、會計學1 機械設計中的液電系統(tǒng)機械設計中的液電系統(tǒng) 第1頁/共51頁 1.2 1.2 液壓系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)的組成 不論復雜或簡單，一個完整的液壓系統(tǒng)主要由不論復雜或簡單，一個完整的液壓系統(tǒng)主要由4 4個部個部 分組成。分組成。 1.1.液壓泵：液壓泵：它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動機或發(fā)動它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動機或發(fā)動 機輸出的機械能轉變?yōu)橛鸵旱膲毫δ?，用這壓力油推動整機輸出的機械能轉變?yōu)橛鸵旱膲毫δ埽眠@壓力油推動整 個液壓系統(tǒng)工作。個液壓系統(tǒng)工作。 2.2.控制調節(jié)裝置：控制調節(jié)裝置：如方向操縱閥、壓力閥、節(jié)流閥等，如方向操縱閥、壓力閥、節(jié)流閥等， 通過她們來調節(jié)液流的壓力、方向和流

2、量，以滿足作業(yè)的通過她們來調節(jié)液流的壓力、方向和流量，以滿足作業(yè)的 各種要求和維持系統(tǒng)正常工作。各種要求和維持系統(tǒng)正常工作。 3.3.液壓執(zhí)行器：液壓執(zhí)行器：液壓執(zhí)行器又叫液壓機，包括液壓缸液壓執(zhí)行器又叫液壓機，包括液壓缸 和液壓馬達，通過它又使液體的壓力能轉換成執(zhí)行機構的和液壓馬達，通過它又使液體的壓力能轉換成執(zhí)行機構的 機械能。機械能。 4.4.輔助裝置：輔助裝置：油箱、濾油器、壓力表、加熱器、冷卻油箱、濾油器、壓力表、加熱器、冷卻 器、油管、密封元件及其接頭等器、油管、密封元件及其接頭等 第2頁/共51頁 1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動的優(yōu)缺點 第3頁/共51頁 4.液壓傳動的機器運動

3、平穩(wěn)，在低速下也能穩(wěn)定運轉。液壓傳動的機器運動平穩(wěn)，在低速下也能穩(wěn)定運轉。而電機在低轉速時則不穩(wěn)定；和機械傳動相比，齒輪、齒條加工再好也有沖擊。因此在機床上大量應用，如磨床（加工精度要求高）而電機在低轉速時則不穩(wěn)定；和機械傳動相比，齒輪、齒條加工再好也有沖擊。因此在機床上大量應用，如磨床（加工精度要求高） 5.簡化機器結構，易于完成各種復雜動作。簡化機器結構，易于完成各種復雜動作。管子等工作件可隨意放置，如拖拉機變速箱等相當復雜，挖掘機只能用液壓。管子等工作件可隨意放置，如拖拉機變速箱等相當復雜，挖掘機只能用液壓。 6.體積小重量輕，油馬達的外形尺寸約為同功率電機的體積小重量輕，油馬達的外形尺

4、寸約為同功率電機的12%，重量為，重量為10-20%。 7.操作簡單，便于實現(xiàn)自動化。機械傳動有，但受局限操作簡單，便于實現(xiàn)自動化。機械傳動有，但受局限（老式標準件加工的機床），液（老式標準件加工的機床），液+電，工廠自動化電，工廠自動化70%是液壓。是液壓。 8.易于實現(xiàn)過載保護易于實現(xiàn)過載保護；因油液為工作介質，運動表面間能自行潤滑。；因油液為工作介質，運動表面間能自行潤滑。 第4頁/共51頁 1.4 液壓控制閥液壓控制閥 1.溢流閥溢流閥 第5頁/共51頁 2.減壓閥減壓閥 第6頁/共51頁 3.順序閥順序閥 作用作用：按壓力程序通斷油路，使兩個以上的執(zhí)行元件實現(xiàn)順序動作。按壓力程序通斷

5、油路，使兩個以上的執(zhí)行元件實現(xiàn)順序動作。 第7頁/共51頁 第8頁/共51頁 第9頁/共51頁 二）液壓傳動的缺點：二）液壓傳動的缺點： 1.1.液體易泄漏，而且管道阻力損耗大（包括回油），降低了運動液體易泄漏，而且管道阻力損耗大（包括回油），降低了運動 速度和效率。一般效率為速度和效率。一般效率為80-90%80-90%，比一般機械傳動的效率為低?？蒲?，比一般機械傳動的效率為低?？蒲?主攻方向。主攻方向。 2.2.可靠性差。對于油液的污染較敏感，（加工件有鐵，磨損，帶可靠性差。對于油液的污染較敏感，（加工件有鐵，磨損，帶 進雜物、氧化堵塞工作偶件間隙）。故障進雜物、氧化堵塞工作偶件間隙）。故

