第2讲_电液伺服阀工作原理与组成

合集下载

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

情境4 典型电液伺服阀结构及工作原理

4、偏转板射流式位置力反馈两级电液伺服阀
它由力矩马达、偏转板射流放大器和滑阀、反馈杆等所组成。偏转板射流放大由偏转板 1和射流盘2组成，射流盘上开有一个射流喷射流喷嘴与液压能源相通，两个接收口分别与第二级滑阀两端的控制腔相连。偏转板上开有V形导流窗口，其上端与衔铁固定，并由弹簧管支撑，下端通过反馈杆末端的小球插入滑阀阀芯中间的小槽中。
当控制电流驱动力矩马达衔铁绕其转轴3顺时针转动一个角度，使挡板4左移时，使主阀芯6左移。此时滑阀右端压力PL1，增高，左端压力pL2下降， PL1使挡板力图逆时针偏转，当与电磁力矩平衡时，滑阀处于新的工作位置。这种反馈形式使阀的结构简洁紧凑，且反馈无机械接触，因此分辨率高。但是力矩马达的线性范围也就限制了主滑阀的工作行程。
滑阀位置是通过弹性反馈杆变形力反馈到衔铁组件上使诸力矩平衡而决定的，因此这种阀又称为位置力反馈式电液伺服阀。因为采用了前置级为双喷嘴挡板的液压放大，所以又称为喷嘴挡板阀式位置力反馈二级电液伺服阀。这是一种最常用的电液伺服阀的形式。这种阀由于衔铁和挡板均在中位附近工作，线性好，同时允许滑阀得到较大的行程，亦即能输出较大的流量。
1-力矩马达 2-柔性供压管 3射流管 4-射流接收器 5-反馈弹簧 6-阀芯 7-滤油器
3. 射流管式位置力反馈两级电液伺服阀
射流管的侧面装有弹簧板及反馈弹簧5，其末端插入阀芯中间的小槽内，阀芯的移动使反馈弹簧变形，构成对力矩马达的力矩反馈。射流管式电液伺服阀最大的优点是抗油的污染能力强。缺点是动态响应较慢，力矩马达结构及工艺复杂， 1-力矩马达 2-柔性供压管 3细长的射流管及柔性供射流管 4-射流接收器 5-反压管易出现结构谐振。馈弹簧 6-阀芯 7-滤油器

