第五章电液伺服阀(2015)详解
电液伺服阀
• 这是个流量控制型伺服阀：由于功率
阀芯台肩控制棱边与阀套窗孔的相应棱边 的轴向尺寸是按零遮盖状态精密配合的， 所以输出流量的方向取决于控制电流的极 性，而输出流量的大小在负载压力恒定的 条件下与控制电流的大小成比例。
相关性能参数见上表
2、vickers喷嘴挡板阀
图5-26 SM4型阀内部结构 1-滤油器 2-喷嘴 3-衔铁 4-线圈 5-永久磁铁 6-导磁体 7-弹簧管 8-挡板
英国道蒂公司
6、DOWT型三级电液流量伺服阀
三级伺服阀通常是以通用型两级伺服 阀为前置级并以滑阀式控制阀为功率 级所构成。第三级的功率滑阀（或称 主滑阀）依靠位置反馈定位，一般为 电气反馈或力反馈。
电反馈调节方便，改变额定流量 及频率响应容易，适应性大，灵活性 好，是三级阀的主要优点。英国道蒂 公司制造的前置级采用两级双喷嘴挡 板力反馈伺服阀或射流管力反馈伺服 阀。
• 输入的控制电流越大，阀芯的位移量也越 大，节流边开度就越大，输出的流量就越 多，执行机构运动的速度就越快（流量型 控制伺服阀）。如果输入控制电流的极性 相反，则衔铁作顺时针方向偏转，使阀芯 右移，压力油P由B腔进入执行机构，使其 向相反方向运动。
3、Abex400型射流管式伺服阀
美国阿贝克斯400 型射流管式伺服阀
射流管的侧面装有弹簧板及反馈弹簧丝5，其末端插入阀芯中间的小槽内，阀芯推动 反馈弹簧丝5，构成对力矩马达的力反馈。
力矩马达借助薄壁弹簧片实现对液压部件的密封隔离。
射流管伺服阀优点： ① 射流管阀的最小通流尺寸约为0.2mm，而喷嘴挡板式伺服阀
为0.025～0.10mm。因此射流管的抗污染能力强，可靠性高、寿 命长。 • 伺服阀的抗污染能力，一般是由其结构中的最小通流尺寸所决定的。 而在多级伺服阀中，前置级油路中的最小尺寸成为决定性因素。 • ② 射流管阀的压力效率和容积效率高，可以产生较大的控制压力和 流量，这就提高了功率阀的驱动力，增大了功率阀的抗污染能力。 • ③ 从前置级磨蚀对性能的影响来看，射流管喷嘴端面和接受端面的 磨损，对性能的影响小，因此工作稳定，零漂小，寿命长。 射流管阀的缺点：是频率响应低，零位泄漏流量大，低温特性差，加工
电液伺服阀知识学习电液伺服阀组成电液伺服阀原理
电液伺服阀电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件，它能够把微小的电气信号转换成大功率的液压能（流量和压力）输出。
它的性能的好坏对系统的影响专门大。
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利用电液控制系统，必需掌握不同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，而且能够把各类物理量转换成为电量。
所以在自动控制系统中普遍利用电气装置作为电信号的比较、放大、反馈检测等元件；而液压元件具有体积小，结构紧凑、功率放大倍率高，线性度好，死区小，灵敏度高，动态性能好，响应速度快等长处，可作为电液转换功率放大的元件。
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”最大限度地发挥机电、液的优势。
由于电液伺服阀的种类很多，但各类伺服阀的工作原理又大体相似，其分析研究的方式也大体相同，故今以常常利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，讨论它的大体方程、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式。
电液伺服阀的组成电液伺服阀在电液控制系统中的地位如图27所示。
电液伺服阀包括电力转换器、力位移转换器、前置级放大器和功率放大器等四部份。
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，可把力信号变成位移信号而输出。
3.1.3 前置级放大器包括滑阀放大器、喷嘴挡板放大器、射流管放大器。
3.1.4 功率放大器——滑阀放大器由功率放大器输出的液体流量则具有必然的压力，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，按照它的结构和性能可作如下分类：1）按液压放大级数，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。
电液伺服阀工作原理_电液伺服阀技术参数
电液伺服阀工作原理_电液伺服阀技术参数嘿，朋友们！今天咱们来唠唠电液伺服阀这个超酷的玩意儿。
你要是搞机械或者液压方面的工作，那肯定对它不陌生。
要是不太了解呢，也没关系，听我一一道来，保证你会觉得这东西特别有趣。
先来说说电液伺服阀的工作原理吧。
想象一下，电液伺服阀就像是一个超级智能的交通指挥官。