6、障70%70%與油污染有關。工作時受與油污染有關。工作時受 溫度的影響較大，使運動不穩(wěn)定。溫度的影響較大，使運動不穩(wěn)定。 3.3.安全性差且成本高。著火和加工精度高、密封要求好安全性差且成本高。著火和加工精度高、密封要求好 。 4.4.實現(xiàn)定比傳動較為困難。速度對油溫較敏感，一般變低。因油實現(xiàn)定比傳動較為困難。速度對油溫較敏感，一般變低。因油 變稀易泄露。變稀易泄露。 5.5.液壓傳動要求有單獨的能源。液壓傳動要求有單獨的能源。 6.6.液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找到原因。液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找到原因。 液壓傳動常與其他傳動聯(lián)液壓傳動常與其他傳動聯(lián) 合使用，發(fā)揮各自的優(yōu)點，構成性能完善的電液、機

7、液、氣液傳動系合使用，發(fā)揮各自的優(yōu)點，構成性能完善的電液、機液、氣液傳動系 統(tǒng)。統(tǒng)。 第10頁/共51頁 用計算機對液壓或氣壓系統(tǒng)進行控制是技術發(fā)展的必然趨向。但電液比例閥或伺服閥能接收的信號是連續(xù)變化的電壓或電流，而計算機的指令是用計算機對液壓或氣壓系統(tǒng)進行控制是技術發(fā)展的必然趨向。但電液比例閥或伺服閥能接收的信號是連續(xù)變化的電壓或電流，而計算機的指令是“開開”或或“關關”的數(shù)字信息，要用計算機控制必須進行數(shù)模轉換，其結果是使設備復雜，成本提高，可靠性降低。在這種技術要求下，的數(shù)字信息，要用計算機控制必須進行數(shù)模轉換，其結果是使設備復雜，成本提高，可靠性降低。在這種技術要求下，20 世紀世紀

8、80年代初期出現(xiàn)了電液數(shù)字控制閥。年代初期出現(xiàn)了電液數(shù)字控制閥。 第11頁/共51頁 用數(shù)字信息直接控制的閥稱為電液數(shù)字控制閥，簡稱數(shù)字閥。它可直接與計算機接口，不需要要數(shù)模轉換板。數(shù)字閥與電液伺服閥、電液比例閥相比，其結構簡單，工藝性好、價廉，抗污染能力強，重復性好，工作穩(wěn)定可靠，功耗小。用數(shù)字信息直接控制的閥稱為電液數(shù)字控制閥，簡稱數(shù)字閥。它可直接與計算機接口，不需要要數(shù)模轉換板。數(shù)字閥與電液伺服閥、電液比例閥相比，其結構簡單，工藝性好、價廉，抗污染能力強，重復性好，工作穩(wěn)定可靠，功耗小。 接受計算機數(shù)字控制的方法有多種，目前常用的有增量控制法和脈寬調制法，相應地數(shù)字閥也分增量式數(shù)字閥和脈

9、寬調制式數(shù)字閥兩類。當今技術較成熟的是增量式數(shù)字閥，即用步進電機驅動液壓閥。已有數(shù)字流量閥、數(shù)字壓力閥和數(shù)字方向流量閥等系列產品。接受計算機數(shù)字控制的方法有多種，目前常用的有增量控制法和脈寬調制法，相應地數(shù)字閥也分增量式數(shù)字閥和脈寬調制式數(shù)字閥兩類。當今技術較成熟的是增量式數(shù)字閥，即用步進電機驅動液壓閥。已有數(shù)字流量閥、數(shù)字壓力閥和數(shù)字方向流量閥等系列產品。 第12頁/共51頁 2.1 數(shù)字閥的結構數(shù)字閥的結構 1增量式數(shù)字閥增量式數(shù)字閥 增量式數(shù)字閥由步進電機帶動工作，步進電機直接用數(shù)字量控制，其轉角與輸入的數(shù)字式信號脈沖數(shù)成正比，其轉速隨輸人的脈沖頻率的不同而變化。由于步進電機是以增量控制

10、的方式進行工作的，故此閥稱為增量式數(shù)字閥。增量式數(shù)字閥由步進電機帶動工作，步進電機直接用數(shù)字量控制，其轉角與輸入的數(shù)字式信號脈沖數(shù)成正比，其轉速隨輸人的脈沖頻率的不同而變化。由于步進電機是以增量控制的方式進行工作的，故此閥稱為增量式數(shù)字閥。 增量式數(shù)字閥按其用途不同，有流量閥、壓力閥和方向流量閥之分。增量式數(shù)字閥按其用途不同，有流量閥、壓力閥和方向流量閥之分。 第13頁/共51頁 圖2.1 直控式數(shù)字節(jié)流閥 1一閥套；2一連桿；3一位移傳感器；4一步進電機；5一滾珠絲桿；6一節(jié)流閥心；7、8一左、右節(jié)流口 第14頁/共51頁 由于液流從軸向流入，且流出閥心時與軸線垂直，所以閥在開啟時的液動力可