电液伺服系统及其控制文档

电液系统及其控制1概述1.1电液控制系统工作原理及组成一.工作原理电液控制系统又称电液伺服系统,是以电气信号为输入,以液压信号为输出,电气检测传感器元件为反馈构成闭环控制系统.由于是电气和液压相结合,因而系统可发挥两者的优点.电气信号便于测量转换放大处理校正,电气检测传感器元件便于检测各种物理量,且快速和多样性;液压信号输出功率大速度快,执行元件具有惯性小等优点.所以结合起来的电液控制系统具有控制精度高,响应速度快,信号处理灵活,输出功率大,结构紧凑,重量轻等优点.输入电气信号通常有电位器,电子放大器,PLC控制器和计算机等. 电气检测传感器元件通常有位置传感器,压力传感器, 速度传感器,编码器等元件. 输出是以液压动力执行元件(油缸和马达)和伺服元件组成的反馈控制系统.如图所示:在此系统中,输出量(位移,力,速度等)通过反馈传感器(位移传感器,力传感器,速度传感器等)能自动地快速地准确地反映其变化.并与原先的给定的给定量进行比较,再放大输入给伺服阀,改变其阀芯位移,从而控制输出的压力和流量,驱动执行元件运动,直至输人量与输出量一致为止.举例:1.阀控式电液位置控制伺服系统(如上图)图中所示为双电位器电液位置控制伺服系统的工作原理图.该系统控制工作台的位置,使其按指令电位器给定的规律变化.系统由指令电位器, 反馈电位器,电子放大器,电液伺服阀,液压缸和工作台组成.其工作原理如下:指令电位器将位置指令xi转换成指令电压ur,被控制的工作台位置xp由反馈电位器检测转换成反馈电压ui.两个线性电位器接成桥式电路,从而得到偏差电压ue=ur-uf.当工作台位置xp与指令位置xi一致时,电桥输出偏差电压ue=0,此时伺服放大器输出电流为零, 电液伺服阀处于零位,没有流量输出,工作台不动.当指令电位器位置发生变化,如向右移动一个位移Oxi,在工作台位置发生变化之前, 电桥输出偏差电压ue=KOx,偏差电压经伺服放大器放大后变为电流信号去控制电液伺服阀, 电液伺服阀输出压力油到液压缸,推动工作台右移.随着工作台的移动, 电桥输出偏差电压逐渐减小,当工作台移动Oxp等于指令电位器位移Oxi时, 电桥输出偏差电压为零, 工作台停止移动.反之亦然.系统的工作原理方块图如下:2.泵控式电液速度控制伺服系统该系统的液压动力执行元件由变量泵和液压马达组成,变量泵既是液压能源又是液压控制元件.由于操纵变量机构所需要的力较大,通常采用一个小功率的液压放大装置作为变量控制机构.如图所示为一泵控式电液速度控制伺服系统的原理图.图中所示系统采用阀控式电液位置控制机构作为泵的变量控制机构. 液压马达的输出速度由测速发电机检测,转换为反馈电压信号uf,与输入指令电压信号ur相比较,得出偏差电压信号ue=ur-uf,作为变量控制机构的输入信号.当速度指令为ur0时, 负载以某个给定的转速w0工作,测速机输出反馈电压uf0,则偏差电压ue0=ur0-uf0,这个偏差电压对应于一定的液压缸位置,从而对应于一定的泵流量输出,此流量为保持负载转速w0所需的流量.如果负载变化或其它原因引起转速变化时,则uf 不等于uf0,假如w大于w0,即uf大于uf0,则ue=ur0-uf小于ue0,使液压缸输出位移减小,使泵输出流量减小,液压马达转速自动下调至给定值.反之,如果转速下降,则uf小于uf0,则ue=ur0-uf大于ue0,使液压缸输出位移增大,使泵输出流量增大,液压马达转速自动回升至给定值.结论: 速度指令一定时, 液压马达转速保持恒定;速度指令变化时, 液压马达转速也相应变化.系统的工作原理方块图如下:二.电液伺服控制系统组成1.输入元件---其功用是给出输入信号加于系统的输入端.可以是机械的,电气的等如靠模,电位器,计算机等.2.反馈测量元件---测量系统输出并转换为反馈信号.如各类传感器(位置传感器,压力传感器,速度传感器等).3.比较元件---将输入信号与反馈信号进行比较,给出偏差信号.4.放大转换元件---将偏差信号放大,转换成液压信号.妲伺服放大器,电液伺服阀等.5.执行元件---产生调节动作加于控制对象上,如液压缸和液压马达等.6.控制对象---被控制的设备等,即负载.7.液压能源装置及各种校正装置等.1.2电液伺服控制的分类电液伺服控制系统可按不同的原则分类,基本上有五大类.一.按被控对象的物理量名称分类1.位置伺服控制系统主要是控制被控对象的位置精度的伺服控制系统,妲机床工作台的位置,板带轧机的板厚,振动试验台等系统.2.速度伺服控制系统主要是控制被控对象的速度精度的伺服控制系统,如原动机的调速,雷达天线的速度控制等.3.力伺服控制系统以力为被调量的伺服控制系统,如材料试验机,轧机张力控制系统等.二.按执行元件的控制方式分类1.阀控式伺服控制系统利用伺服阀控制的伺服控制系统称为阀控式伺服控制系统.它又可分为阀控缸系统和阀控马达系统两种.其优点是响应速度快,控制精度高,结构简单.缺点是效率低.2.容积式伺服控制系统利用变量泵或变量马达控制的伺服控制系统称为容积式伺服控制系统.它又可分伺服变量泵系统和伺服变量马达系统.三.按系统输入信号的变化规律分类1. 定值控制系统当系统输入信号为定值时称为定值控制系统.它的任务是将系统的实际输出量保持在希望值上.2. 程序控制系统当系统输入信号为按预先给定的规律变化时称为程序控制系统..3. 