它有两个主要的输入信号，一个是电信号，就好比是交通指挥中心发来的指令；另一个是液压油，这就像是路上的车辆。
电信号一过来，就像指挥中心下达了特定的命令，比如说要让哪条路的车流量增大或者减小。
这个电信号作用在电液伺服阀内部的电磁部分。
这电磁部分就像是一个魔法棒，它能把电信号转化为机械运动。
你看啊，电磁力根据电信号的大小和方向，推动一个小阀芯或者挡板之类的部件。
这就好比魔法棒一挥，小木偶就开始动起来了。
这个小阀芯或者挡板的移动可不得了，它直接影响着液压油的流向和流量。
就像交通指挥官改变了路口的信号灯和道路的通行规则，液压油就得按照新的规则流动。
液压油通过电液伺服阀内部精心设计的通道，这些通道就像城市里规划好的道路一样，有进有出。
当阀芯或者挡板改变位置的时候，液压油通往不同的出口，从而驱动外部的液压执行机构，像液压缸或者液压马达。
这就像车辆根据新的交通规则到达不同的目的地，去完成各种各样的工作，比如举起一个很重的物体或者转动一个大轮子。
再说说电液伺服阀的技术参数，这可都是它的“身份证”信息呢。
其中一个重要的参数就是额定流量。
这额定流量就像一个人的饭量一样，告诉我们这个电液伺服阀在正常工作情况下能够允许通过多少液压油。
如果超过了这个额定流量，就好比一个人吃太多撑着了，电液伺服阀可能就会出问题，工作就不正常了。
还有一个参数叫响应频率。
这个怎么理解呢？就好比一个运动员的反应速度。
如果响应频率高，那就意味着电液伺服阀能够快速地根据电信号做出反应，就像一个反应超快的运动员，能迅速改变液压油的流动状态。
相反，如果响应频率低，那就像一个反应迟钝的人，在需要快速动作的时候就跟不上节奏了。
《液压伺服控制》(王春行版)课后题答案
第二章 液压放大元件 习题1. 有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，径向间隙m r c 6105-⨯=，供油压力Pa p s 51070⨯=，采用10号航空液压油在40C ︒工作，流量系数62.0=d C ，求阀的零位系数。
s pa ⋅⨯=-2104.1μ3/870m kg =ρ解：对于全开口的阀，d W π=由零开口四边滑阀零位系数s m p w C K s d q /4.1870/107010814.362.02530=⨯⨯⨯⨯=⋅=-ρ()s p m r K a c c ⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=----/104.4104.13210814.310514.33231223620μπ m p K K r p C K a c q c s dp /1018.332110020⨯==⋅=πρμ2. 已知一正开口量m U 31005.0-⨯=的四边滑阀，在供油压力Pa p s 51070⨯=下测得零位泄漏流量min /5L q c =，求阀的三个零位系数。
解：正开口四边滑阀零位系数ρsd q p wc k 20= ssd co p p wuc k ρ=ρsd c p wuc q 2=s m q K cq /67.11005.060/1052330=⨯⨯==--ν s a s c c p m p q K ⋅--⨯=⨯⨯⨯==/1095.51070260/1052312530 m p K K K a c q p /1081.211000⨯==3. 一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，供油压力Pa p s 510210⨯=，最大开口量m x m 30105.0-⨯=，求最大空载稳态液动力。
解：全开口的阀d W π= 最大空载液动力：4.113105.010********.343.043.035300=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--⋅m s s x p W F4. 有一阀控系统，阀为零开口四边滑阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，系统稳定性要求阀的流量增益s m K q /072.220=，试设计计算滑阀的直径d 的最大开口量m x 0。
第5章 电液伺服阀PPT课件
液压伺服系统
第五章 电液伺服阀
Part 5.3.3 稳定性分析
包括两个反馈回路:滑阀位移的力反馈回路
作用在挡板上的压力反馈回路
1、力反馈回路：
Kvf 2mf mf
2、压力反馈回路：
设计时：
K vf 0.25
mf
液压伺服系统
3、力反馈伺服阀的传递函数：
第五章 电液伺服阀
Kt
sXv
Kf rb
I
xvmax06.4110033 1567
不能采用全周开口，取阀芯直径 d5103m
阀杆直径 dr 3103m
按
4
d2dr2
4xvmax
验算，满足要求。
液压伺服系统
第五章 电液伺服阀
