电液伺服阀的选用
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
第五章电液伺服阀与比例阀详解
5.2 力矩马达
电气-机械转换器 利用电磁原理工作
一、力矩马达的分类及要求 (一) 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) 2)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 (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)
动铁式:频率高、体积小、重量轻 动圈式:尺寸要求不严格、频率要求不高、价格低
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第五章 电液伺服阀
5.1 电液伺服阀的组成及分类 5.2 力矩马达 5.3 力反馈两级电液伺服阀 5.4 直接反馈两级滑阀式电液伺服阀 5.5 其它型式的电液伺服阀简介 5.6 电液伺服阀的特性及主要的性能指标
第五章 电液伺服阀
5.1 电液伺服阀的组成及分类
本 5.2 力矩马达 章 5.3 力反馈两级电液伺服阀 介 5.4 直接反馈两级滑阀式电液伺服阀 绍 5.5 其它型式的电液伺服阀简介
5.6 电液伺服阀的特性及主要的性能指标
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电液伺服阀概述
电液伺服阀既是电液转换元件,又是功率放大元件。 电液伺服阀是液压控制系统的核心元件。 电液伺服阀控制精度高,响应速度快。 根据输出液压信号的不同,电液伺服阀分为电液流量控 制伺服阀和电液压力控制伺服阀
二、电液伺服阀的分类 1、按放大器的级数分:
单级、两级和三级 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:最常用 三级伺服阀:两级伺服阀+功率滑阀,电反馈,流量大于 200L/min
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1 2
S
S
3
4
N
电液伺服阀和电液比例阀的概述
电液伺服阀和电液比例阀的概述摘要 介绍了电液伺服阀和电液比例阀的组成及功能特点,同时对两种阀进行了比较,得出两种阀的使用特点和使用场合。
关键词 电液伺服阀 电液比例阀 闭环控制 力矩马达 比例电磁铁 反馈装置1.前沿阀对流量的控制可以分为两种: 一种是开关控制:要么全开、要么全关,流量要么最大、要么最小,没有中间状态,如普通的电磁换向阀、电液换向阀。
另一种是连续控制:阀口可以根据需要打开任意一个开度,由此控制通过流量的大小,这类阀有手动控制的,如节流阀,也有电控的,如比例阀、伺服阀。
所以使用比例阀或伺服阀的目的就是:以电控方式实现对流量的节流、压力控制。
2.电液伺服阀电液伺服阀是一种自动控制阀,它既是电液转换组件,又是功率放大组件,其功用是将小功率的模拟量电信号输入转换为随电信号大小和极性变化、且快速响应的大功率液压能[能量(或)和压力]输出,从而实现对液压执行器位移(或转速)、速度(或角速度)、加速度(或角加速度)和力(或转矩)的控制。
电液伺服阀通常由电气-机械转换器、液压放大器(先导阀和功率级主阀)和检测机构组成。
电液伺服阀的基本组成有前置级液压放大器的伺服阀,无论是射流放大器还是喷嘴挡板放大器,其产生阀芯驱动力都要比比例电磁铁大得多(高一个数量级)。
就这个意义上讲,伺服阀阀芯卡滞的几率比比例阀小。
特别是射流管伺服阀的射流放大器因为没有压力负反馈,前置级流量增益与压力增益都较高,推动阀芯的力更大,所以伺服阀有更高的分辨率和较小的滞环。
简单地说,所谓伺服系统就是带有负反馈的控制系统,而伺服阀就是带有负反馈的控制阀。
伺服阀的主阀一般来说和换向阀一样是滑阀结构,只不过阀芯的换向不是靠电磁铁来推动,而是靠前置级阀输出的液压力来推动,这一点和电液换向阀比较相似,只不过电液换向阀的前置级阀是电磁换向阀,而伺服阀的前置级阀是动态特性比较好的喷嘴挡板阀或射流管阀。
伺服阀的主阀是靠前置级阀的输出压力来控制的,而前置级阀的压力则来自于伺服阀的入口p,假如p口的压力不足,前置级阀就不能输出足够的压力来推动主阀芯动作。
3_电液伺服阀
V0 p
2e
dpLp dt
7)滑阀阀芯的动力学方程
pLp Av
mv
d 2 xv dt 2
Bv
dxv dt
Kf
r b
xv 0.43w ps
pL xv
2 力反馈两级伺服阀的数学建模
8)方块图
PL
P139
K f r b
0 .43 wx v 0
I c
Kt
+
+ -
-
1
J a s 2 B a s K mf
第3章 电液伺服阀
两级电液伺服阀
永磁动铁式力矩马达控制 两级液压放大器; 前置级:喷嘴挡板阀; 功率输出级:滑阀; 位置力反馈型; 流量伺服阀;
三、电液伺服阀工作原理
a
N
1
g
4
2
S
a 3
g N2
gx gx
S