伺服控制系统伺服控制系统又称随动系统,其输入信号是时间的未知函数,而输出量能够准确快速地复现输入量的变化规律.四.按信号的方式分类1.模拟信号控制系统系统中全部信号都是连续的模拟量的系统称之.2.数字信号控制系统系统中全部信号都是数字量的系统称之.3. 数字-模拟混合控制系统系统中部分信号是数字量部分信号是模拟量的系统称之.五.按信号传递介质的形式分类1.机液伺服控制系统输入信号给定,反馈测量和比较均用机械构件实现的系统称之.2.电液伺服控制系统用液压动力元件,偏差信号的检测校正和初始放大等均用电气电子元件实现的系统称之.1.3电液伺服控制的优缺点一. 电液伺服控制的优点1.液压元件功率-重量比和力矩-惯量比（力-质量比）大，因而结构紧凑，体积小，重量轻，用于中大型功率系统优点更明显.比较举例：电气元件：最小尺寸取决于有效磁通密度，而有效磁通密度又受磁性材料的磁饱和限制；功率损耗产生的发热量散发又比较困难.因此功率-重量比和力矩-惯量比小，结构尺寸大.液压元件：功率损耗产生的发热量由油带到散热器去散热，其最小尺寸取决于最大工作压力，而工作压力可以很高（通常可达32MPa）,因而元件尺寸小,重量轻, 功率-重量比和力矩-惯量比大.同功率:液压泵重量/电动机重量=10%-20%液压泵尺寸/电动机尺寸=12%-13%液压马达功率重量比=10倍相当容量的电动机液压马达力矩-惯量比=10-20倍电动机2.液压动力元件快速性好,系统响应快.加速能力强,能高速起动和制动.3.液压伺服系统抗负载的刚度大.二. 电液伺服控制的缺点1.液压元件抗污染能力差,对工作介质清洁度要求高.工作介质随温度变化而变化,对系统性能有影响.2. 液压元件制造精度高,成本高,且若元件的密封制造使用不当,易外漏,造成环境污染.3.液压能源传输不如电气系统方便2 电液伺服阀电液伺服阀是电液伺服系统中的主要元件,它既是电液转换元件,又是功率放大元件.它能够把微小的电信号转换成大功率的液压能(流量和压力),是电液伺服控制系统的核心和关键.电液伺服阀的输入信号是由电气元件来完成的,由它再转换成液压流量和压力,输出给执行机构,实现对执行机构各物理量的控制.2.1电液伺服阀的组成与分类一.组成电液伺服阀通常由力矩马达,液压放大器,反馈机构三部分组成.以下图的两级中力反馈式电液伺服阀为例,简单介绍如下:图中上半部为力矩马达,下半部为液压放大器(由四通滑阀组成的液压放大器), 反馈机构则由反馈杆11组成.它们的作用分别是:1.力矩马达(力马达)将输入的电信号转换成力矩或力控制液压放大器运动.2.液压放大器控制液压能源流向执行机构的流量和压力.3.反馈机构使伺服阀输出的流量和压力获得与输入信号相应的特性.二.分类电液伺服阀的种类很多,按不同的结构和机能常有以下几种分类:1.按输出量的控制功能分有:电液流量伺服阀---主要控制输出的液流流量特性,即在额定输入信号范围内,具有线性流量控制特性.电液压力伺服阀---在额定输入信号范围内,具有线性压力控制特性.电液压力-流量伺服阀---在额定输入信号范围内,具有线性压力-流量控制特性.2.按液压放大器的级数分有:单级伺服阀---只有一级放大元件.结构简单,价格低廉,但输出力和力矩小,输出流量小,对负载变化敏感.用于低压小流量和负载变化不大的场合.两级伺服阀---有两级放大元件.它克服了单级伺服阀的缺点,是最常用的型式.三级伺服阀---由一个两级伺服阀作前置级,控制第三级功率滑阀.通常只用于大流量(200L/min)以上的场合.3.按第一级阀的结构分有:滑阀---第一级阀的结构是滑阀.此类阀流量和压力增益高,输出流量大,对油清洁度要求较低.但加工复杂,分辨率低,响应慢,滞环较大,阀芯受力大.喷咀挡板--- 第一级阀的结构是喷咀挡板. 此类阀灵敏,动态响应快,线性度好.但对油清洁度要求高,挡板受力小,驱动功率小.射流管--- 第一级阀的结构是射流管阀. 此类阀抗污染强,但动态响应慢,受油温响应大.4.按反馈形式分有:滑阀位置反馈---利用滑阀的位置反馈的阀,常用的有直接位置反馈,机械位置反馈,位置电反馈,位置力反馈等.直接位置反馈---阀芯位移通过反馈杆与挡板相连,构成滑阀位移力反馈.常用于两级伺服阀.机械位置反馈---将功率级滑阀的位移通过机械机构反馈到前置级.位置电反馈---将功率级滑阀的位移通过位移传感器反馈到伺服阀的放大器输入端,实现功率级滑阀阀芯定位.2.2 力矩马达力矩马达是将电信号转换成机械运动的一种电气-机械转换.一.力矩马达工作原理利用电磁原理,由永久磁铁(或激磁线圈)产生极化磁场,而电信号通过控制线圈产生控制磁场,两个磁场相互作用,产生与控制信号成比例并能反映控制信号的极性的力或力矩,使其运动部分产生直线位移或角位移的机械运动.二.力矩马达分类1. 根据运动形式分1) 角位移马达--力马达,可移动件是直角位移.2) 直线位移马达—力马达,可移动件是直线位移.2.按可动件结构分1)动铁式---可动件是衔铁.2)动圈式---可动件是控制线圈.3.按极化磁场产生的方式分1)永磁式---利用永久磁铁建立极化磁通.2)非极磁式---无专门的极磁线圈,两个控制线圈差动连接,利用常值电流产生极化磁通.3)固定电流极磁式---利用固定电流通过极磁线圈建立极化磁场.三.