11、以將向右作用的液壓力部分抵消掉。閥從節(jié)流閥心、閥套由于液流從軸向流入，且流出閥心時與軸線垂直，所以閥在開啟時的液動力可以將向右作用的液壓力部分抵消掉。閥從節(jié)流閥心、閥套1和連桿和連桿2的相對熱膨脹中獲得溫度補償。的相對熱膨脹中獲得溫度補償。 圖圖2. 2 所示為先導式數(shù)字方向流量閥的圖形符號，其結構與電液換向閥類似，只是以步進電機取代了電磁先導閥中的電磁鐵，通過控制步進電機的旋轉方向和角位移的大小，不僅可以改變閥的液流方向，還可以控制各油口的輸出流量。所示為先導式數(shù)字方向流量閥的圖形符號，其結構與電液換向閥類似，只是以步進電機取代了電磁先導閥中的電磁鐵，通過控制步進電機的旋轉方向和角位移的大小

12、，不僅可以改變閥的液流方向，還可以控制各油口的輸出流量。 將普通壓力閥的手動機構改用步進電機控制，即可構成數(shù)字壓力閥。將普通壓力閥的手動機構改用步進電機控制，即可構成數(shù)字壓力閥。 第15頁/共51頁 圖2.2 先導式數(shù)字方向流量閥的圖形符號 第16頁/共51頁 2脈寬調制式數(shù)字閥脈寬調制式數(shù)字閥 脈寬調制式數(shù)字閥可以直接用計算機進行控制，控制閥的開和關以及開和關的時間間隔脈寬調制式數(shù)字閥可以直接用計算機進行控制，控制閥的開和關以及開和關的時間間隔(即脈寬即脈寬)，就可控制液流的方向、流量和壓力。，就可控制液流的方向、流量和壓力。 這種閥的閥心多為錐閥、球閥或噴嘴擋板閥，可快速切換，且只有開和關

13、兩個位置，故又稱快速開關型數(shù)字閥。這種閥的閥心多為錐閥、球閥或噴嘴擋板閥，可快速切換，且只有開和關兩個位置，故又稱快速開關型數(shù)字閥。 圖圖2.3 所示為兩位兩通錐閥式開關型數(shù)字閥。當電磁鐵所示為兩位兩通錐閥式開關型數(shù)字閥。當電磁鐵3不通電時銜鐵不通電時銜鐵2在右端彈簧（圖中未畫出）的作用下使錐閥關閉；當電磁鐵在右端彈簧（圖中未畫出）的作用下使錐閥關閉；當電磁鐵3有脈沖信號通過時，電磁吸力使銜鐵帶動作斷電的錐閥開啟。有脈沖信號通過時，電磁吸力使銜鐵帶動作斷電的錐閥開啟。 第17頁/共51頁 圖3.3 二位二通電磁錐閥式快速開關型數(shù)字閥 1錐閥；2銜鐵；3電磁鐵 第18頁/共51頁 1.2 數(shù)字閥

14、的應用數(shù)字閥的應用 圖圖1.4所示為增量式數(shù)字閥的應用原理。計算機發(fā)出需要的脈沖序列，經(jīng)驅動電源放大后所示為增量式數(shù)字閥的應用原理。計算機發(fā)出需要的脈沖序列，經(jīng)驅動電源放大后 使步進電機工作，每個脈沖使步進電機沿給定方向轉動一個固定的步距角，再通過凸輪或螺紋等機構使轉角轉換成位移量，帶動閥心移動一定的距離。因此，根據(jù)步進電機原有的位置和實際走的步數(shù)，可使數(shù)字閥得到相應的開度。使步進電機工作，每個脈沖使步進電機沿給定方向轉動一個固定的步距角，再通過凸輪或螺紋等機構使轉角轉換成位移量，帶動閥心移動一定的距離。因此，根據(jù)步進電機原有的位置和實際走的步數(shù)，可使數(shù)字閥得到相應的開度。 第19頁/共51頁

15、 圖3.4 增量式數(shù)字閥在數(shù)控系統(tǒng)中的應用 第20頁/共51頁 圖圖1.5 所示為脈寬調制式數(shù)字閥的使用原理。計算機發(fā)出的脈沖信號，經(jīng)脈寬調制放大器所示為脈寬調制式數(shù)字閥的使用原理。計算機發(fā)出的脈沖信號，經(jīng)脈寬調制放大器 放大后進人快速開關數(shù)字閥中的電磁鐵，通過控制開關閥開啟時間的長短來控制流量，在需要作兩個方向運動的系統(tǒng)中要有兩個快速開關數(shù)字閥分別控制不同方向的運動。放大后進人快速開關數(shù)字閥中的電磁鐵，通過控制開關閥開啟時間的長短來控制流量，在需要作兩個方向運動的系統(tǒng)中要有兩個快速開關數(shù)字閥分別控制不同方向的運動。 圖2.5 脈寬調制式數(shù)字閥在數(shù)控系統(tǒng)中的應用 第21頁/共51頁 電液比例控