2）喷嘴挡板阀主要结构参数的确定：
①根据设计要求，并考虑留有一定的余地，取喷嘴
挡板阀的零位泄漏量 qc 0.45Lmin
第五章 电液伺服阀
力矩马达的分析计算包括： 1）永磁磁路计算 2）电路计算 3）静态特性和动态特性的分析计算
电磁力矩的计算属于永磁磁路计算的一个内容
3、传递函数和静动态分析：
液压伺服系统
第五章 电液伺服阀
Part 5.2.4 永磁动圈式力马达
根据载流导体在磁场中受力而工作的。改变控制线圈电流的大小 和方式，可以得到不同大小和方向的输出力。
根据滑阀流量方程可求出阀的最大开口面积
xvmaxcdQ 0m psax0.6 15 5 2 10 1 0 1 30 6 0 38052.4 01 0 6m 2
根据经验取阀芯行程 xvma x0.41 03m
则滑阀节流窗口面积梯度 02..44 1100 63 6103m
液压伺服系统
电液伺服阀用途 原理及使用维修介绍
电液伺服阀用途、原理及使用维护介绍１用途随着科学技术的突飞猛进，自动控制技术已经渗透到各个领域，并得到了更加广泛的应用。
由于电－液伺服阀能将微弱的电控信号按比例转换成极大的液压功率，从而使电子技术同液压技术有机的结合起来。
且伺服阀具有控制精度高、响应快、体积小、重量轻，能适应脉冲调制和模拟量调制等优点，所以在各种电液伺服控制系统中得到了极广泛的应用，同时还因伺服阀在控制系统中起着有如“心脏”的作用，因而受到特别重视。
电液伺服阀是五十年代初为适应导弹和空间技术的需要而发展起来的，目前除用于航空、航天、航海、尖端武器等军事领域外，随着计算机技术的普及，该产品已广泛应用于冶金、化工、机械制造、地质勘探、建筑工程、电力系统、纺织、印刷以及各种试验设备等领域中。
２产品结构及原理介绍以双喷嘴――挡板力反馈两级电液流量控制伺服阀为例：其力矩马达采用永磁力矩马达，它由两个永久磁钢，衔铁组件，上、下导磁体，两个线圈等组成。
永久磁钢产生极化磁通，它平行地安装在上、下导磁体之间。
衔铁组件由衔铁、挡板、弹簧管和反馈杆用焊接和压配方法固接在一起，用两个螺钉紧固于阀体上。
衔铁两端伸入磁通回路的空气隙中。
弹簧管除起衔铁挡板的弹性支承作用外，还起阀的电磁部分和液压部分的密封作用。
第一级液压放大器的挡板从弹簧管内伸出，插在两个喷嘴之间。
液压油经过阀的内部油滤，两个固定节流孔，再经喷嘴挡板之间的可变节流孔流出。
两喷嘴腔压力分别作用于第二级阀芯的两端。
伺服阀的第二级采用一个普通的四通滑阀，阀套上有四排矩形节流窗口。
反馈杆从挡板内伸出，插入阀芯中间位置的小槽中。
3 主要技术术语额定电流：为产生额定流量对线圈任一极性所规定的输入控制电流（不包括零偏电流），以毫安表示。
通常额定电流指单线圈连接，差动连接或并联连接而言，当串联连接工作时，其额定电流为上述额定电流之半。
线圈电阻：每个线圈的直流电阻，以欧姆表示。
线圈电阻公差为名义电阻值的±10%。
电液伺服阀.ppt
影响的循环速度作一完整的循环，测其负载输出流量 qL
所描绘出来的连续曲线（简称流量曲线）。 意义：理想的零开口电液伺服阀的流量曲线应该是过坐
标零点的直线，但实际伺服阀因结构和制造等原因，输 出流量与输入电流呈回环状的函数曲线。 作用：通过流量曲线，可以得到电液伺服阀的额定流量 、流量增益、非线性度、滞环、不对称度、分辨率、零 偏等性能参数。
可表示为： PV PS PL
负载压降 供油压力
压降
流体在管中流动时由于能量损失而引起的压力 降低。这种能量损失是由流体流动时克服内摩 擦力和克服湍流时流体质点间相互碰撞并交换 动量而引起的，表现在流体流动的前后处产生 压力差，即压降。
压降的大小随着管内流速变化而变化。在空调 系统运行时管内光滑程度，连接方式是否会缩 孔截流也会影响压降。
伺服阀的分辨率一般 小于1%，高性能伺 服阀则小于0.5%。
伺服阀的零位是指空 载流量为零的几何零 位位置。
0
由于组成元件的结构尺寸、 电磁性能、水力特性和制造 装配精度等因素，在输入电 流为0时，输出流量并不为 0。为了使输出流量为0， 必须预加一个输入电流。
零偏
使阀处于零位所需的输 入电流值（不计滞环影 响）与额定电流的百分 比。 通常小于3%
分辨率：
定义：为使伺服阀的输出流量发生变化所需 的输入电流最小变化值与额定电流的百分比。 意义：它反映了伺服阀对电信号反应的灵敏 度，当输入电流的变化值小于伺服阀的分辨率 时，其输出流量不变。 主要由静摩擦力引起。
通常规定分辨率为输出流量的增加状态回复到输出流 量减小状态所需的电流最小变化值与额定电流之比。
第五章 电液伺服阀(2015)
30
油研伺服阀
图5.13 油研伺服阀示意图
31
油研伺服阀
图5.14 油研伺服阀参数表
32
国产电液伺服阀参数(704所)
图5.15 CSDY1型射流管电液伺服阀参数表 33
主要性能参数一览表
规格
额定流量 额定电流 额定供油压力
静态特性
负载流量特性 空载流量特性 压力特性 静态流量特性