1 永磁动铁式力矩马达工作原理 它由永久磁铁、上导磁体、下导磁体、衔铁、控制线圈、弹
簧管等组成。衔铁固定在弹簧管上端,由弹簧管支承在上、下 导磁体的中间位置,可绕弹簧管的转动中心作微小的转动。衔 铁两端与上、下导磁体(磁极)形成四个工作气隙①、②、⑤、 ①。两个控制线圈套在衔铁之上。
Xf
Q Lp
r
K qp
+
-+
-
1
PLp
V0 p 2
s C tp
Av
e
++
-
1
X v
m v s 2 B v s K f 0 .43 wp s
K cp rA N
Av s
K f r b
2 力反馈两级伺服阀的数学建模
伺服阀的材料及涂层的选择与应用
伺服阀的材料及涂层的选择与应用概述伺服阀是一种广泛应用于控制系统中的关键元件,它能够根据电信号来调节液压或气压流体的流量或者压力。
为了提高伺服阀的性能和可靠性,正确选择合适的材料和涂层是非常重要的。
本文将介绍伺服阀常用的材料和涂层的选择与应用。
材料选择伺服阀的材料选择是根据其工作环境和要求来确定的。
以下是一些常见的伺服阀材料:1. 不锈钢不锈钢具有优异的耐腐蚀性和机械性能,常用于制造伺服阀的外壳和内部零件。
它的耐蚀性使得不锈钢能够在潮湿和腐蚀性环境中长时间工作。
2. 铝合金铝合金具有较低的密度和良好的导热性能,在制造伺服阀时常用于制造轻量化的零件。
3. 黄铜黄铜具有良好的耐蚀性和导热性能,且易于加工。
因此,在伺服阀的连接件和密封垫片等部件中常使用黄铜材料。
4. 硬质合金硬质合金是由金属粉末和结合剂均匀混合制成的材料,具有高硬度和抗磨损性能。
硬质合金常用于制造伺服阀的阀芯和阀座等零件,以增加其使用寿命。
涂层选择在伺服阀中,涂层的选择常常用于增加零件的抗腐蚀性能、减少摩擦和磨损、改善密封性能等。
1. 高温涂层高温涂层常用于伺服阀的阀盖和阀座等与高温介质接触的部件。
这些涂层通常由陶瓷材料和金属粉末混合制成,具有良好的耐高温性能和耐蚀性能。
2. 钼涂层钼涂层具有低摩擦系数和高耐磨性能,适用于伺服阀的阀座和阀芯等高摩擦部件的表面涂层。
钼涂层能够减少零件的磨损和摩擦力,提高阀门的密封性能和使用寿命。
3. 聚四氟乙烯(PTFE)涂层PTFE涂层具有良好的耐腐蚀性、低摩擦系数和良好的密封性能,适用于伺服阀的弹簧和密封圈等部件的表面涂层。
PTFE涂层能够提高阀门的密封性能,减少泄漏。
应用场景伺服阀广泛应用于工业自动化、机械设备和航空航天等领域。
以下是一些应用场景的案例介绍:1. 工业自动化在工业自动化系统中,伺服阀用于控制和调节液压系统中的流量和压力。
通过正确选择材料和涂层,可以确保伺服阀在恶劣的工作环境下正常运行,并提高系统的稳定性和可靠性。
电液伺服阀5.1
伺服阀
... 引起主阀芯移动,比例阀 有流量输出。 随着主阀芯移动,当两控制 腔中的压力相等时,挡板又 处于两喷嘴中间,这时主阀 芯停止移动。
伺服阀
伺服阀 – 喷嘴挡板
伺服阀 – 喷嘴
先导级含有两个喷嘴 ...
伺服阀 – 力矩马达
... 和一个力矩马达。挡板 一方面与力矩马达衔铁连 接,另一方面,其穿过两 个喷嘴,与主阀芯连接。
伺服阀
当伺服阀失电时,挡板位 于两个喷嘴中间,所以主 阀两个控制腔中的压力是 相等的 ,即主阀芯也是位 铁四周的永久磁铁 磁轭。
伺服阀
在力矩马达线圈中通入电 流会激磁衔铁,并引起其 倾斜。衔铁倾斜方向由电 压极性来确定,倾斜程度 则取决于电流大小。
伺服阀
衔铁倾斜会使挡板更加靠 近一个喷嘴,而远离另一 个喷嘴。
伺服阀
这样会使主阀两端控制腔 中的压力产生压差 ...
三级伺服阀 此类阀通常是由一个两级伺服阀作前置级 控制第三级功率滑阀.功率级滑阀阀芯位移通过电气反馈 形成闭环控制,实现功率级滑阀阀芯的定位。三级伺服阀 通常只用在大流量的场合。 2.按第一级阀的结构形式分类: 可分为:滑阀、单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀 射流管 阀和偏转板射流阀。
滑阀放大器:作为第一级,其优点是流量增益和压力增益高,输出流量大, 对油液清洁度要求较低。 缺点是:结构工艺复杂,阀芯受力较大,阀的分辨率低, 滞环较大,响应慢。 单喷嘴挡板阀: 很少使用,特性不好 双喷嘴挡板阀: 优点:动态响应快、压力灵敏度高、特性线性度好、所需输入功率小。 缺点:喷嘴与挡板间的间隙小,易堵塞,抗污染能力差,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。 缺点:特性不易预测,低温特性稍差。
各类型电液伺服阀的优势与不足
各类型电液伺服阀的优势与不足电液伺服阀是一种广泛应用于自动化控制领域的阀门,它通过电信号驱动,实现液压油的流量、压力和方向的控制。
电液伺服阀具有多种类型,根据其工作原理和结构特点,可以分为以下几种:电磁阀、电动阀、气动阀和液动阀。
下面,我们将分别介绍这些类型电液伺服阀的优势与不足。
一、电磁阀优势:1. 响应速度快:电磁阀的驱动信号为电信号,传输速度快,因此响应速度极快,可达毫秒级别。
2. 控制简便:电磁阀可以通过简单的电信号进行控制,实现远程、集中、自动控制。