16、制閥簡稱比例閥（講開關式電液控制閥）。前述各種閥類大都是手動調節(jié)和開關式控制。電液比例控制閥簡稱比例閥（講開關式電液控制閥）。前述各種閥類大都是手動調節(jié)和開關式控制。開關控制閥的輸出參數(shù)，在閥處于工作狀態(tài)下是不可調節(jié)的。開關控制閥的輸出參數(shù)，在閥處于工作狀態(tài)下是不可調節(jié)的。但隨著技術的進步，許多液壓傳動系統(tǒng)但隨著技術的進步，許多液壓傳動系統(tǒng)要求流量和壓力能連續(xù)地或按比例地隨輸入信號的變化而變化要求流量和壓力能連續(xù)地或按比例地隨輸入信號的變化而變化。已有的液壓伺服系統(tǒng)雖能滿足要求，而且精度很高，但系統(tǒng)復雜，成本高，對污染敏感，維修困難，因而不宜普遍使用。已有的液壓伺服系統(tǒng)雖能滿足要求，而且精度很

17、高，但系統(tǒng)復雜，成本高，對污染敏感，維修困難，因而不宜普遍使用。 第22頁/共51頁 20世紀世紀60年代末出現(xiàn)的電液比例閥較好地解決了這種需求。比例閥是一種輸出量與輸入信號年代末出現(xiàn)的電液比例閥較好地解決了這種需求。比例閥是一種輸出量與輸入信號(電壓或電流電壓或電流)成比例的液壓閥或氣壓閥，它可按給定的輸入信號連續(xù)地按比例地控制流體的方向、壓力和流量。成比例的液壓閥或氣壓閥，它可按給定的輸入信號連續(xù)地按比例地控制流體的方向、壓力和流量。 現(xiàn)在的比例閥，一類是由電液伺服閥簡化結構、降低精度發(fā)展起來的；另一類是用比例電磁鐵取代普通液壓閥的手調裝置或電磁鐵發(fā)展起來的。這里介紹的均指后者，它是當今比

18、例閥的主流，與普通控制閥可以互換。按其輸出信號和用途的不同，它也可以分為現(xiàn)在的比例閥，一類是由電液伺服閥簡化結構、降低精度發(fā)展起來的；另一類是用比例電磁鐵取代普通液壓閥的手調裝置或電磁鐵發(fā)展起來的。這里介紹的均指后者，它是當今比例閥的主流，與普通控制閥可以互換。按其輸出信號和用途的不同，它也可以分為比例壓力閥、比例流量閥和比例方向閥三比例壓力閥、比例流量閥和比例方向閥三大類。近年來又出現(xiàn)了功能復合化的趨勢，即比例閥之間或比例閥與其它元件之間的復合。例如，比例閥與變量泵組成的比例復合泵能按比例地輸出流量；比例方向閥與液壓缸組成的比例復合缸能實現(xiàn)位移或速度的比例控制。（講伺服變量泵）大類。近年來又

19、出現(xiàn)了功能復合化的趨勢，即比例閥之間或比例閥與其它元件之間的復合。例如，比例閥與變量泵組成的比例復合泵能按比例地輸出流量；比例方向閥與液壓缸組成的比例復合缸能實現(xiàn)位移或速度的比例控制。（講伺服變量泵） 第23頁/共51頁 比例電磁鐵的外形與普通電磁鐵相似，但功能卻不同，比例電磁鐵的吸力與通過其線圈的電流強度成正比。輸入信號在通入比例電磁鐵前，要先經(jīng)放大電路處理和放大。放大電路多制成插接式裝置與比例閥配套供應。（講插接閥）比例電磁鐵的外形與普通電磁鐵相似，但功能卻不同，比例電磁鐵的吸力與通過其線圈的電流強度成正比。輸入信號在通入比例電磁鐵前，要先經(jīng)放大電路處理和放大。放大電路多制成插接式裝置與比

20、例閥配套供應。（講插接閥） 下面介紹三類比例閥的工作原理。下面介紹三類比例閥的工作原理。 第24頁/共51頁 2.1 電電機械轉換器機械轉換器 電電機械轉換器是比例閥的控制部分，目前常用的形式有比例電磁鐵、動圈式力馬達、力矩馬達、伺服電機和步進電機等五種。機械轉換器是比例閥的控制部分，目前常用的形式有比例電磁鐵、動圈式力馬達、力矩馬達、伺服電機和步進電機等五種。 1比例電磁鐵比例電磁鐵 比例電磁鐵是一種直流電磁鐵，但和普通電磁閥用的電磁鐵不同，它要求吸力比例電磁鐵是一種直流電磁鐵，但和普通電磁閥用的電磁鐵不同，它要求吸力(或位移或位移)與輸入電流成比例，并在銜鐵的全部工作位置上，磁路中保持一定