动态特性
7
5.2 单级滑阀式电液伺服阀
5.2.1 动铁式单级电液伺服阀
直流伺服电机、步进电机、力矩马达、动圈式力马达以及 动铁式力马达(后者一般的称为比例电磁铁)等都是这种电机械转换装置，但在伺服阀中应用最广的是力矩(力)马达。 力矩马达是一个电磁元件。它输入的电信号通常为直流电 流，输出的物理量是力矩(力)；力矩及力都可以通过一个弹 性元件转换为角位移或直线位移，所以力矩(力)马达的输出 量也可以是机械位移量。 力矩马达的型式很多，比较常见的是极化永磁式力矩马达
1 2 3 4 5 6 7
1.永久磁铁；2.内导磁体；3.外导磁体 4.可动控制线圈 5.线圈骨架；6对中弹簧；7.滑阀阀芯
图5.4 动圈式力马达工作原理图
12
5.5.2 动圈式单级电液伺服阀
1.磁铁；2. 导磁体；3.十字弹簧；4.控制杆 5.阀芯； 6.阀体；7.控制线圈；8.框架
当信号电流通过控制线圈时，载流线圈在磁场中产生的电磁力，通过控 制杆与十字弹簧的反力平衡，阀心移动相应的位移，从而使阀输出相应 的流量。
1.流量增益 3.速度常数Kv
e M t
Vt
Kv
Kq Ap
4.刚度
Kh
2 4 e Ap
Vt
3
5.1电液伺服阀分类及发展概述
液压伺服控制(电液伺服阀)课件
图6.2用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
15
在零位时，衔铁 正好处于四个气隙的 中间位置，弹簧管也 正好在正中零位。当 输 入 i 而 产 生 电 磁 力 矩后，电磁力矩使衔 铁偏转，弹簧管也受 力歪斜变形，作用在 衔铁上的电磁力矩与 弹簧管变形时的弹性 力矩平衡，也就是电 磁 力 矩 Td 通 过 弹 簧 管 弯曲变形而转化为衔 铁的角位移。
滑阀、单（双）喷嘴挡板阀、射流管阀、偏转板射流阀
滑阀： 优点：流量增益和压力增益高，对油液清洁度要求低 缺点：结构工艺复杂、阀芯受力大、阀分辨率低、滞环大、响应慢
喷嘴挡板阀：单喷嘴特性不好很少用，多为双喷嘴 优点：压力灵敏度高、线性好、零漂小、需输入功率小、动态响应 快 缺点：对油液清洁度要求高
射流管阀： 优点：抗污染能力强、压力效率和容积效率高，使功率级滑阀具有
图6.2用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
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由于力矩马达直接控制液压放大元件，所以在结构安装上，力矩马 达必须与液压放大元件紧连在一起而形成一个整体。
液压放大元件中充满着油液，因弹簧管与液压放大元件间有密封圈 隔开，与衔铁也是，紧密固接的，这样，液压放大元件中的油液就不会 渗漏到力矩马达中去。力矩马达不是浸泡在油液中的，故称干式。
“失效对中”能力 缺点：特性不易预测、动态响应慢、低温特性差
8
3、按反馈形式分：位置反馈、负载流量反馈、负载压力反馈
位置反馈、负载流量反馈流量控制伺服阀：输出流量与输入电流成正比 负载压力反馈压力控制伺服阀：输出压力与输入电流成正比
滑阀位置反馈的两级伺服阀：最常用。 根据功率级滑阀位移反馈到放大器的形式可分为：
3
反馈机构（或平衡机构）：使伺服阀的输出压力或流量与输入 电气控制信号成比例，使伺服阀本身 成为闭环系统
电液伺服阀知识讲解，电液伺服阀组成和工作原理
电液伺服阀知识讲解，电液伺服阀组成和工作原理第1章电液伺服阀概论电液伺服阀是电液伺服控制系统中的重要控制元件，在系统中起电液转换和功率放大作用。
具体地说，系统工作时它直接接收系统传递来的电信号，并把电信号转换成具有相应极性的、成比例的、能够控制电液伺服阀的负载流量或负载压力的信号，从而使系统输出较大的液压功率，用以驱动相应的执行机构。
电液伺服阀的性能和可靠性将直接影响系统的性能和可靠性，是电液伺服控制系统中引人注目的关键元件。
由于系统服务对象和使用环境各式各样，相应地为系统服务的电液伺服阀型号、结构、性能也多种多样。
它们有个性，也有共性。
本章将对常见电液伺服阀的结构原理、组成、分类及有关特点作简要介绍。
1.1电液伺服阀组成电液伺服阀本身是一个闭环控制系统，一般由下列部分组成：（1）电－机转换部分；（2）机－液转换和功率放大部分；（3）反馈部分；（4）电控器部分。
大部分伺服阀仅由前三部分组成，只有电反馈伺服阀才含有电控器部分。
1. 电－机转换部分电－机转换部分的工作原理是把输入电信号的电能通过特定设计的元件转换成机械运动的机械能，由此机械能进而驱动液压放大器的控制元件，使之转换成液压能。
将电能转换为机械能的元件，人们通常称为力矩马达（输出为转角）或力马达（输出为位移）。
力矩马达和力马达有动铁式和动圈式两种结构。
常用的典型结构示于图1.1中。
图1.1（a）为永磁桥式动铁式力矩马达。
它结构紧凑体积小，固有频率高；但是输出转角线性范围窄；适用于驱动喷嘴挡板液压放大器的挡板，射流管液压放大器的射流管或偏转射流管的偏转板。