力矩马达要求1.能产生足够的输出力和行程,且要求体积小,重量轻.2.动态性能好,响应速度快.3.直线性好,死区小,灵敏度高,磁滞小.4.抗震,抗冲击,不受环境温度和压力影响.四.典型力矩马达1. 永磁动铁式力矩马达1)组成下图所示为一种常用的永磁动铁式力矩马达工作原理图,它由永久磁铁(2),上下导磁体(3,5),衔铁(4),弹簧管(1),控制线圈(两个控制线圈套在衔铁上).2)工作原理永久磁铁将上下导磁体磁化,一个为N极, 一个为S极.无信号电流时,即两个控制线圈的电流i1=i2,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, 永久磁铁在四个工作气隙中所产生的极化磁通是一样的,使衔铁两端所受的电磁吸力相同,力矩马达无力矩输出.当有信号电流通过控制线圈时,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).假设i1>i2,如上图所示,在气隙1,3中控制磁通与极化磁通方向相同,而在气隙2,4中控制磁通与极化磁通方向相反,因此气隙1,3中其控制磁通与永久磁铁磁通合成大于气隙2,4中控制磁通与极化磁通的合成,于是衔铁上产生顺时针方向的电磁力矩,使衔铁绕弹簧管转动中心顺时针方向转动.当弹簧管变形产生的反力矩与电磁力矩相平衡时,衔铁停止转动.如果信号电流反向,则电磁力矩也反向,衔铁向反方向转动.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.因此调节信号电流便可调节电磁力矩的大小,也就调节衔铁的转角大小.2.永磁动圈式马达1)组成永久磁铁,可动线圈,对中弹簧等.2)工作原理图所示为一种常见的结构原理图图中,永久磁铁在工作气隙中形成极化磁通,当控制信号电流加到线圈上时,线圈就会受到电磁力的作用克服弹簧力和负载力而运动.线圈的位移与控制电流成比例.因此输入信号电流就会得到电磁力,且呈正比关系,具有线性特性.3.动铁式力矩马达与动圈式力马达比较动铁式力矩马达动圈式力马达磁滞大磁滞小工作行程小工作行程大输出力矩大,弹簧刚度大,. 输出力矩小,固有频率低.固有频率高同功率体积小, 价格高同功率体积大,价格低五.力矩马达的数学模型（电磁力矩计算）1) 永磁动铁式力矩马达的数学模型（电磁力矩计算）电磁力矩是由于控制线圈输入电流,在衔铁产生了控制磁通而形成的.因此需先求出力矩马达的控制电流.通过力矩马达的磁路分析可求出电磁力矩的计算公式.a.力矩马达的控制电流参看永磁动铁式力矩马达的工作原理图,在其工作时, 两个控制线圈由一个放大器供电,其常值电压Eb在每个控制线圈中产生的常值电流I0大小相等方向相反.当放大器有输入电压时,两个控制线圈的电流分别为:I1= I0+iI2= I0-i式中i1 i2--- 每个控制线圈中的电流;I0---每个控制线圈中的常值电流i---每个控制线圈中的信号电流;两个控制线圈的差动电流为Δi=i1-i2=2I=i c(1)I c ---输入马达的控制电流b. 衔铁中产生的控制磁通根据力矩马达的磁路原理图,应用磁路的基尔霍夫第二定律可得气隙的合成磁通, 继而应用磁路的基尔霍夫第一定律求出衔铁磁通：φa=φ1-φ2=2φgθ（a/Lg）+Δi（Nc/ Rg）式中φa ---衔铁磁通;φg ---衔铁在中位时气隙的极化磁通;θ---衔铁转角; a ---衔铁转动中心到磁极面中心的距离;Lg ---衔铁在中位时每个气隙的长度;Rg ---工作气隙的磁阻;NcΔi---永久磁铁产生的控制磁动势;c. 作用在衔铁上的电磁力矩根据马克斯威尔公式计算衔铁在磁场中所受的电磁吸力,可得由控制磁通和极化磁通相互作用在衔铁上产生的电磁力矩简化式为Td=KtΔi+Kmθ式中Td ---作用在衔铁上的电磁力矩;Kt---力矩马达的中位电磁力矩系数;Km---力矩马达的中位磁弹簧刚度;从式中可看出,在衔铁中产生的控制磁通以及由此产生的电磁力矩比例于差动电流.2) 永磁动圈式力马达的数学模型（电磁力矩计算）参见永磁动圈式力马达的工作原理图,力矩马达的可动线圈悬置于工作气隙中,永久磁铁在工作气隙中形成极化磁通,当控制电流加到线圈上时,线圈就会受到电磁力的作用而运动.其运运动方向和电流方向按左手定则判断.线圈上的电磁力克服弹簧力和负载力,产生一个与控制电流成比例的位移.由于电流方向与磁通方向垂直,根据载流导体在均匀磁场中所受的电磁力公式,可得力马达线圈所受的电磁力:F=BgлDNcic=Ktic式中F---线圈所受的电磁力;K t---电磁力系数F=BgлDNcN c---控制线圈的匝数.B g---工作气隙中的磁感应强度;D---线圈的平均直径;I c---通过线圈的控制电流.结论: 永磁动圈式力马达的电磁力与控制电流成正比,具有线性特性.2.3 液压放大元件电液伺服阀另一个组成部分是液压放大器,它是一种以机械运动来控制流体动力的元件.它将力矩马达(或力马达)输出的机械运动(转角或位移)转换为液压信号(液体的流量和压力)输出,并进行了功率放大.液压放大元件是伺服系统中的一种主要控制元件,其静动态特性对系统的性能影响很大.且结构简单,单位体积输出功率大,工作可靠和动态性能好.一.液压放大元件的种类液压放大元件有滑阀,喷咀挡板阀和射流管阀等.二.