第2讲 电液伺服阀工作原理与组成

航天十八所伺服阀产品
喷嘴挡板伺服阀
三级电液伺服阀
一、电液伺服阀的工作原理
电液伺服阀的工作原理
• 在没有控制信号的情况下，力矩马达的衔铁处于平衡位置， 在没有控制信号的情况下，力矩马达的衔铁处于平衡位置， 挡板停在两喷咀中间。高压油自油口流入， 挡板停在两喷咀中间。高压油自油口流入，经油滤后分四路 流出。其中两路流经左、右固定节流孔，到阀芯左、右两端， 流出。其中两路流经左、右固定节流孔，到阀芯左、右两端， 再经左、右喷嘴喷出，汇集在流溢腔内， 再经左、右喷嘴喷出，汇集在流溢腔内，然后经回油节流孔 从回油口流出。另外两路高压油分别流到阀套上被阀芯左、 从回油口流出。另外两路高压油分别流到阀套上被阀芯左、 右两凸肩盖住的窗口处，而不能流入负载油路(与作动筒相通 右两凸肩盖住的窗口处，而不能流入负载油路 与作动筒相通 的油路)。 的油路 。 • 当有控制信号时，力矩马达衔铁带动挡板组件偏转一个角度， 当有控制信号时，力矩马达衔铁带动挡板组件偏转一个角度， 致使阀芯偏离中间位置(如向右移动 如向右移动)。 致使阀芯偏离中间位置 如向右移动 。结果阀芯的右凸肩将 窗孔打开，使高压油与作动筒进油管路接通， 窗孔打开，使高压油与作动筒进油管路接通，阀芯的中间凸 肩左端将回油窗口打开，使之与作动筒的回油接通，这样， 肩左端将回油窗口打开，使之与作动筒的回油接通，这样， 伺服阀就可控制作动筒运动。 伺服阀就可控制作动筒运动。 • 当控制信号改变极性，则伺服阀控制的负载油路的高压油路 当控制信号改变极性， 和回油路对换，使作动筒运行改变方向。 和回油路对换，使作动筒运行改变方向。
力反馈两级电液伺服阀结构原理图
力矩马达（或力马达） 力矩马达（或力马达）：将电气信号转换为力矩或力 液压放大器： 液压放大器：控制流向液压执行机构的流量或压力 阀流量较大时，采用两级或三级电液伺服阀的形式。 阀流量较大时，采用两级或三级电液伺服阀的形式。包括液 压前置级和功率级 液压前置级： 喷嘴挡板阀、滑阀、射流管阀、 液压前置级：单（双）喷嘴挡板阀、滑阀、射流管阀、射流 元件 功率级： 功率级：滑阀 反馈机构（ 或平衡构） 反馈机构 （ 或平衡机构 ） ： 使伺服阀的输出压力或流量与输 电气控制信号成比例， 入 电气控制信号成比例，使伺服阀本身成 为闭环系统 平衡机构：用于单级伺服阀和两级弹簧对中式伺服阀， 平衡机构：用于单级伺服阀和两级弹簧对中式伺服阀，通常为 各种弹性元件，为一力-位移转换元件 各种弹性元件，为一力 位移转换元件
《电液伺服与比例控制》 电液伺服与比例控制》
第2讲 电液伺服阀
机械工程系机电教研室
Wenzhou Vocational & Technical College
第2讲 电液伺服阀
• 电液伺服阀既是电液转换元件，又是功 电液伺服阀既是电液转换元件，又是功 既是电液转换元件 率放大元件。 率放大元件。它能够将输入的微小电气 信号转换为大功率的液压信号(流量与压 信号转换为大功率的液压信号 流量与压 输出。 力)输出。 输出 • 电液伺服阀控制精度高、响应速度快， 电液伺服阀控制精度高 响应速度快， 控制精度高、 是一种高性能的电液控制元件， 是一种高性能的电液控制元件，在液压 伺服系统中得到了广泛的应用。 伺服系统中得到了广泛的应用。
用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
例：带钢恒张力控制系统
1张力调节液压缸；2牵引辊；3热处理炉；4、4’转向辊；5力传感器； 6浮动阀；7电液伺服阀；8加载装置；9电放大器