3. 耐高压:电磁阀的密封性能好,可承受高压,适用于高压系统。
4. 耐腐蚀:电磁阀的材料选择多样,可适用于各种腐蚀性介质。
不足:1. 电压依赖性:电磁阀需要依赖电源,一旦电源故障,阀门无法正常工作。
2. 温升问题:电磁阀在工作过程中会产生热量,长时间工作可能导致温升过高,影响阀门的性能和寿命。
3. 液压冲击:电磁阀的快速开关可能会引起液压系统的冲击和振动。
二、电动阀优势:1. 控制精度高:电动阀通过电动执行器进行控制,可以实现较高的控制精度。
2. 可靠性高:电动阀的驱动部分为电动执行器,故障率较低,可靠性较高。
3. 功耗低:电动阀的驱动方式为电动,功耗较低,有利于节能。
4. 安装方便:电动阀的安装不受介质流动方向的影响,安装方便。
不足:1. 响应速度相对较慢:与电磁阀相比,电动阀的响应速度较慢,适用于对响应速度要求不高的场合。
2. 维护成本较高:电动阀的电动执行器部分较为复杂,维护成本较高。
3. 电动执行器故障:电动阀的电动执行器故障时,可能导致阀门无法正常工作。
三、气动阀优势:1. 响应速度快:气动阀的驱动信号为压缩空气,传输速度快,响应速度快。
2. 控制简便:气动阀可以通过简单的气信号进行控制,实现远程、集中、自动控制。
3. 耐高压:气动阀的密封性能好,可承受高压,适用于高压系统。
4. 耐腐蚀:气动阀的材料选择多样,可适用于各种腐蚀性介质。
第八次课 电液伺服阀的性能参数
不对称度——(用两者之差 对其中较大者的百分比表示)
不对称度= S1 S2 100% S1
不对称度
两个极性名义流量增益 的不一致程度,通常小 于10%。
非线性度:
定义:表示流量曲线的不直线性。 意义:它是名义流量曲线与名义流量增益曲 线最大偏差电流偏差,以额定电流的百分比表 示) 非线性度通常小于7.5%。
压力特性
内泄漏特性
1 负载流量特性(压力-流量特性)
定义:输入不同电流时对应的流量与负载压力 构成的抛物线簇曲线。
意义:负载流量特性曲线完全描述了伺服阀的 静态特性,表示在稳态时,输入电流、负载流 量和负载压降三者之间的函数关系。
作用:用来确定伺服阀的类型和估计伺服阀的 规格,以便于所要求的负载流量和负载压力相 匹配。
由流量曲线和 名义流量曲线 就可以得到阀 的额定电流和 额定流量值。
输出流量与输入电 流呈回环状的函数 曲线
流量曲线
名义流量曲线
流量曲线的中点轨迹;当 滞 环很小时,也可以把流量曲 线的一侧看作是名义流量曲 线。
额定流量 qn
额定电流
In
In
额定电流
qn 额定流量
原因: 1)力矩马达磁路的 磁滞(输入信号小, 磁滞回环小); 2)伺服阀中的游隙 (机械固定处的滑动, 阀芯与阀套的摩擦力, 油的清洁度)
电液伺服阀的阀系数
特点:内泄漏量随输入电流变化,当阀处于零位 时最大。
作用:该指标可衡量新阀的制造质量,反映旧阀 的磨损情况。
两级伺服阀的内泄漏量由先导级的泄露流量和功率级 的 泄露流量两部分组成。
阀的内泄漏流量特性曲线
影响阀的响应速度
增大重叠,会 产生死区,并 导致阀淤塞, 造成滞环和分 辨率增大
伺服阀的选用
电液伺服阀型号的选择必须从控制功率和动态响应的工作要求出发.■控制功率取决于负载的流量载流量与压力之间的关系如图10表示,近似计算公式为:Q—伺服阀的流量P S—供油压力P L—负载电压i—伺服阀输入电流K—阀的设计参数■系列标准规格的流量是指阀压降在70×105Pa时(即无载压降时的供油压力)输入额定电流时的控制流量。
不同阀压降时的额定流量如图11。
阀压降计算公式:P V = (P S-P R)-P LP V—阀压降P R—系统回油压力■动态响应能用相位滞从90°时所对应的频率或幅值比衰减到-3dB时所对应的频率表示(见图12)伺服阀的频率响应随着输入信号幅度和供油压力的变化而变化,标准产品给出的频率测试条件为:输入信号的峰峰值为±20%额定电流。
供油压力Ps=70×105Pa。
选择伺服阀的频率响应特性时,建议用下列两种传递函数中的一个进行系统计算。
图10 伺服阀负载控制特性图11 Pv—Q特性图12 频率响应特性其中:Q —输出流量[L/min]I —输入电流[mA]K —伺服阀增益,ω—伺服阀作为二阶环节的时间表观频率[rad/ssec]T —伺服阀作为一阶环节的时间常数[sec]ξ—伺服阀作为二阶环节的阻尼系数使用须知1.系统所用油液必须过滤,过滤精度至少为10μ。
电液伺服阀内的过滤器只能防止偶然进入系统的颗粒堵塞节流孔和喷嘴。
2.油压系统的用油箱必须密封,加空气滤清装置。
3.系统安装完毕后,不能立即安装伺服阀应以冲洗板(备件)代之,至少冲洗36小时之后,在换系统滤芯冲洗2小时后才可安装伺服阀。
当更换新油时,必须重新过滤系统油液。
4.具有第五通油孔的阀,用户可按需要选择前置单独供油压力,前置阀供油压力不得超过功率阀额定压力的1/2。
5.阀安装的表面粗糙度不应低于1.6。
电液伺服阀使用说明电液伺服阀是非常精密的电液转换和放大元件,在使用中要注意:1`安装时先取下保护板不必内部启封,即可用四个螺钉将伺服阀固定于使用对象转接座上。