滑阀滑阀是靠节流原理工作的.它借助于阀芯与阀套间的相对运动改变节流口面积的大小,对流体流量或压力进行控制.滑阀结构形式多,控制性能好,在电液系统中应用最广泛.1.滑阀的结构及分类(1)按进出阀的通道数划分它与液压方向阀的通道数一样,有四通阀,三通阀和二通阀.四通阀有一个进油口,一个回油口,两个控制口.可用来控制双作用液压缸或马达.如图a所示.三通阀有一个进油口,一个回油口,一个控制口.只可用来控制差动液压缸.如图b所示.图b 三通阀图c 二通阀二通阀一个进油口,只有一个可变节流口,须和一个固定节流孔配合使用,才能用来控制差动液压缸. 如图c所示.(2)按滑阀的工作边数划分a.四边滑阀--与上对应四通阀有四个可控的节流口,又称四边滑阀,控制性能最好.如上图a所示.b. 双边滑阀--三通阀有两个可控的节流口,又称双边滑阀, 控制性能居中. 如上图b所示.c. 单边滑阀--单边滑阀只有一个可控的节流口, 控制性能最差.(3)按滑阀的预开口型式划分按滑阀阀芯在中位时,阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸关系划分有:a.正开口--阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸是负重叠的(即阀芯凸肩宽度大于阀套槽宽),参见图a.b.零开口--阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸是零重叠的(即阀芯凸肩宽度等于阀套槽宽),参见图b.c.负开口--阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸是正重叠的(即阀芯凸肩宽度小于阀套槽宽),参见图c.图a 正开口图b 零开口图c 负开口.阀的预开口形式对其性能,特别是零位附近特性影响很大.如下图所示:零开口阀具有线性流量增益特性,性能比较好.负开口阀由于流量增益特性有死区,将引起稳态误差,有时还可能引起游隙,从而产生稳定性问题.正开口在正开口区内外的流量增益变化大,压力灵敏度低,零位泄漏量大.图不同开口形式的流量特性1-零开口2-正开口3-负开口2.滑阀静态特性滑阀静态特性是指稳态情况下,阀的负载流量qL, 负载压力pL和滑阀的位移xv三者之间的关系,即qL=f(pL, xv).它表示滑阀的工作能力和性能,对系统的静动态特性计算有重大意义.阀的静态特性可用方程(压力－流量方程),曲线或特性参数(阀的系数)表示.(1) 滑阀静态特性a.压力－流量方程滑阀的控制流量可由滑阀节流口流量公式表示,其流量是阀芯位移和节流口的压降的函数.为了使问题简化,在推导压力－流量方程时,作了以下假设:a)液压能源是理想的恒压源,供油压力Ps为常数,回油压力P0为零.b)忽略管道和阀腔内的压力损失.c)假定液体是不可压缩的.d)假定阀各节流口流量系数相等.e)阀的窗口都是匹配和对称的.根据节流口流量公式,以四边滑阀为例,可推导出压力－流量方程:负载流量为QL=CdA2√1/ρ(ps - pL)- CdA1√1/ρ(ps + pL)式中Cd-为流量系数,ρ-为油密度, (ρ=870Kg/m3)A1- 为节流口1的面积;A2-为节流口2的面积;ps –为恒压油源压力pL-为负载压力,pL=p1-p2.供油流量为Qs=CdA2√1/ρ(ps - pL)+ CdA1√1/ρ(ps + pL)b.滑阀的静态特性曲线a)流量特性曲线阀的流量特性是指负载压降等于常数时, 负载流量与阀芯位移之间的关系,其图形表示即为流量特性曲线. 负载压降为0时的流量特性称空载流量特性.相应的曲线为空载流量特性曲线,如图a所示.图a 空载流量特性曲线图图b 压力特性曲线b)压力特性曲线阀的压力特性是指负载压降等于常数时, 负载压降与阀芯位移之间的关系,其图形表示即为压力特性曲线.通常所指的压力特性是指负载流量为0时的压力特性,相应的曲线为压力特性曲线,如图b所示.c)压力-流量特性曲线阀的压力-流量特性曲线是指阀芯位移一定时, 负载流量与负载压降之间关系的图形. 如下图所示为理想零开口四边滑阀的压力-流量特性曲线族.它全面描述了阀的稳态特性,并可获得阀的全部性能参数.阀在最大位移下的压力-流量特性曲线可以表示阀的工作能力和规格.当负载所需的压力和流量能被阀在最大位移下的压力-流量特性曲线所包围时,阀就能满足负载的要求阀的压力-流量特性曲线(2)零开口四边滑阀的静态特性a. 理想零开口四边滑阀的静态特性理想零开口滑阀是指径向间隙为零,工作边锐利的滑阀,如图所示.由于径向间隙为零,工作边锐利,因而在讨论静态特性时可不考虑它们的影响.且认为节流阀口为矩形,其面积A=W xv, (W-面积梯度xv-阀芯位移).a)理想零开口四边滑阀的压力－流量方程理想零开口四边滑阀的压力－流量方程:QL=Cd W xv -(1)b)压力－流量曲线根据无因次压力－流量方程绘制压力－流量曲线如下图所示.因阀窗口是匹配且对称的,所以压力－流量曲线对称于原点.当阀在正常工作状态是按图中Ⅰ,Ⅲ象限曲线.只有在瞬态情况下,才会处于Ⅱ,Ⅳ象限曲线.⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-Lv v s p p χχρ1。

