伺服阀工作原理

（1）电液伺服阀的组成

伺服阀由力矩马达、液压放大器、反馈机构三部分组成

（2）力矩马达的工作原理

力矩马达的作用是把输入的电气控制信号转换为力矩。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。

永久磁铁将上、下导磁体磁化，一个为N级，另一个为S级。无信号电流时，衔铁在上、下导磁体的中间位置，由于力矩马达结构是对称的，使磁铁两端所受的电磁力相同，力矩马达无力矩输出。当有信号电流通过线圈时，控制线圈产生控制磁通，其大小和方向取决于信号电流的大小和方向电磁力矩的大小与信号电流的大小成比例，衔铁的转角也与信号电流成比例。

力矩马达磁路原理图

对于上图的磁路分析：

对分支点A 和B 应用磁路基尔霍夫第一定律可得衔铁磁通

12a φφφ=-

整理后得到 g 2g

2()2l 1()l g c a x x φφφ+=- 由于2g (x/l )1 《，上式化简a g 2l c g g

x N i R φφ=+∆，考虑到x a θ≈，上式写成 a g 2l c g

g a N i R φφθ=+∆

由控制磁通和极化磁通的相互作用在衔铁上产生电磁力矩d 14=2a(F -F )T ，考

虑到衔铁转角θ很小，故有,,x tg x a a

θθθ=≈≈则上式可写成： 2

2222g 22g

(1)(1)l (1)l c t m g d x K i K T x φθφ+∆++=-， 式中t K 为力矩马达的中位电磁力矩系数，g

2l t c g a K N φ= m K 为力矩马达的中位磁弹簧刚度，22g

4()l m g g a K R φ= 由上式可以看出，力矩马达的输出力矩具有非线性。为了改善线性度和防

止衔铁被永久磁铁吸附，力矩马达一般都设计成g x/l <1/3，即2g (x/l )1

《和2(/) 1c g φφ《。则接着化简成：

t d m T K i K θ=∆+

上式中，t i K ∆是衔铁在中位时，由控制电流i ∆产生的电磁力矩，称为中位电磁力矩。m K θ是由于衔铁偏离中位时，气隙发生变化而产生的附加电磁力矩，它使衔铁进一步偏离中位。这个力矩与转角成比例，相似于弹簧的特性，称为电磁弹簧力矩。

（3） 液压放大器

液压放大器的运动去控制液压能源流向液压执行机构的流量或压力。力矩马达的输出力矩很小，在阀的流量比较大时，无法直接驱动功率级阀运动，此时需要增加液压前置级，将力矩马达的输出加以放大，再去控制功率级阀，功率级阀采用三位四通滑阀，这就构成了电液伺服阀。

三级电液伺服阀实质上是由通用型双喷嘴力反馈两级伺服阀和第三级滑阀组成,第三级滑阀的阀芯位移由电反馈来实现闭环控制。

伺服射流管先导阀主要由力矩马达、喷嘴挡板和接收器组成。当线圈中有电流通过时，产生的电磁力使挡板偏离中位。这个偏离和特殊形状的喷嘴设计使得当挡板偏向一侧时造成先导阀的接收器产生偏差。此压差直接导致阀芯两侧驱动

力产生偏差，推动主阀芯产生位移。先导阀的泄漏油通过喷嘴环形区域处的排出通道流回回油口。

主阀芯的位置闭环控制是由阀内控制电路来实现的。一个电气指令信号作用于集成电路位置控制器并由此来驱动阀线圈。位置传感器通过震荡器测出主阀芯实际位移。此信号被解调并反馈至控制器与指令信号相比，得出的偏差信号驱动先导级从而使主阀芯产生位移，直至指令信号与反馈信号之间偏差为零。由此得到主阀芯位移与指令电信号成正比。

课题一：D665型先导式大流量电液伺服比例阀动态响应仿真分析

(伺服阀原理分析)

姓名:刘振华

学号:110101010252

指导老师：权凌霄