21、的氣隙。按其輸出位移的形式分有單向移動式和雙向移動式兩種。圖與輸入電流成比例，并在銜鐵的全部工作位置上，磁路中保持一定的氣隙。按其輸出位移的形式分有單向移動式和雙向移動式兩種。圖3.1a所示為單向移動式比例電磁鐵。線圈所示為單向移動式比例電磁鐵。線圈2通電后形成的磁路經(jīng)殼體通電后形成的磁路經(jīng)殼體5、導向套、導向套12的右段、銜鐵的右段、銜鐵10后，分成兩路：一路由導向套左段的錐端到軛鐵后，分成兩路：一路由導向套左段的錐端到軛鐵1而產生斜面吸力；另一路直接由銜鐵的左段端面到軛鐵而產生表面吸力。其合力即為比例電磁鐵的輸出力而產生斜面吸力；另一路直接由銜鐵的左段端面到軛鐵而產生表面吸力。其合力即為比

22、例電磁鐵的輸出力(吸力吸力)，其特性如圖，其特性如圖3.1b所示。所示。 第25頁/共51頁 圖3.1 單向移動式比例電磁鐵 1一軛鐵；2一線圈；3一限位環(huán)；4一隔磁環(huán)；5一殼體；6一內蓋；7一蓋；8一調節(jié)螺釘；9一彈簧； 10一銜鐵；11一(隔磁)支承環(huán)； 12一導向套 第26頁/共51頁 在圖在圖2.1b中，特性曲線分為三段，在氣隙很小的區(qū)段上，吸力雖大，但隨位置改變而急劇變中，特性曲線分為三段，在氣隙很小的區(qū)段上，吸力雖大，但隨位置改變而急劇變 化；而在氣隙較大的區(qū)段上，吸力明顯下降；吸力隨位置變化較小的區(qū)段是比例電磁鐵的工作區(qū)段。由于在此區(qū)段內具有基本水平的位移化；而在氣隙較大的區(qū)段上

23、，吸力明顯下降；吸力隨位置變化較小的區(qū)段是比例電磁鐵的工作區(qū)段。由于在此區(qū)段內具有基本水平的位移力特性，所以改變線圈中的電流，即可在銜鐵上得到與其成比例的吸力。如在銜鐵右側加一彈簧力特性，所以改變線圈中的電流，即可在銜鐵上得到與其成比例的吸力。如在銜鐵右側加一彈簧9，便可得到與電流成正比的位移。，便可得到與電流成正比的位移。 第27頁/共51頁 圖圖3.2所示為雙向移動式比例電磁鐵。它由兩個單向直流比例電磁鐵相對組合而成。在殼體內對稱地安放著兩對線圈：一對為勵磁線圈，它們極性相反互相串聯(lián)或并聯(lián)，由一恒流電源供給恒定的勵磁電流，在磁路內形成初始磁通；另一對為控制線圈，它們極性相同互相串聯(lián)。僅有勵

24、磁電流時，左右兩端的電磁吸力大小相等，方向相反，銜鐵處于平衡狀態(tài)，輸出力為零。所示為雙向移動式比例電磁鐵。它由兩個單向直流比例電磁鐵相對組合而成。在殼體內對稱地安放著兩對線圈：一對為勵磁線圈，它們極性相反互相串聯(lián)或并聯(lián)，由一恒流電源供給恒定的勵磁電流，在磁路內形成初始磁通；另一對為控制線圈，它們極性相同互相串聯(lián)。僅有勵磁電流時，左右兩端的電磁吸力大小相等，方向相反，銜鐵處于平衡狀態(tài)，輸出力為零。當有控制電流通過時，兩控制線圈分別在左右兩半環(huán)形磁路內產生極性相同、大小相等的控制磁通，它們與原有初始磁通疊加，在左右工作氣隙內產生差動效應，形成了與控制電流方向和大小相對應的輸出力。當有控制電流通過時

25、，兩控制線圈分別在左右兩半環(huán)形磁路內產生極性相同、大小相等的控制磁通，它們與原有初始磁通疊加，在左右工作氣隙內產生差動效應，形成了與控制電流方向和大小相對應的輸出力。由于采用了初始磁通，避開了鐵磁材料磁化曲線起始段的影響，它不僅具有良好的位移由于采用了初始磁通，避開了鐵磁材料磁化曲線起始段的影響，它不僅具有良好的位移力水平特性，而且無零位死區(qū)，線性好，滯環(huán)小，動態(tài)響應較快。力水平特性，而且無零位死區(qū)，線性好，滯環(huán)小，動態(tài)響應較快。 第28頁/共51頁 圖3.2 雙向移動式比例電磁鐵 1一殼體；2一線圈(左、右)；3一導向套；4一隔磁環(huán)；5一軛鐵；6一推桿 第29頁/共51頁 2動圈式力馬達動圈