电液伺服阀

T
A
P
B
伺服阀－工作原理
SKLOFPTC
衔铁倾斜会使挡板更加靠近一个喷嘴，而远离另一个喷嘴。一个喷嘴。
T
A
P
B
伺服阀－工作原理
SKLOFPTC
这样会使主阀两端控制腔中的压力产生压差 ...
T
Aபைடு நூலகம்
P
B
伺服阀－工作原理
SKLOFPTC
... 引起主阀芯移动滑阀有流量输出。，滑阀有流量输出。随着主阀芯移动，随着主阀芯移动，当两控制腔中的压力相等时，等时，挡板又处于两喷嘴中间，喷嘴中间，这时主阀芯停止移动。芯停止移动。
伺服阀－过滤器
SKLOFPTC
在主阀体内，还应安装用于过滤控制油液的过滤器。的过滤器。
伺服阀－控制油口
SKLOFPTC
阀体端盖用于通过从过滤器至比例阀先导级的控制油液。制油液。
伺服阀－喷嘴挡板
SKLOFPTC
伺服阀－双喷嘴
SKLOFPTC
先导级含有两个喷嘴 ...
伺服阀
SKLOFPTC
电-机械转换器
双喷嘴－双喷嘴－挡板先导级反馈杆滑阀功率级
过滤器
伺服阀
SKLOFPTC
伺服阀结构从阀体开始。阀体开始。
伺服阀－阀套
SKLOFPTC
为了使阀芯凸肩与油口精确匹配，在阀体内应安装阀套。
伺服阀－阀芯
SKLOFPTC
为了使阀芯凸肩与油口精确匹配，在阀体内应安装阀套。
T
A
P
B
伺服阀－工作原理
SKLOFPTC