图1.1（b）为高能永磁动铁式直线力马达。
它体积大，加工工艺性好；驱动力大、行程较大；固有频率较低，约≤300Hz，适用于直接驱动功率级滑阀。
图1.1（c）为永磁动圈式力马达，它又有内磁型和外磁型两种结构形式。
图1.1（d）为激磁动圈式力马达。
它们的共同特点是体积大、加工工艺性好；但是同样的体积下输出力小；机械支撑弹簧的刚度通常不是很大，在同样的惯性下，动圈组件固有频率低；为提高固有频率，可增加支撑刚度及激磁和控制线圈功率，但尺寸大，功耗大。
第5章电液伺服阀
Kt 1 FL ( s) X v (s) kc (ra rc ) kc 2 2c s 1 Kt K d Eg ( s ) ( s )s 1 2 c c ra rc kc
五 力反馈两级电液伺服阀
一、工作原理
1）无控制电流时，衔铁由弹簧管支承在上、下导磁体的中间 位置，挡板也处于两个喷嘴的中间位置，滑阀阀芯在反馈 杆小球的约束下处于中位，阀无液压输出。 2）当有差动控制电流输入时．在衔铁上产生逆时针方向的电 磁力矩，使衔铁挡板组件绕弹簧转动中心顺时针方向偏 转，弹簧管和反馈杆产生变形，挡板偏离中位。这时， 喷嘴挡板阀右间隙减小而左间隙增大，引起滑阀左腔控制 压力增大，右腔控制压力减小，推动滑阀阀芯左移。同时 带动反馈杆端部小球左移，使反馈杆进一步变形。 当反馈杆和弹簧管变形产生的反力矩与电磁力矩相平衡时， 衔铁挡板组件便处于一个平衡位置。在反馈杆端部左移 进一步变形时，使挡板的偏移减小，趋于中位。这使左腔 控制压力又降低，右腔控制压力增高，当阀芯两端的液压 力与反馈杆变形对阀芯产生的反作用力以及滑芯的液动力 相平衡时，阀芯停止运动，其位移与控制电流成比例。 3）在负载压差—定时，阀的输出流量也与控制电流成比例。 所以这是一种流量控制伺服阀。
第5章 电液伺服阀
本章摘要
电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件。 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 量与压力)输出。根据输出液压信号的不问，电液伺服阀和 比例阀可分为电液流量控制伺服阀和比例阀和电液压力控 制伺服阀和比例阀两大类。 电液伺服阀控制精度高、响应速度快，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。
二、永磁力矩马达
1、力矩马达的工作原理
左右永久磁铁使上下导磁体的气隙 中产生相同方向的极化磁场。没有输 入信号时，衔铁与上下导磁体之间的 四个工作气隙距离相等，衔铁受到的 电磁力相互抵消而使衔铁处于中间平 衡状态。 当输入电流时，产生相应的控制磁 场，它在上下气隙中的方向相反，因 此打破了原有的平衡，使衔铁产生与 控制电流大小和方向相对应的转矩， 并且使衔铁转动，直到力矩与负载力 矩和弹簧反力矩等相平衡。 但转角是很小的，可以看成是微小 的直线位移（通常小于0.2mm）。
电液伺服阀
1 5-1简述电液伺服阀的基本组成及各部分的作用。
电液伺服阀通常由电－机械转换器、液压放大器(先导级阀和功率级主阀)和反馈机构（或平衡机构）三大部分组成。
电－机械转换器的作用是把输入电信号的电能转换成机械运动的机械能，进而驱动液压放大器的控制元件，使之转换成液压能；液压放大级用于电液伺服阀的力矩马达或力马达的输出力矩或力很小，在阀的流量比较大时，无法直接驱动功率级阀运动，起到放大功率作用；反馈机构用来消除积分环节作用，来为解决滑阀的定位问题。
5-2根据反馈的形式不同，电液伺服阀分为哪几类？从它们的压力－流量特性曲线来看，有何差别？按反馈形式分类分为位置反馈、负载流量反馈、负载压力反馈。
图5-1为不同反馈形式伺服阀的稳态压力－流量特性曲线。
利用滑阀位置反馈和负载流量反馈得到的是流量控制伺服阀，阀的输出流量与输入电流成比例。
利用负载压力反馈得到是压力控制伺服阀，阀的输出压力与输入电流成比例。
由于负载流量与负载压力反馈伺服阀的结构比较复杂，使用的比较少，滑阀位置反馈伺服阀应用最多。
图5-1 不同反馈形式电液伺服阀的稳态压力－流量特性曲线5-3简述两级滑阀式电液伺服阀的工作原理。
滑阀式电液伺服阀的工作原理是力矩马达在线圈中通入电流后产生扭矩，使弹簧管上的挡板在两喷嘴间移动，移动的距离和方向随电流的大小和方向而变化。
5-4在什么情况下电液伺服阀可看成振荡环节、惯性环节或比例环节？在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。
为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。
如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。
5-5射流管伺服阀有何优缺点？。