HY系列电液伺服阀介绍
百度文库襄阳航宇机电国内专业生产伺服阀HY系列电液伺服阀介绍航宇HY系列—伺服阀襄阳航宇机电液压应用技术有限公司(以下简称航宇)是中国液压伺服阀行业的知名企业,专业从事电液伺服阀及伺服系统的研发、生产、销售及维修。
产品主要有HY系列电液伺服阀。
航宇有雄厚的技术实力和研发团队,研发中心拥有多位国内外知名行业专家。
航宇掌握了电液伺服核心技术,拥有自主创新的知识产权。
自主开发有HY系列电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、电液压力-流量伺服阀、动压反馈电液伺服阀、长寿命电磁液压锁、高精度伺服马达、伺服油缸、多功能伺服控制器、伺服泵站及伺服系统等光机电一体化产品。
广泛应用于航空航天、冶金加工、船舶制造、石油化工、工程机械、科研实验以及兵器工业等领域。
还可对进口电液伺服阀进行全面维修及国产化开发。
航宇先后获得“重点高新技术企业”“国家重点新产品”等多项荣誉。
以下是航宇机电公司的HY系列产品中的几个伺服阀及其参数。
可全性能代替MOOG伺服阀,真正做到电液伺服阀国产化。
HY151A可全性能替代MOOG 73HY150可全性能替代MOOG 76HY130可全性能替代MOOG 31HY160可全性能替代MOOG 78HY152可全性能替代MOOG G761测试油温40±6℃;测试供油压力21MPa电液伺服阀较容易受污染,因此对油液环境要求较高。
以下是电液伺服系统的污染和维护问题及电液伺服阀的故障分析及排除。
电液伺服系统的污染和维护电液伺服系统的好坏不仅取决于系统设计的合理性和系统元件性能的的优劣,还因系统的污染防护和处理,系统的污染直接影响电液伺服系统工作的可靠性和元件的使用寿命,据统计,国内外的电液伺服系统故障大约有70%是由于污染引起的。
一、油液污染对系统的危害主要如下:1)元件的污染磨损油液中各种污染物引起元件各种形式的磨损,固体颗粒进入运动副间隙中,对零件表面产生切削磨损或是疲劳磨损。
高速液流中的固体颗粒对元件的表面冲击引起冲蚀磨损。
(2-2)电液伺服阀
伺服阀的选用方式
按精度要求选用
按用途选用
按控制形式选用
按控制形式选用
①
位置伺服系统
②
压力或力控制伺服系统
③
速度控制伺服系统
计算
根据负载参数或轨迹求出最大负载功率、力矩 或力 由最大负载计算负载压力及所需流量 计算供油压力 求伺服阀输出流量QL 计算阀压降Pv 根据QL和Pv选择伺服阀
对伺服放大器的要求:
具有深度电流负反馈的放大器
放大器要带有限流功能
输出调零电位器
有时还带有颤振信号发生电路
输出端不要有过大的旁路电容或泄漏电容
8、伺服阀选用
电液伺服阀是电气一液压伺服系统中关键的精密控 制元件,选用时主要考虑以下因素: 可靠性第一 满足工作条件 价格合理 工作液、油源 电气性能和放大器 安装结构、重量、外型尺寸
1) 一般认为一个简单的液压系统由油 箱(A)、电动机(B)、泵(C)、 溢流阀(D)、过滤器(E)、流量控 制阀(F)、方向控制阀(G)、和油 缸(H)组成。
H
G
2) 油缸的运动是由流量控 制阀(确定运动的速度) 和方向控制阀(油缸运动 的方向)控制。
F
E
D
C
B
A
当电磁阀得电时,油缸活塞将伸出和 回缩,其速度由流量控制阀确定,而电 磁阀不具有控制速度的能力。
双喷嘴挡板力反馈式电液流量伺服阀
直接反馈两级滑阀式电液流量伺服阀
射流管式两级电液伺服阀
弹簧对中式两级电液伺服阀
偏转射流板式两级电液伺服阀
电液伺服阀及电液伺服系统(1)
pS 0
2° pL
2 3
pS
pS pL
1 p
3S
34
§ 3 电液伺服阀的主要性能指标
3、空载流量特性(No-load flow c流h与ara输c出ter流ist量ic)的:关p系L=。0,输入电 1°名义流量曲线流量曲线中点 连线 2°名义流量增益线 flow gain °从零流量点向两个方向各作与 名义流量曲线误差最小之直线 °其斜率(均值)即为名义流量 增益 °额定流量与额定电流之比即为 额定流量增益。
电液伺服阀广泛地应用于电液位置、速度、加速
度、力伺服系统,以及伺服振动发生器中。它具有体
积小、结构紧凑、功率放大系数高、控制精度高、直
线性好、死区小、灵敏度高、动态性能好以及响应速
度快等优点。
3
(1)电液伺服阀按用途、性能和结构特征可分为 通用型和专用型;
防 爆 型 伺 服 阀
4
(2)按输出量可分为流量控制伺服阀和压力控制 伺服阀;
液压伺服系统
电液伺服阀及电液伺服系统
1
六、电液伺服阀及电液伺服系统
液压与气压用伺服阀是电液或电气 联合控制的多级伺服元件,它能将微弱 的电气输入信号放大成大功率的液压或 气压能量输出,以实现对流量和压力的 控制。它接受一种模拟量电控信号,输 出液压模拟量随电控信号的大小及极性 变化。电液或电气伺服阀具有控制精度 高和放大倍数大等优点,在液压与气压 控制系统中得到了广泛的应用。
这种伺服阀结构 紧凑,外形尺寸小,响应 快.但喷嘴挡板的工作 间隙较小,对油液的 清洁度要求较高.