26、式力馬達 圖圖3.3所示為動圈式力馬達。它也是一種移動式電所示為動圈式力馬達。它也是一種移動式電機械轉換器。運動件是線圈。當可動控制線圈機械轉換器。運動件是線圈。當可動控制線圈4中通入控制電流時，線圈在磁場中受力而移動。此力的方向由電流方向及固定磁通方向按左手定則來確定。力的大小與磁場強度及電流大小成正比。中通入控制電流時，線圈在磁場中受力而移動。此力的方向由電流方向及固定磁通方向按左手定則來確定。力的大小與磁場強度及電流大小成正比。 動圈式力馬達的線性行程范圍大動圈式力馬達的線性行程范圍大(24 mm)，滯環(huán)小，可動件質量小，工作頻率較寬，結構簡單，但如采用濕式方案，動圈受油的阻尼較大，影響

27、頻寬，因此適合作為氣壓比例元件。，滯環(huán)小，可動件質量小，工作頻率較寬，結構簡單，但如采用濕式方案，動圈受油的阻尼較大，影響頻寬，因此適合作為氣壓比例元件。 第30頁/共51頁 圖3.3 動圈式力馬達 1永久磁鐵；2一內導磁體；3一外導磁體；4一可動控制線圈； 5一線圈骨架；6一對中彈簧；7一滑閥閥心 第31頁/共51頁 3力矩馬達力矩馬達 圖圖3.4所示為動圈式永磁力矩馬達。它由上下兩塊導磁體所示為動圈式永磁力矩馬達。它由上下兩塊導磁體3，左右兩塊永久磁鐵，帶扭軸，左右兩塊永久磁鐵，帶扭軸(彈簧管彈簧管)的銜鐵的銜鐵4及套在銜鐵上的兩個控制線圈組成。銜鐵懸掛在扭軸上，它可以繞扭軸在及套在銜鐵上

28、的兩個控制線圈組成。銜鐵懸掛在扭軸上，它可以繞扭軸在a、b、c和和d四個氣隙中擺動。當線圈控制電流為零時，四個氣隙中均有永久磁鐵所產生的固定磁場的磁通，因此作用在銜鐵上的吸力相等，銜鐵處于中位平衡狀態(tài)。通入控制電流后，所產生的控制磁通與固定磁通疊加，兩個氣隙中的磁通增大，在另兩個氣隙中的磁通減小，因此作用在銜鐵上吸力失去平衡，產生力矩而使銜鐵偏轉。當作用在銜鐵上的電磁力矩與扭軸的彈性變形力矩及外負載力矩平衡時，銜鐵在某一扭軸位置上處于平衡狀態(tài)。四個氣隙中擺動。當線圈控制電流為零時，四個氣隙中均有永久磁鐵所產生的固定磁場的磁通，因此作用在銜鐵上的吸力相等，銜鐵處于中位平衡狀態(tài)。通入控制電流后，所

29、產生的控制磁通與固定磁通疊加，兩個氣隙中的磁通增大，在另兩個氣隙中的磁通減小，因此作用在銜鐵上吸力失去平衡，產生力矩而使銜鐵偏轉。當作用在銜鐵上的電磁力矩與扭軸的彈性變形力矩及外負載力矩平衡時，銜鐵在某一扭軸位置上處于平衡狀態(tài)。 第32頁/共51頁 力矩馬達輸出力矩較小，適合控制噴嘴擋板類的先導級閥。力矩馬達輸出力矩較小，適合控制噴嘴擋板類的先導級閥。其自振頻率高，功率重量比大，抗加速度零漂性能好，但工作行程很小其自振頻率高，功率重量比大，抗加速度零漂性能好，但工作行程很小(小于小于02mm)，制造精度要求高，抗干擾能力差一些，制造精度要求高，抗干擾能力差一些。 圖3.4 力矩馬達 1彈簧管；