在带钢生产过程中，要求控制带钢的张力。 在带钢生产过程中，要求控制带钢的张力。 牵引辊2牵引带钢移动，加载装置8 牵引辊2牵引带钢移动，加载装置8使带钢保持 一定的张力。当张力由于某种干扰发生波动， 一定的张力。当张力由于某种干扰发生波动， 通过设置在转向辊4’轴承上的力传感器5 通过设置在转向辊4’轴承上的力传感器5检测 4’轴承上的力传感器 带钢的张力，并和给定值进行比较，得到偏差 带钢的张力，并和给定值进行比较， 值，通过电放大器9放大后，控制电液伺服阀7， 通过电放大器9放大后，控制电液伺服阀7 进而控制输入液压缸1的流量，驱动浮动辊6 进而控制输入液压缸1的流量，驱动浮动辊6来 调节张力，使张力回复到原来给定之值。 调节张力，使张力回复到原来给定之值。
2.按第一级阀（放大器）的结构形式分： 按第一级阀（放大器）的结构形式分： 按第一级阀
滑阀、 滑阀、单（双）喷嘴挡板阀、射流管阀、偏转板射流阀 喷嘴挡板阀、射流管阀、
3.按反馈形式分： 按反馈形式分： 按反馈形式分
位置反馈、负载流量反馈、 位置反馈、负载流量反馈、负载压力反馈
四、力矩马达
电气-机械转换器 电气 机械转换器 利用电磁原理工作
（2）对力矩马达的要求 ）
1）产生足够的力或行程，体积小、重量轻 ）产生足够的力或行程，体积小、 2）动态性能好、响应速度快 ）动态性能好、 3）直线性好、死区小、灵敏度高、磁滞小 ）直线性好、死区小、灵敏度高、 4）特殊情况下，要求抗振、抗冲击、不受环境温度和压力影响 ）特殊情况下，要求抗振、抗冲击、
力反馈——反馈弹簧杆动作示意图 反馈弹簧杆动作示意图 力反馈
三、电液伺服阀的分类
1.按放大器的级数分： 按放大器的级数分： 按放大器的级数分
单级伺服阀：结构简单、价格低廉、输出流量小、 单级伺服阀：结构简单、价格低廉、输出流量小、稳定性差 两级伺服阀： 两级伺服阀：最常用 三级伺服阀：两级伺服阀 功率滑阀 电反馈， 功率滑阀， 三级伺服阀：两级伺服阀+功率滑阀，电反馈，流量大于 200L/min
2.力矩马达工作原理 力矩马达工作原理
用弹簧管支承衔铁的力矩马达 弹簧管， 1——弹簧管，2——液压放大元件 弹簧管 液压放大元件
永磁动铁式力矩马达
在零位时，衔铁 正好处于四个气隙的 中间位置， 中间位置 ， 弹簧管也 正好在正中零位。 正好在正中零位 。 当 输入∆ 而产生电磁力 输入 ∆ i而产生电磁力 矩后， 矩后 ， 电磁力矩使衔 铁偏转， 铁偏转 ， 弹簧管也受 力歪斜变形， 力歪斜变形 ， 作用在 衔铁上的电磁力矩 电磁力矩与 衔铁上的 电磁力矩 与 弹簧管变形时的弹性 弹簧管变形时的 弹性 力矩平衡 平衡， 力矩 平衡 ， 也就是电 磁力矩T 磁力矩 d 通过弹簧管 弯曲变形而转化为衔 铁的角位移。 铁的角位移。
力反馈式电液伺服阀的方框图
电液伺服阀图形符号
二、电液伺服阀的组成
1 2 S S 3 4 N N 5 6 7 8 9 10 11 pS pL, QL pS 12
力矩马达 力马达） （力马达） 液压放大器 反馈机构 平衡机构） （平衡机构）
1—信号线 2—永磁体 3—线圈 4—衔铁 5—弹簧管 6—喷嘴 7—挡板 信号线; 永磁体; 线圈; 衔铁; 弹簧管; 喷嘴; 挡板; 信号线 永磁体 线圈 衔铁 弹簧管 喷嘴 挡板 8—反馈弹簧杆 9—阀芯 10—固定阻尼孔 11—过滤器 12—阀体 反馈弹簧杆; 阀芯; 固定阻尼孔; 过滤器; 反馈弹簧杆 阀芯 固定阻尼孔 过滤器 阀体
1.力矩马达的分类及要求 力矩马达的分类及要求 （1） 分类 ）
1）可动件运动形式：直线位移式（力马达）、角位移式（力矩马达） ）可动件运动形式：直线位移式（力马达）、角位移式（力矩马达） ）、角位移式 2）可动件结构形式：动铁式（衔铁）、动圈式（控制线圈） ）、动圈式 ）可动件结构形式：动铁式（衔铁）、动圈式（控制线圈） 3）极化磁场产生的方式：非激磁式（控制线圈差动连接）、固定电流激磁 ）、固定电流激磁 ）极化磁场产生的方式：非激磁式（控制线圈差动连接）、 激磁线圈，大的极化磁通，结构复杂，体积大）、永磁式（永久磁铁， ）、永磁式 （激磁线圈，大的极化磁通，结构复杂，体积大）、永磁式（永久磁铁， 结构简单、重量轻、获得的极化磁通小） 结构简单、重量轻、获得的极化磁通小）