13
14
15
(3)射流管式伺服阀
该阀采用衔铁式力矩 马达带动射流管,两个接 收孔直接和主阀两端面连 接,控制主阀运动。主阀 靠一个板簧定位,其位移 与主阀两端压力差成比例. 这种阀的最小通流尺寸 (射流管口尺寸)比喷嘴 挡板的工作间隙大4~10倍, 故对油液的清洁度要求较 低。缺点是零位泄漏量大; 受油液粘度变化影响显著, 低温特性差;力矩马达带 动射流管,负载惯量大, 响应速度低于喷嘴挡板阀。
电液伺服控制及其应用
第2章电液伺服控制技术及应用电液伺服系统是一种采用电液伺服机构,根据液压传动原理建立起来的自动控制系统。
在这种系统中,执行元件的运动随着控制信号的改变而改变。
2.1 电液伺服阀伺服阀通过改变输入信号,连续的、成比例地控制液压系统的流量或压力。
电液伺服阀输入信号功率很小(通常仅有几十毫瓦),功率放大系数高;能够对输出流量和压力进行连续双向控制。
其突出特点是:体积小、结构紧凑、直线性好、动态响应好、死区小、精度高,符合高精度伺服控制系统的要求。
电液伺服阀是现代电液控制系统中的关键部件,它能用于诸如位置控制、速度控制、加速度控制、力控制等各方面。
因此,伺服阀在各种工业自动控制系统中得到了越来越多的应用。
2.1.1 工作原理及组成1 基本组成与控制机理电液伺服阀是一种自动控制阀,它既是电液转换组件,又是功率放大组件,其功用是将小功率的模拟量电信号输入转换为随电信号大小和极性变化、且快速响应的大功率液压能[流量(或)和压力]输出,从而实现对液压执行器位移(或转速)、速度(或角速度)、加速度(或角加速度)和力(或转矩)的控制。
电液伺服阀通常是由电气一机械转换器、液压放大器(先导级阀和功率级主阀)和检测反馈机构组成的(见图2-1)。
图2-1 电液伺服阀的组成2 电气—机械转换器电气—机械转换器包括电流—力转换和力—位移转换两个功能。
典型的电气—机械转换器为力马达或力矩马达。
力马达是一种直线运动电气一机械转换器,而力矩马达则是旋转运动的电气—机械转换器。
力马达和力矩马达的功用是将输入的控制电流信号转换为与电流成比例的输出力或力矩,再经弹性组件(弹簧管、弹簧片等)转换为驱动先导级阀运动的直线位移或转角,使先导级阀定位、回零。
通常力马达的输入电流为150~300mA,输出力为3~5N。
力矩马达的输入电流为10~30mA,输出力矩为0.02~0.06N·m。
伺服阀中所用的电气一机械转换器有动圈式和动铁式两种结构。
电液伺服阀的选用
C、按控制形式等要求选用伺服阀:
1 位置伺服系统
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C、按控制形式等要求选用伺按控制形式等要求选用伺服阀:
3 速度控制伺服系统
-
3 通用型伺服阀的介绍
通用型伺服阀还分通用型流量伺服阀和通 用型压力伺服阀。在力(或压力)控制系统中 可以用流量阀,也可以用压力阀。压力伺服阀 因其带有压力负反馈,所以压力增益比较平缓、 比较线性,适用与开环力控制系统,作为力闭 环系统也是比较好的。但因这种阀制造、调试 较为复杂,生产也比较少,选用困难些。
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2、射流管式力反馈电液流量伺服阀
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3、动圈式(或动铁式)电液流量伺服阀
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4、直接驱动单级伺服阀(DDV)
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5、偏导射流式电液伺服阀
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6、射流管式电液压力伺服阀
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2-3 通用型伺服阀的介绍
双喷挡阀、射流管阀和偏导射流式阀都是力反馈型伺 服阀,线性度好,性能稳定,抗干扰能力强,零漂小。
双喷挡阀的档板与喷嘴间隙小,易被污物卡住。 射流管阀喷嘴为最小流通面积处,过流面积大,不易
阀高得多 。 低压工作性能优良 (0.5MPa)。
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2-3 通用型伺服阀的介绍
动圈式伺服阀:直接反馈式伺服阀。 结构简单,造价低,外部可调整零位。 动态比较低,廉价的工业伺服阀。 双滑阀结构摩擦力较大,分辨率和滞环较差,使用中
要加颤振信号。 对油液清洁度较敏感。
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2-3 通用型伺服阀的介绍
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2 电液伺服阀的选用方法
伺服阀的选用方式 : A:按精度要求选用 B:按用途选用 C:按控制形式选用
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A、按控制精度等要求选用伺服阀: 系统控制精度要求比较低时,还有开环控
制系统、动态不高的场合,都可以选用工业伺 服阀甚至比例阀。只有要求比较高的控制系统 才选用高性能的电液伺服阀,当然它的价格亦 比较高。