30、2一永久磁鐵；3一導磁體；4一銜鐵 第33頁/共51頁 4伺服電機伺服電機 伺服電機是可以連續(xù)旋轉的電伺服電機是可以連續(xù)旋轉的電機械轉換器。其輸出轉速與輸入電壓成正比，并能實現(xiàn)正反向速度控制。它屬于功率很小的微特電機，其輸出轉速與輸入電壓的傳遞函數(shù)可近似視為一機械轉換器。其輸出轉速與輸入電壓成正比，并能實現(xiàn)正反向速度控制。它屬于功率很小的微特電機，其輸出轉速與輸入電壓的傳遞函數(shù)可近似視為一 階延遲環(huán)節(jié)，機電時間常數(shù)一般在十幾毫秒到幾十毫秒之間，某些低慣量的直流伺服電機僅為幾毫秒到二十幾毫秒。階延遲環(huán)節(jié)，機電時間常數(shù)一般在十幾毫秒到幾十毫秒之間，某些低慣量的直流伺服電機僅為幾毫秒到二十幾毫秒。

31、伺服電機具有起啟轉矩大，調速范圍寬，機械特性和調節(jié)特性的線性度好，控制方便等優(yōu)點。伺服電機具有起啟轉矩大，調速范圍寬，機械特性和調節(jié)特性的線性度好，控制方便等優(yōu)點。 第34頁/共51頁 5步進電機步進電機 步進電機是一種數(shù)字式旋轉運動的電步進電機是一種數(shù)字式旋轉運動的電機械轉換器，它可將脈沖信號轉換為相應的角位移。每輸入一個脈沖信號，電機就轉過一個步距角，其轉角與輸入的數(shù)字式信號脈沖數(shù)成正比，轉速機械轉換器，它可將脈沖信號轉換為相應的角位移。每輸入一個脈沖信號，電機就轉過一個步距角，其轉角與輸入的數(shù)字式信號脈沖數(shù)成正比，轉速 隨輸入的脈沖頻率而變化。當輸入反向脈沖時，步進電機將反向旋轉。由于它

32、直接用數(shù)字量控制，不需經(jīng)過數(shù)模轉換，就能與計算機聯(lián)用，控制方便，調速范圍寬，位置精度較高，工作時步數(shù)不易受電壓波動和負載影響。隨輸入的脈沖頻率而變化。當輸入反向脈沖時，步進電機將反向旋轉。由于它直接用數(shù)字量控制，不需經(jīng)過數(shù)模轉換，就能與計算機聯(lián)用，控制方便，調速范圍寬，位置精度較高，工作時步數(shù)不易受電壓波動和負載影響。 步進電機需要專門的驅動電源，一般包括變頻信號源、脈沖分配器和功率放大器步進電機需要專門的驅動電源，一般包括變頻信號源、脈沖分配器和功率放大器 。 第35頁/共51頁 32 比例閥的結構比例閥的結構 在普通液壓閥上用電在普通液壓閥上用電機械轉換器取代原有的控制部分，即成為比例閥。

33、機械轉換器取代原有的控制部分，即成為比例閥。 1.比例壓力閥比例壓力閥 液壓比例壓力閥按用途不同，液壓比例壓力閥按用途不同，有比例溢流閥、比例減壓閥、比例順序閥之分。按結構特點分有直動式和先導式比例壓力閥。有比例溢流閥、比例減壓閥、比例順序閥之分。按結構特點分有直動式和先導式比例壓力閥。 圖圖3.5所示為直動式比例溢流閥結構圖。比例電磁鐵所示為直動式比例溢流閥結構圖。比例電磁鐵1通電后產生吸力，經(jīng)推桿通電后產生吸力，經(jīng)推桿2和傳力彈簧和傳力彈簧3作用在錐閥上，當錐閥底面的液壓力大于電磁吸力時，錐閥被頂開而溢流，連續(xù)地改變控制電流的大小，即可連續(xù)地按比例地控制錐閥的開啟壓力。作用在錐閥上，當錐閥

34、底面的液壓力大于電磁吸力時，錐閥被頂開而溢流，連續(xù)地改變控制電流的大小，即可連續(xù)地按比例地控制錐閥的開啟壓力。 第36頁/共51頁 圖3.5 直動錐式比例溢流閥 1一比例電磁鐵；2一推桿；3一傳力彈簧 第37頁/共51頁 圖圖3.6所示為先導式比例溢流閥結構圖。其下部主閥與普通溢流閥相同。上部為先導壓力閥。該閥還附有一個手動調整的先導閥所示為先導式比例溢流閥結構圖。其下部主閥與普通溢流閥相同。上部為先導壓力閥。該閥還附有一個手動調整的先導閥9，用于限制比例溢流閥的最高壓力，以避免因電子儀器發(fā)生故障使得控制電流過大，壓力超過系統(tǒng)允許最大壓力的可能性。，用于限制比例溢流閥的最高壓力，以避免因電子儀