电液伺服阀
电液伺服阀1. 概述电液伺服阀是一种能够通过电信号来控制液压系统的装置。
它通过将电信号转换为液压信号，从而实现对液压系统的精确控制。
电液伺服阀的应用非常广泛，可以用于各种需要高精度控制的工业设备和机械。
2. 工作原理电液伺服阀的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.接收控制信号：电液伺服阀首先接收来自控制系统的电信号，这个信号可以是模拟信号或者数字信号。
2.电信号转换：电液伺服阀将接收到的电信号转换为相应的液压信号。
这个转换过程通常通过电磁阀来实现。
电磁阀的电磁线圈在接收到电信号后产生磁场，磁场作用下使得阀芯移动，从而改变液压系统的通道。
3.控制液压系统：电液伺服阀控制液压系统中的液压流量或液压压力，从而实现对系统的准确控制。
液压信号可以进一步驱动执行器，如液压缸或液压马达。
4.反馈控制：电液伺服阀通常还具有反馈控制功能，通过接收来自液压系统的反馈信号，实时调整输出信号，从而使系统达到更精确的控制。
3. 电液伺服阀的特点•高精度控制：电液伺服阀能够通过电信号精确控制液压系统的运动状态，实现高精度的位置、速度和力控制。
•快速响应：电液伺服阀具有快速响应的特点，可以在毫秒级时间内对控制信号作出反应，并迅速调整液压系统的输出。
•广泛应用：电液伺服阀广泛应用于各种工业设备和机械，如数控机床、卷材设备、注塑机械等。
它们可以在自动化生产线上实现高效的控制。
•高可靠性：电液伺服阀采用先进的设计和制造技术，具有高可靠性和长寿命。
它们可以在恶劣的工作环境下长期稳定运行。
•易于维护：电液伺服阀的维护相对便捷，通常只需要定期检查和更换液压油即可。
4. 应用案例4.1 数控机床在数控机床中，电液伺服阀被广泛用于控制机床的进给系统。
通过精确控制液压油的流量和压力，电液伺服阀可以实现机床的高精度定位和快速运动。
4.2 注塑机械注塑机械中的电液伺服阀可以控制注塑机的活塞运动和压力。
通过精确控制活塞的位置和速度，电液伺服阀可以实现高精度的注塑过程，确保产品的质量。
电液伺服阀
三级电液伺服阀通常 是在一个通用型两级伺服 阀(称前量阀)下接一个滑 阀式液压放大器(第三级) 构成；
1.永久磁铁；2.导磁体；3. 衔铁转轴；4.档板；5.阀芯； 6.阀体；
14
7.固定节流口；8.控制线圈；9.喷嘴；10、11.内部通道
电液控制技术-电液伺服阀
常见电液伺服阀的典型结构和 工作原理
二、两级电液伺服阀
1、滑阀位置反馈两级伺服阀 4）机械反馈两级伺服阀
1.永久磁铁；2.导磁体；3.十字弹簧；4.控制杆；5.输出级阀芯； 6.输出级阀体；
常见电液伺服阀的典型结构和 工作原理
二、两级电液伺服阀
3、其它形式的两级电液伺服阀 1）射流管式力反馈两级伺服阀
1.力矩马达；2.柔性供油管； 3.射流管；4.射流接收器； 5.反馈弹簧；6. 阀芯；7.过滤器
18
电液控制技术-电液伺服阀
常见电液伺服阀的典型结构和 工作原理
二、两级电液伺服阀
3、其它形式的两级电液伺服阀 2）压力-流量伺服阀
1.永久磁铁；2.导磁体；3. 衔铁 转轴；4.档板；5.阀芯； 6.阀体； 7.固定节流口；8.控制线圈；9.
喷嘴；10、11.内部通道
13
电液控制技术-电液伺服阀
常见电液伺服阀的典型结构和 工作原理
二、两级电液伺服阀
1、滑阀位置反馈两级伺服阀 3）弹簧对中两级伺服阀
弹簧设计制作困难； 属于开环控制； 受外界条件影响大。
2
电液控制技术-电液伺服阀 电液伺服阀的基本组成和分类
一、电液伺服阀的基本组成
反馈机构有机械反馈、液压反馈和电反馈等多种方式， 反馈物理量包括位置反馈、压力反馈和流量反馈。
3
(a) 滑阀位置反馈 (b) 负载压力反馈 (c) 负载流量反馈
电液伺服阀介绍
伺服阀工作原理
• 在力矩马达中，安 装有环绕在衔铁四 周的永久磁铁磁轭
伺服阀工作原理
• 在力矩马达线圈中 输入电流会激励磁 衔铁，应引起衔铁 倾斜，衔铁倾斜方 向由电流的极性来 确定（正或负）， 倾斜程度则取决于 电流大小
伺服阀工作原理
• 衔铁倾斜会使挡板 更靠近一个喷嘴， 而远离另一个喷嘴 ； • 这样就会使主阀芯 两端控制腔中压力 产生压差。
伺服阀结构
伺服阀结构
特点
采用双线圈、四气隙、对称式干 式力矩马达 两级液压放大器结构 前置级为无摩擦的双喷嘴挡板阀 阀芯驱动力大 阀芯对称式设计 动态响应性能高，频率响应:300Hz 结构坚固，使用寿命长 压力高：315bar 高分辨率，低滞环 可更换的控制油过滤器
伺服阀阀体
伺服阀结构从阀体开始
电液伺输入至系统的小功率控制电信号 转变为阀芯的运动，而阀芯的运动又去控制流向液 压执行元件的压力能（压力和流量），实现电液信 号的转换和放大以及对液压执行元件的精确控制。 伺服阀是电液伺服系统的核心元件。 • 伺服阀的特点：伺服阀有机地结合了精密机械、电 子技术和液压技术；具有控制精度高、响应快、体 积小、结构紧凑、功率放大系数高、直线度好、死 区小、灵敏度高、动态性能高等特点。已广泛应用 于各种液压伺服系统中。