电液伺服阀
电液伺服阀
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。 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。
电液伺服阀
• 零飘与零偏 伺服阀由于供油压力的变化和工作油温度的变化而引起的零位 (QL=pL=0的几何位置)变化称为零飘。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、装配的差别,控制线圈中不加电流时,滑阀不一定位于中位。有时 必须加一定的电流才能使其恢复中位(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。 • 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化的最小电流与额定电流之比称为不灵敏度。 其值愈小愈好。
电液伺服阀
由于采用了力反馈,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。 采用了衔铁式力矩马达和喷嘴挡板使伺服阀 结构极为紧凑,并且动特性好。但这种伺服阀工 艺要求高,造价高,对于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 特性好的场合。
电液伺服阀 2、液压部分 分别依次排除以下故障的可能性:油压管道和油缸内有空气、液压油污染、油缸 内漏严重、控制油路和主油路压力不稳定。最后认定是伺服阀本体故障。更换伺服 阀先导部分.开机正常。 经拆开检查,发现力矩马达导磁体与衔铁缝隙中有许多金属屑,相当于减小了衔 铁在中位时的每个气隙长度g。根据《液压控制系统》的分析结论:当|x/g |>1/3时(x 为衔铁端部偏离中位的位移),衔铁总是不稳定的。因此认为液压系统中的金属屑被 吸附在永磁体上,减小了气隙长度g,破坏了力矩马达原有的静态特性,是本次故障 的根本原因。 维护措施 针对本次故障原因,以及分析的其他可能,采取了以下措施: 1、定期更换油路滤芯,清理变质油 由于此次故障由液压油中金属污染造成,因此定期更换该系统油路中的滤芯,放 掉滤油器中存油,可防止污物进入伺服阀,有效的防止故障发生,延长伺服阀的运 行时间。 力矩马达和先导阀完全浸泡在与回油相通的油液里,位置又处于管道的盲端,所 以该处的油液几乎不流动,易氧化变质,因此需定期放掉变质的液压油。
电液压力伺服阀简介
关键词: 压力伺服阀; 喷嘴挡板; 射流; 直接驱动
中图分类号: TH137 52+1
Brief Introduction of Electro⁃hydraulic Pressure Servo Valve
CHEN Yuanzhang 1,2
(1 Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Aero Electromechanical System Integration,
Nanjing Engineering Institute of Aircraft Systems, Nanjing Jiangsu 210061, China; 2 AVIC Nanjing
Servo Control System Co., Ltd., Nanjing Jiangsu 210061, China)
Abstract: Electro⁃hydraulic servo valves can be divided into flow servo valves and pressure servo valves according to functions,
pressure servo valves are commonly used in force application systems, and flow servo valves are more widely used in force system or po⁃
力输出特性
现在一般采用图 5 所示的压力电液伺服阀, 但更
多的是采用一个压力控制腔的形式, 如图 9—图 11
所示 [3-5] 。 这种一个控制腔的伺服阀, 滑阀一侧通常
电液伺服阀选用及使用注意事项
电液伺服阀选用及使用注意事项如何合理选用电液伺服阀?使用电液伺服阀应注意哪些事项?本文大兰液压小编就给大家来讲一下。
1、首先按照系统控制类型选定伺服阀的类型。
一般情况下,对于位置或速度伺服控制系统,应选用流量型伺服阀;对于力或压力伺服控制系统,应选用压力型伺服阀,也可选用流量型伺服阀。
然后根据性能要求选择适当的电气机械转换器的类型(动铁式或动圈式)和液压放大器的级数(单级、两级或三级)。
阀的种类选择工作可参考各类阀的特点并结合制造商的产品目录或样本进行。
2、特别注意油路的过滤和清洗问题,进入伺服阀前必须安装有过滤精度在5µm以下的精密过滤器。
3、在整个液压伺服系统安装完毕后,伺服阀装入系统前必须对油路进行彻底清洗,同时观察滤芯污染情况,冲洗24~36h后卸下过滤器。
4、在安装伺服阀前,不得随意拨动调零装置。
5、液压管路不允许采用焊接式连接件,建议采用卡套式24°锥结构形式的连接件。
伺服阀6、安装伺服阀的安装面应光滑平直、清洁。
7、安装伺服阀时,应检查下列各项。
a、安装面是否有污物,进出油口是否接好?O形密封圈是否完好?定位销孔是否正确?b、将伺服阀安装在连接板上时,将连接螺钉均匀用力拧紧。