电液伺服阀的原理分类和应用简介

电液伺服阀的原理分类和应用简介一．电液伺服阀的工作原理电液伺服阀由力矩马达和液压放大器组成。

力矩马达工作原理磁铁把导磁体磁化成N、S极，形成磁场。

衔铁和挡板固连由弹簧支撑位于导磁体的中间。

挡板下端球头嵌放在滑阀中间凹槽内；线圈无电流时，力矩马达无力矩输出，挡板处于两喷嘴中间；当输入电流通过线圈使衔铁3左端被磁化为N极，右端为S极，衔铁逆时针偏转。

弹簧管弯曲产生反力矩，使衔铁转过θ角。

电流越大θ角就越大，力矩马达把输入电信号转换为力矩信号输出。

前置放大级工作原理压力油经滤油器和节流孔流到滑阀左、右两端油腔和两喷嘴腔，由喷嘴喷出，经阀9中部流回油箱力矩马达无输出信号时，挡板不动，滑阀两端压力相等。

当力矩马达有信号输出时，挡板偏转，两喷嘴与挡板之间的间隙不等，致使滑阀两端压力不等，推动阀芯移动。

功率放大级工作原理当前置放大级有压差信号使滑阀阀芯移动时，主油路被接通。

滑阀位移后的开度正比于力矩马达的输入电流，即阀的输出流量和输入电流成正比；当输入电流反向时，输出流量也反向。

滑阀移动的同时，挡板下端的小球亦随同移动，使挡板弹簧片产生弹性反力，阻止滑阀继续移动；挡板变形又使它在两喷嘴间的位移量减小，实现了反馈。

当滑阀上的液压作用力和挡板弹性反力平衡时，滑阀便保持在这一开度上不再移动。

二.电液伺服阀的分类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，射流管式和偏转板射流式。

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，电反馈式等。

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伺服阀和压力控制伺服阀。

三.电液伺服阀的发展趋势1/新型结构的设计在20 世纪90 年代,国外研制直动型电液伺服阀获得了较大的成就.现形成系列产品的有Moog 公司的D633,D634 系列的直动阀,伊顿威格士(EatonVickers)公司的LFDC5V 型,德国Bosch 公司的NC10 型,日本三菱及KYB 株式会社合作开发的MK 型阀及Moog 公司与俄罗期沃斯霍得工厂合作研制的直动阀等.该类型的伺服阀去掉了一般伺服阀的前置级, 利用一个较大功率的力矩马达直接拖动阀芯, 并由一个高精度的阀芯位移传感器作为反馈.该阀的最大特点是无前置级,提高了伺服阀的抗污染能力.同时由于去掉了许多难加工零件,降低了加工成本,可广泛使用于工业伺服控制的场合.国内有些单位如中国运载火箭技术研究院第十八研究所, 北京机床研究所, 浙江工业大学等单位也研制出了相关产品的样机. 特别是北京航空航天大学研制出转阀式直动型电液伺服阀. 该伺服阀通过将普通伺服阀的滑阀滑动结构转变为滑阀的转动, 并在阀芯与阀套上相应开了几个与轴向有一定倾角的斜槽.阀芯阀套相互转动时,斜槽相互开通或相互封闭,从而控制输出压力或流量.由于在工作时阀芯阀套是相互转动的,降低了阀工作时的摩擦阻力,同时污染物不容易在转动的滑阀内堆积,提高了抗污染性能.此外,Park 公司开发了"音圈驱动(Voice Coil Drive)"技术(VCD),以及以此技术为基础开发的DFplus 控制阀.所谓音圈驱动技术, 顾名思义, 即是类似于扬声器的一种驱动装置, 其基本结构就是套在固定的圆柱形永久磁铁上的移动线圈,当信号电流输入线圈时,在电磁效应的作用下,线圈中产生与信号电流相对应的轴向作用力,并驱动与线圈直接相连的阀芯运动,驱动力很大.线圈上内置了位移反馈传感器,因此,采用VCD 驱动的DFplus 阀本质上是以闭环方式进行控制的,线性度相当好.此外,由于VCD 驱动器的运动零件只是移动线圈,惯量极小,相对运动的零件之间也没有任何支承,DFplus 阀的全部支承就是阀芯和阀体间的配合面,大大减小了摩擦这一非线性因素对控制品质的影响.综合上述的技术特点,配合内置的数字控制模块,使DFplus 阀的控制性能佳,尤其在频率响应方面更是优越,可达400Hz.从发展趋势来看,新型直动型电液伺服阀在某些行业有替代传统伺服阀特别是喷嘴挡板式伺服阀的趋向, 但它的最大问题在于体积大, 重量重, 只适用于对场地要求较低的工业伺服控制场合. 如能减轻其重量, 减小其体积,在航空,航天等军工行业亦具有极大的发展潜力.另外,近年来伺服阀新型的驱动方式除了力矩马达直接驱动外,还出现了采用步进电机,伺服电机,新型电磁铁等驱动结构以及光-液直接转换结构的伺服阀.这些新技术的应用不仅提高了伺服阀的性能, 而且为伺服阀发展开拓了思路, 为电液伺服阀技术注入了新的活力.2/新型材料的采用当前在电液伺服阀研制领域的新型材料运用,主要是以压电元件,超磁致伸缩材料及形状记忆合金等为基础的转换器研制开发.它们各具有其自己的优良特性.2.1 压电元件压电元件的特点是"压电效应":在一定的电场作用下会产生外形尺寸的变化,在一定范围内,形变与电场强度成正比.压电元件的主要材料为压电陶瓷(PZT),电致伸缩材料(PMN)等.比较典型的压电陶瓷材料有日本TOKIN 公司的叠堆型压电伸缩陶瓷等.PZT 直动式伺服阀的原理是: 在阀芯两端通过钢球分别与两块多层压电元件相连. 通过压电效应, 使压电材料产生伸缩驱动阀芯移动.实现电-机械转换.PMN 喷嘴挡板式伺服阀则在喷嘴处设置一与压电叠堆固定连接的挡板,由压电叠堆的伸,缩实现挡板与喷嘴间的间隙增减,使阀芯两端产生压差推动阀芯移动.目前压电式电-机械转换器的研制比较成熟并已得到较广泛的应用.它具有频率响应快的特点,伺服阀频宽甚至能达到上千赫兹,但亦有滞环大,易漂移等缺点,制约了压电元件在电液伺服阀上的进一步应用.2.2 超磁致伸缩材料液压与电气论坛超磁致伸缩材料(GMM)与传统的磁致伸缩材料相比,在磁场的作用下能产生大得多的长度或体积变化. 利用GMM 转换器研制的直动型伺服阀是把GMM 转换器与阀芯相连,通过控制驱动线圈的电流,驱动GMM 的伸缩,带动阀芯产生位移从而控制伺服阀输出流量.该阀与传统伺服阀相比不仅有频率响应高的特点,而且具有精度高,结构紧凑的优点.