伺服阀工作原理
• 从而引起主阀芯移 动，伺服阀有流量 输出，随着主阀芯 的移动，当两个控 制腔中的压力相等 时，挡板又处于中 间位置，这是主阀 芯停止移动。
伺服阀技术参数
• 流量增益： • 阀套开有矩形通流窗口，它与主阀芯构 成控制阀口，此控制阀口开口的大小由 输入电流值来决确定，流量增益（单位 阀芯位移对应的流量）由该矩形窗口宽 度决定。在输入电流100%，阀压降70bar 时，流经阀的流量是一个确定值，在此 情况下，若进一步增大流量增益，将使 阀体通流饱和而流量曲线弯折。
电液伺服阀工作原理
电液伺服阀工作原理
电液伺服阀工作原理是利用控制电磁阀的信号来调节液压阀的阀芯位置，从而控制液压系统的流量和压力。
电液伺服阀由电磁阀和液压阀两部分组成。
电磁阀通过控制电压信号来控制液压阀的阀芯移动，从而改变液流的通断和流量的大小。
当电磁阀通电时，产生的磁场作用于液压阀的阀芯，使阀芯向某一方向运动。
阀芯的移动改变了液压阀内部通道的连通状态，从而调节液压系统的流量和压力。
具体而言，电磁阀的控制信号经过放大、滤波等处理后，作用于电磁线圈，产生电磁力。
电磁力作用于液压阀的阀芯上，使阀芯克服液压力的作用而运动。
液压阀的阀芯移动时，改变了主阀的开口大小，从而改变了流经液压阀的液体流量。
当液压阀阀芯停止移动时，阀芯和阀体之间形成一条密封通道，使液压系统的压力保持在一定范围内。
通过改变电磁阀的控制信号，可以实现对液压系统流量和压力的精确控制。
从而达到控制执行元件（如液压缸、液压马达等）运动速度、力量和位置的目的。
总之，电液伺服阀通过控制电磁阀的信号来调节液压阀的阀芯位置，进而控制液压系统的流量和压力，从而实现对执行元件运动的精确控制。
电液伺服阀工作原理
电液伺服阀工作原理
电液伺服阀是一种能够控制液压系统中液压执行元件运动方向、速度和力的装置。
它通过电磁铁控制阀芯的运动，从而改变液压系
统的工作状态。
下面我们来详细了解一下电液伺服阀的工作原理。
首先，电液伺服阀的工作原理基于液压力和电磁力的相互作用。
在电液伺服阀中，液压力是主要的动力来源，而电磁力则是控制阀
芯的运动。
当电磁铁通电时，产生的磁场会使阀芯移动，改变液压
系统中液体的流动方向和流量，从而实现对液压执行元件的控制。
其次，电液伺服阀的工作原理涉及到阀芯的结构和工作方式。
电液伺服阀通常由阀体、阀芯、电磁铁和弹簧等部件组成。
当电磁
铁通电时，产生的磁力会克服弹簧的作用，使阀芯移动到相应的位置，改变液压系统中的流动路径。
当电磁铁断电时，弹簧会使阀芯
返回原位，恢复液压系统的初始状态。
此外，电液伺服阀的工作原理还涉及到控制电磁铁的电气信号
和阀芯的运动特性。
电液伺服阀可以根据不同的电气信号来控制阀
芯的运动，实现对液压系统的精准控制。
同时，阀芯的运动特性也
是影响电液伺服阀性能的重要因素，它决定了阀芯的响应速度和控
制精度。
总的来说，电液伺服阀的工作原理是基于液压力和电磁力的相互作用，通过控制阀芯的运动来改变液压系统的工作状态。
了解电液伺服阀的工作原理对于正确使用和维护液压系统具有重要意义，也有助于提高液压系统的工作效率和性能。
希望通过本文的介绍，读者能够更加深入地了解电液伺服阀的工作原理，为液压系统的应用和维护提供一定的参考和帮助。
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h
K ce Ap
eMt
Vt
3.速度常数Kv
Kv
Kq Ap
4.刚度
Kh
4e Ap2
Vt
3
5.1电液伺服阀分类及发展概述
液压能源
信号 ei 比较 eg
发生
-
ef
电伺服 i 放大器
力矩 马达
液压 放大元件
检测及反馈
电液控制系统组成原理框图
扰动
液压 xp
执行件
在电液系统中必须有一个元件，它能将电信号转换为机械位移信 号作为液压放大元件的输入信号，整个电液系统才能正常工作
前章知识回顾
放大元件重要特性参数
1.流量增益 2.压力增益
3.压力流量系数
Kq
QL xv
CdW
1
(
ps
pL
)
Kp
pL xv
2( ps xv
pL )
Kq Kc
Kc
QL pL
CdWxv 2(
1(Βιβλιοθήκη ps ps pL )
pL )
动力元件重要特性参数
1.液压固有频率 h
4e Ap2
M tVt
2.阻尼系数h
3)在同样的惯性下，动铁式力矩马达的输出力矩大， 而动圈式力马达的输出力小。
4)在相同功率情况下，动圈式力马达比动铁式力矩马 达体积大，但动圈式力马达的造价低。
14
5.3 两级电液伺服阀
i 电-机械 位移 前置
转换器
放大级
功率 pL; QL 放大级
按反馈形式分为
滑阀位置反馈、负载流量反馈、负载 压力反馈 （阀的压力-流量特性曲线 不同）