c、接通电路前,注意检查接线柱,一切正常后进人极性检查。
8、伺服系统的油箱须密封并加空气滤清器和磁性滤油器。
更换新油必须经过严格的精过滤(过滤精度在5µm以下)。
9、液压油定期更换,每半年换油一次,油液尽量保持在40~50℃的范围内工作。
10、伺服阀应严格按照说明书规定的条件使用。
当系统发生故障时,应首先检查和排除电路和伺服阀以外的环节后,在检查伺服阀。
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电液伺服阀规格的选择
电液伺服阀规格的选择一、静态计算根据执行元件按照最佳负载匹配条件求得的最大负载流量LM Q 和压力LM P ,计算伺服阀的压降v P ∆,再根据LM Q 和v P ∆计算伺服阀样本对应参数Vs P ∆,VS Q ,按照样本给出的阀压降Vs P ∆和样本给出的额定负载流量VS Q 选伺服阀型号及规格。
方法如下:1、 计算伺服阀供油压力:LM s P P *5.1=2、 计算阀压降:s v P P *3/1=∆3、伺服阀样本对应参数Vs P ∆,最大负载流量LM Q ,阀压降v P ∆计算样本中给定流量VS Q :V VS LM VS P P Q Q ∆∆=/*4、根据伺服阀样本压降Vs P ∆及额定流量VS Q ,选取伺服阀型号。
已知:10LM P MPa =,20/min LM Q L =,液压固有频率80Hz ,假定选取MOOG 公司D761型号伺服阀,试选取伺服阀具体参数,并按照样本写出伺服阀传递函数。
1.5*15S LM P P MPa== 15105V P MPa∆=-=23.66/min VS LM Q Q L = G761—3004054/min V LS Q Q L =230/54/40 1.35/(min*) 2.410/SV V K Q i L mA m AS -====⨯22()2*0.61540540SV SV K G S s s =++ 1.2*1e-3/60/21e6=9.5e-13;注意:为补偿一些未知因素,建议额定流量选择要大10%。
二、动态指标的确定开环系统:伺服阀频宽大于3~4Hz ;闭环系统:计算系统的负载谐振频率,选相频大于该频率3倍的伺服阀。
负载谐振频率计算如下:tt h v m eA 2^4βω=-225100101102Frequency (Hz)电液伺服阀使用须知一、液压系统污染度要求首次使用的伺服阀管路,在管路预装后拆卸、酸洗、磷化;组装后冲洗,伺服阀用普通换向阀替换;安装伺服阀前的液压系统必须进行彻底清洗;伺服阀进油口前必须配置公称过滤精度不低于10的滤油器使用射流管电液伺服阀的液压系统油液推荐清洁度等级为:长寿命使用时应达到-/16/13级(NAS 7级)一般使用最差不劣于-/19/15级(相当于NAS10级)。
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3 通用型伺服阀的介绍
当系统要求较大流量时,大多数系统仍 选用流量控制伺服阀。在力控制系统用的流量 阀,希望它的压力增益不要象位置控制系统用 阀那样要求较高的压力增益,而希望降低压力 增益,尽量减少点压力饱和区域,改善控制性 能。虽然在系统中可以通过采用电气补偿的方 法,或有意增加压力缸的泄漏等方法来提高系 统性能和稳定性等,我们在订货时仍需向伺服 阀生产厂家提出低压力增益的要求。
2 电液伺服阀的选用方法
伺服阀的选用方式 : A:按精度要求选用 B:按用途选用 C:按控制形式选用
A、按控制精度等要求选用伺服阀: 系统控制精度要求比较低时,还有开环控 制系统、动态不高的场合,都可以选用工业伺 服阀甚至比例阀。只有要求比较高的控制系统 才选用高性能的电液伺服阀,当然它的价格亦 比较高。
① ②
两个问题:
大流量输出时控制电流可达1.4A或更大。 力马达输出力较电磁铁大,但比有液压前置级的两级阀 还是小很多。
2-3 通用型伺服阀的介绍
射流管先导级工作特点: a) 流量接受效率高 ,能耗低。 b) 具有很高的无阻尼自然频率(500Hz)。 c) 性能可靠。压力效率高,阀芯驱动力大,阀芯的位置 重复精度好。 d) 最低先导级控制压力2.5MPa ,可用于低压系统。 e) 先导级过滤器的寿命几乎是无限的 。 f) 由于阀的频率响应改善,功率级滑阀的增益得到 了提高,因此阀具有优异的静、动态性能。
5 伺服阀的故障、原因及排除
伺服阀的故障常在伺服系统调试或工作不正常情况 下发现的。这里有时是系统问题包括放大器、反馈 机构、执行机构等故障,有时是伺服阀问题。
2-3 通用型伺服阀的介绍
我们认为:
射流放大器没有双喷挡放大器的压力负反馈,是它性能 优良的重要原因,这是偏导射流并不具备的或不完全具 备的。 射流先导级(力矩马达)动态高达700~800Hz。 射流放大器能在0.5MPa条件推动阀芯正常工作 。 先导级流量利用率可达先导级总流量的90% ,几乎是喷 挡阀的两倍。
3 选择电液伺服阀的步骤
1.首先估计所需的作用力的大小,再来决定油缸 的作用面积:满足以最大速度推拉负载的力Fg 。 如果系统还可能有不确定的力,那么我们最好 将Fg 力放大20%~40%,具体计算如下:
面积A: A=
1.2 Fg ps
(Ps为供油压力)
3 选择电液伺服阀的步骤
2.确定负载流量Q L ,负载运动的最大速度为V L Q L =A·VL 同时知道负载压力PL :