35、器發(fā)生故障使得控制電流過大，壓力超過系統(tǒng)允許最大壓力的可能性。 第38頁/共51頁 圖3.6 先導錐閥式比例溢流閥 1閥座；2一先導錐閥；3一軛鐵；4一銜鐵；5一彈簧；6一推桿；7一線圈；8一彈簧；9一先導閥 第39頁/共51頁 如將比例先導壓力閥的回油及先導閥如將比例先導壓力閥的回油及先導閥9的回油都與主閥回油分開，則可作比例順序閥使用。圖的回油都與主閥回油分開，則可作比例順序閥使用。圖3.7所示為先導式所示為先導式比例減壓閥比例減壓閥。動圈式力馬達推桿端部起擋板作用，擋板的位移與的控制電流成比例，從而改變噴嘴擋板之間的可變液阻，控制了噴嘴前的先導壓力。動圈式力馬達推桿端部起擋板作用，擋板的

36、位移與的控制電流成比例，從而改變噴嘴擋板之間的可變液阻，控制了噴嘴前的先導壓力。 第40頁/共51頁 圖3.7 先導噴嘴擋板式比例減壓閥 1一銜鐵；2一線圈；3一推桿(擋板)；4一鈹青銅片；5一噴嘴；6一精濾油器；7一主閥 第41頁/共51頁 2比例流量閥比例流量閥 比例流量閥是通過控制比例電磁鐵線圈中的電流來改變閥心的開度比例流量閥是通過控制比例電磁鐵線圈中的電流來改變閥心的開度(有效斷面積有效斷面積)，實現(xiàn)對輸出流量的連續(xù)成比例控制。其外觀和結構與壓力型相似。所不同的是壓力型的閥心具有調壓特性，靠先導壓力與比例電磁力相平衡，來調節(jié)先導壓力的大?。欢髁啃偷拈y心具有節(jié)流特性，靠彈簧力與比例電

37、磁力相平衡，來調節(jié)流量的大小和流通方向。按通道數(shù)的不同，比例流量閥又有二通和三通之分。比例流量閥主要應用于缸或馬達的位置或速度控制。，實現(xiàn)對輸出流量的連續(xù)成比例控制。其外觀和結構與壓力型相似。所不同的是壓力型的閥心具有調壓特性，靠先導壓力與比例電磁力相平衡，來調節(jié)先導壓力的大?。欢髁啃偷拈y心具有節(jié)流特性，靠彈簧力與比例電磁力相平衡，來調節(jié)流量的大小和流通方向。按通道數(shù)的不同，比例流量閥又有二通和三通之分。比例流量閥主要應用于缸或馬達的位置或速度控制。 第42頁/共51頁 比例流量閥有比例節(jié)流閥和比例調速閥兩大類。它們由電比例流量閥有比例節(jié)流閥和比例調速閥兩大類。它們由電機械比例轉換器與流量閥

38、組合而成。機械比例轉換器與流量閥組合而成。 比例節(jié)流閥是在普通節(jié)流閥的基礎上，利用電比例節(jié)流閥是在普通節(jié)流閥的基礎上，利用電機械比例轉換器對節(jié)流閥口進行控制而組成比例節(jié)流閥。機械比例轉換器對節(jié)流閥口進行控制而組成比例節(jié)流閥。 比例調速閥如圖比例調速閥如圖3.8所示。比例電磁鐵所示。比例電磁鐵1的輸出力作用在節(jié)流閥心的輸出力作用在節(jié)流閥心2上，與彈簧力、液動力、摩擦力相平衡，一定的控制電流對應一定的節(jié)流開度。通過改變輸入電流的大小，即可改變通過凋速閥的流量。上，與彈簧力、液動力、摩擦力相平衡，一定的控制電流對應一定的節(jié)流開度。通過改變輸入電流的大小，即可改變通過凋速閥的流量。 第43頁/共51頁

39、 圖3.8 比例調速閥 1一比例電磁鐵；2一節(jié)流閥心；3一定差減壓閥；4一彈簧 3比例方向控制閥 第44頁/共51頁 3比例方向控制閥比例方向控制閥 把插裝方向閥中的電磁鐵換成比例電磁鐵即構成比例方向控制閥。比例方向控制閥不僅用來改變液流方向，還可以控制流量的大小。它和普通換向閥的外形相似，但閥心的結構有區(qū)別，它可以實現(xiàn)不同的把插裝方向閥中的電磁鐵換成比例電磁鐵即構成比例方向控制閥。比例方向控制閥不僅用來改變液流方向，還可以控制流量的大小。它和普通換向閥的外形相似，但閥心的結構有區(qū)別，它可以實現(xiàn)不同的中位機能中位機能。在比例電磁鐵的前端可附有位移傳感器。在比例電磁鐵的前端可附有位移傳感器(或稱差動變壓器或稱差動變壓器)，這種電磁鐵稱為行程控制比例電磁鐵。位移傳感器能準確地測定比例電磁鐵的行程，并向電放大器發(fā)出電反饋信號。電放大器將輸入信號和反饋信號加以比較后，再向電磁鐵發(fā)出糾正信號，以補償誤差，這樣便能消除液動力等于擾