当信号电流通过控制线圈时，载流线圈在磁场中产生的电磁力，通过控 制杆与十字弹簧的反力平衡，阀心移动相应的位移，从而使阀输出相应 的流量。
13
图5.5 单级动圈式电液伺服阀原理图
动铁式力矩马达与动圈式力矩马达的比较
1)动铁式力矩马达动态响应比动圈式力马达大。
2)动圈式力马达的线性范围比动铁式力矩马达宽。因 此．动圈式力马达的工作行程大，而动铁式力矩马达 的工作行程小。
1—直流电放大器 2—上导磁体 3—永久磁铁 4—衔铁 5—下导磁体 6—弹簧管 7—永久磁铁
图5.2 极化永磁式力矩马达原理图
10
4T
pS
Xv
Q1
Q2
A
B
p1 V1 p2 V2 θ
TL
图5.3单级动铁式电液伺服阀
11
5.2.2 动圈式单级电液伺服阀
衔铁运动的力矩(力)马达属动铁式。 另外一大类力矩 1 2 3 4 5 6 7
第四章 电-机械转换元件
本
4.1 极化永磁式力矩马达
章
4.2 极化电磁式力矩马达
自
4.3 电磁直线位移式力马达
学
4.4 动圈式力马达
1
第五章 电液伺服阀
5.1 电液伺服阀分类及发展概述 5.2 单级滑阀式电液伺服阀 5.3 两级电液伺服阀 5.4 三级电液伺服阀 5.5 电液伺服阀的主要性能指标
2
15
qL
q L
qL
Δi
Δi
pL
pL
Δi
pL
O
ps O
ps O
ps
a）
b）
c）
a）滑阀位置反馈
b）负载静压反馈
(力)马达是动圈式， 即载流线圈是在磁场 中运动的。
1.永久磁铁；2.内导磁体；3.外导磁体 4.可动控制线圈 5.线圈骨架；6对中弹簧；7.滑阀阀芯
图5.4 动圈式力马达工作原理图 12
5.5.2 动圈式单级电液伺服阀
1.磁铁；2. 导磁体；3.十字弹簧；4.控制杆 5.阀芯； 6.阀体；7.控制线圈；8.框架
5
电液伺服阀主要厂家
国外 美国Moog公司、美国Park公司、美国Eaton-Vickers公司 英国Dowty（道蒂 ）公司、英国STAR公司 俄罗斯的“祖国”设计局、沃斯霍得工厂 德国Bosch-Rexroth公司
国内 航空工业总公司第六O九研究所、第六一八研究所、秦峰机床厂 中国运载火箭技术研究院第十八研究所、上海航天控制工程研究所 中国船舶重工集团公司第七O四研究所 北京机床研究所
6
电液伺服阀发历程
1. 在二战末期，伺服阀是用螺线管直接驱动阀芯运动的单级开环控制
阀。 2. 1946年，英国Tinsiey获得了两级阀的专利;Raytheon(雷神公司)和Bell(贝
尔)航空发明了带反馈的两级阀;MIT(麻省理工)用力矩马达替代了螺线 管使马达消耗的功率更小, 线性度更好。 3.1950年，W C.Moog第一个发明了单喷嘴两级伺服阀。1953年至1955年 间，T.H. Carson发明了机械反馈式两级伺服阀;W C.Moog发明了双喷嘴 两级伺服阀;Wolpin发明了干式力矩马达，消除了原来浸在油液内的力 矩马达由油液污染带来的可靠性问题。 4.1957年R. Atchley利用射流管原理研制了两级射流管伺服阀。并于1959年 研制了三级电反馈伺服阀。 5. Moog公司就在1963年推出了第一款专为工业场合使用的73系列伺服阀产 品。随后，越来越多的专为工业用途研制的伺服阀出现了。
7
5.2 单级滑阀式电液伺服阀
5.2.1 动铁式单级电液伺服阀
直流伺服电机、步进电机、力矩马达、动圈式力马达以及 动铁式力马达(后者一般的称为比例电磁铁)等都是这种电机械转换装置，但在伺服阀中应用最广的是力矩(力)马达。 力矩马达是一个电磁元件。它输入的电信号通常为直流电 流，输出的物理量是力矩(力)；力矩及力都可以通过一个弹 性元件转换为角位移或直线位移，所以力矩(力)马达的输出 量也可以是机械位移量。 力矩马达的型式很多，比较常见的是极化永磁式力矩马达
4
5.1电液伺服阀分类及发展概述
电液伺服阀是液压控制系统的核心元件。电液伺服阀的种类 较多，按不同的方法分类如下：
1. 按液压放大级数可分为单级电液伺服阀，两级电液伺服阀， 三级电液伺服阀。 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 ，射流管式等。 3. 按反馈形式可分为位置反馈式 ，负载压力反馈式 ，负载流 量反馈式等。 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控制伺服阀和压力控制伺服阀
8
对力矩马达的要求
1.产生足够的力和行程(体积小,重量轻) 2.动态性好,响应速度快 3.直线性好,死区小,灵敏度高,磁滞小 4.特殊情况下,要求抗震,抗冲击,适应恶劣环境
9
力矩马达的型式很多，比较常见的是极化永磁式力矩马达
由于这种力矩马达采用永久磁
铁以产生固定磁通Φg，故称永磁
式。由于力矩马达中有极化磁场与 控制线圈所产生的控制磁场相互作 用而产生输出力矩，故称极化式。 由于有衔铁摆动以产生输出位移， 故也叫动铁式。