3、动圈式(或动铁式)电液流量伺服阀
4、直接驱动单级伺服阀(DDV)
5、偏导射流式电液伺服阀
6、射流管式电液压力伺服阀
2-3 通用型伺服阀的介绍
双喷挡阀、射流管阀和偏导射流式阀都是力反馈型伺 服阀,线性度好,性能稳定,抗干扰能力强,零漂小。
双喷挡阀的档板与喷嘴间隙小,易被污物卡住。
射流管阀喷嘴为最小流通面积处,过流面积大,不易 堵塞,抗污染性好。 射流管阀具有“失效对中能力”。
FG PL A
决定伺服阀供油压力PS : 2 3 PL PS PS PL 3 2
3 选择电液伺服阀的步骤
3. 确定伺服阀的流量规格:
QN QL PN PS PL
注意:为补偿一些未知因素,建议额定流量选择 要大10%。
3 选择电液伺服阀的步骤
4.动态指标的确定 开环系统:伺服阀频宽大于3~4Hz 闭环系统:计算系统的负载谐振频率,选相频大 于该频率3倍的伺服阀。
C、按控制形式等要求选用伺服阀:
1 位置伺服系统C、按控制形 Nhomakorabea等要求选用伺服阀:
2 压力或力控制伺服系统
C、按控制形式等要求选用伺服阀:
3 速度控制伺服系统
3 通用型伺服阀的介绍
通用型伺服阀还分通用型流量伺服阀和通 用型压力伺服阀。在力(或压力)控制系统中 可以用流量阀,也可以用压力阀。压力伺服阀 因其带有压力负反馈,所以压力增益比较平缓、 比较线性,适用与开环力控制系统,作为力闭 环系统也是比较好的。但因这种阀制造、调试 较为复杂,生产也比较少,选用困难些。
不得擅自分解伺服阀
定期返回生产单位清洗、调整 油质保持相对较好的油源,可较长时间不换油
4 电液伺服阀的使用维护说明
3
维修保护 切忌让铁磁物质长期与马达壳体相接触 除非外部有机械调零装置,否则不要自己擅拆 伺服阀去调零。
最好接受厂方的指导更换伺服阀滤器
伺服阀装卸时千万要注意干净 ,这是最重要的 保养要求。
2 安装要求
对于长期工作的液压系统,应选较大容量的滤 油器。
动圈式伺服阀使用中要加颤振信号,有些还要 求泄油直接回油箱,伺服阀还必须垂直安装。
双喷挡伺服阀要求先通油后给电信号。
4 电液伺服阀的使用维护说明
3
维修保护 定期检查工作液的污染度 。 建立新油是“脏油”的概念 ,注入新油前应彻 底清洗油箱 ,清洗24小时以上
4 电液伺服阀的使用维护说明
1 液压系统污染度要求 安装伺服阀的液压系统必须进行彻底清洗。 伺服阀进油口前必须配置公称过滤精度不低于 10的滤油器 使用射流管电液伺服阀的液压系统油液推荐清 洁度等级为: 长寿命使用时应达到-/16/13级(NAS 7级) 一般使用最差不劣于-/19/15级(相当于NAS10 级)。
4 电液伺服阀的使用维护说明
2
安装要求 每个线圈的最大电流不要超过2倍额定电流 油箱应密封,并尽量选用不锈钢板材。油箱 上应装有加油及空气过滤用滤清器。
禁止使用麻线、胶粘剂和密封带作为密封材 料。
伺服阀的冲洗板应在安装前拆下,并保存起 来,以备将来维修时使用。
4 电液伺服阀的使用维护说明
B、按用途等要求选用伺服阀:
电液伺服阀有许多种类,许多规格,分类的方法 亦非常多,而只有按用途分类的方法对我们选用伺服 阀是比较方便的。按用途分:有通用型阀和专用型 阀。专用型阀使用在特殊应用的场合,例如:高温 阀、防爆阀、高响应阀、余度阀、特殊增益阀、特殊 重叠阀、特殊尺寸、特殊结构阀、特殊输入、特殊反 馈的伺服阀等等。还有特殊的使用环境对伺服阀提出 特殊的要求,例如:抗冲击、震动、三防、真空……。
负载谐振频率计算如下:
1 fN 2 4 e A 2 Vt m
3 选择电液伺服阀的步骤
要求流量大、频率又较高时,可选用电反馈阀。 (三级电反馈伺服阀)
电反馈阀 滞环: < 0.3% 分辨率:< 0.1%
机械反馈阀 < 3% < 0.5%
线性度等指标比力反馈阀好,但温度零漂较大,
目前价格较贵。
3 通用型伺服阀的介绍
通用型流量伺服阀是用得最广泛,生产量 亦最大的伺服阀,可以应用在位置、速 度、加速度(力)等各种控制系统中。 所以应该优先选用通用型伺服阀。 我们重点讲讲通用型伺服阀 的选择和使用。
通用型流量控制伺服阀目前用得最多的主要有下面四种类型: 1、双喷嘴挡板力反馈电液流量伺服阀
2、射流管式力反馈电液流量伺服阀
2-3 通用型伺服阀的介绍
射流管阀动态性能稍低于喷挡阀。 原因一:同规格阀,射流管阀阀芯直径>喷挡阀
原因二:射流管喷嘴直径大小(内泄)
射流管阀相频宽可超过100Hz,高的达200Hz 。 射流放大器压力效率和容积效率高,分辨率比双喷挡 阀高得多 。 低压工作性能优良 (0.5MPa)。
事实上:
电液伺服阀的选用
课程内容简介
电液伺服阀是电气一液压伺服系统中关键的精 密控制元件,价格昂贵,所以伺服阀的选择, 应用要谨慎,保养要特别仔细。本次课主要介 绍电液伺服阀选择、使用和保养的一些基本方 法。
1 选择电液伺服阀的考虑因素
电液伺服阀是电气一液压伺服系统中关键的精 密控制元件,选用时主要考虑以下因素: A :可靠性第一 B:满足工作条件 C:价格合理 D:工作液、油源 E:电气性能和放大器 F:安装结构、重量、外型尺寸
2-3 通用型伺服阀的介绍
动圈式伺服阀:直接反馈式伺服阀。 结构简单,造价低,外部可调整零位。 动态比较低,廉价的工业伺服阀。 双滑阀结构摩擦力较大,分辨率和滞环较差,使用中
要加颤振信号。
对油液清洁度较敏感。
2-3 通用型伺服阀的介绍
DDV阀:一级电反馈脉宽调制阀,力马达直接驱动阀芯, 动态特性与供油压力没有直接关系,低压工作性能比较好。