目前,在GMM 的研制及应用方面,美国,瑞典和日本等国处于领先水平.国内浙江大学利用GMM 技术对气动喷嘴挡板阀和内燃机燃料喷射系统的高速强力电磁阀, 进行了结构设计和特性研究.从目前情况来看GMM 材料与压电材料和传统磁致伸缩材料相比,具有应变大,能量密度高,响应速度快,输出力大等特点.世界各国对GMM 电-机械转换器及相关的技术研究相当重视,GMM 技术水平快速发展,已由实验室研制阶段逐步进入市场开发阶段.今后还需解决GMM 的热变形,磁晶各向异性,材料腐蚀性及制造工艺, 参数匹配等方面的问题,以利于在高科技领域得到广泛运用.2.3 形状记忆合金形状记忆合金(SMA)的特点是具有形状记忆效应.将其在高温下定型后,冷却到低温状态,对其施加外力.一般金属在超过其弹性变形后会发生永久变形,而SMA 却在将其加热到某一温度之上后, 会恢复其原来高温下的形状. 利用其特性研制的伺服阀是在阀芯两端加一组由形状记忆合金绕制的SMA 执行器, 通过加热和冷却的方法来驱动SMA 执行器, 使阀芯两端的形状记忆合金伸长或收缩, 驱动阀芯作用移动, 同时加入位置反馈来提高伺服阀的控制性能.从该阀的情况来看,SMA 虽变形量大,但其响应速度较慢,且变形不连续, 也限制了其应用范围.与传统伺服阀相比,采用新型材料的电-机械转换器研制的伺服阀,普遍具有高频响, 高精度,结构紧凑的优点.虽然目前还各自呈在某些关键技术需要解决,但新型功能材料的应用和发展,给电液伺服阀的技术发展发展提供了新的途径.3/电子化,数字化技术的运用液压与电气论坛目前电子化, 数字化技术在电液伺服阀技术上的运用主要有两种方式: 其一,在电液伺服阀模拟控制元器件上加入D/A 转换装置来实现其数字控制.随着微电子技术的发展,可把控制元器件安装在阀体内部,通过计算机程序来控制阀的性能,实现数字化补偿等功能.但存在模拟电路容易产生零漂,温漂,需加D/A 转换接口等问题.其二, 为直动式数字控制阀. 通过用步进电机驱动阀芯, 将输入信号转化成电机的步进信号来控制伺服阀的流量输出.该阀具有结构紧凑,速度及位置开环可控及可直接数字控制等优点,被广泛使用.但在实时性控制要求较高的场合,如按常规的步进方法,无法兼顾量化精度及响应速度的要求.浙江工业大学采用了连续跟踪控制的办法,消除了两者之间的矛盾,获得了良好的动态特性. 此外还有通过直流力矩电机直接驱动阀芯来实现数字控制等多种控制方式或伺服阀结构改变等方法来形成众多的数字化伺服阀产品.随着各项技术水平的发展,通过采用新型的传感器和计算机技术研制出机械,电子, 传感器及计算机自我管理(故障诊断,故障排除)为一体的智能化新型伺服阀.该类伺服阀可按照系统的需要来确定控制目标:速度,位置,加速度,力或压力.同一台伺服阀可以根据控制要求设置成流量控制伺服阀, 压力控制伺服阀或流量/ 压力复合控制伺服阀. 并且伺服阀的控制参数,如流量增益,流量增益特性,零点等都可以根据控制性能最优化原则进行设置.伺服阀自身的诊断信息,关键控制参数(包括工作环境参数和伺服阀内部参数)可以及时反馈给主控制器;可以远距离对伺服阀进行监控,诊断和遥控.在主机调试期间,可以通过总线端口下载或直接由上位机设置伺服阀的控制参数, 使伺服阀与控制系统达到最佳匹配,优化控制性能.而伺服阀控制参数的下载和更新,甚至在主机运转时也能进行.而在伺服阀与控制系统相匹配的技术应用发展中, 嵌入式技术对于伺服阀已经成为现实. 按照嵌入式系统应定义为:"嵌入到对像体系中的专用计算机系统"."嵌入性","专用性"与"计算机系统"是嵌入式系统的三个基本要素.它是在传统的伺服阀中嵌入专用的微处理芯片和相应的控制系统, 针对客户的具体应用要求而构建成具有最优控制参数的伺服阀并由阀自身的控制系统完成相应的控制任务(如各控制轴同步控制),再嵌入到整个的大控制系统中去.从目前的技术发展和控制系统对伺服阀的要求看, 伺服阀的自诊断和自检测功能应该有更大的发展. 结束语当前的液压伺服控制技术已经能将自动控制技术, 液压技术与微电子有机的结合起来, 形成新一代的伺服阀产品.而随着电子设备,控制策略,软件及材料等方面的发展与进步, 电液控制技术及伺服阀产品将在机,电,液一体化获得长足的进步.四 .电液伺服阀的发展历程液压控制技术的历史最早可追溯到公元前240 年,当时一位古埃及人发明了人类历史上第一个液压伺服系统――水钟. 然而在随后漫长的历史阶段, 液压控制技术一直裹足不前, 直到18 世纪末19 世纪初,才有一些重大进展.在二战前夕,随着工业发展的需要,液压控制技术出现了突飞猛进地发展,许多早期的控制阀原理及专利均是这一时代的产物.如: Askania 调节器公司及Askania-Werke 发明及申请了射流管阀原理的专利.同样, Foxboro 发明了喷嘴挡板阀原理的专利.而德国Siemens 公司发明了一种具有永磁马达及接收机械及电信号两种输入的双输入阀,并开创性地使用在航空领域.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.然随着控制理论的成熟及军事应用的需要, 伺服阀的研制和发展取得了巨大成就. 1946 年, 英国Tinsiey 获得了两级阀的专利;Raytheon 和Bell 航空发明了带反馈的两级阀;MIT 用力矩马达替代了螺线管使马达消耗的功率更小而线性度更好.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.1957 年R.Atchley 利用Askania 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.1959 年 2 月国外某液压与气动杂志对当时的伺服阀情况作了12 页的报道, 显示了当时伺服阀蓬勃发展的状况.那时生产各种类型的伺服阀的制造商有20 多家.各生产厂家为了争夺伺服阀生产的霸权地位展开了激烈地竞争. 回顾历史, 可以看到最终取胜的几个厂家, 大多数生产具有反馈及力矩马达的两级伺服阀.我们可以看到, 1960 年的伺服阀已具有现代伺服阀的许多特点.如:第二级对第一级反馈形成闭环控制;采用干式力矩马达;前置级对功率级的压力恢复通常可达到50%;第一级的机械对称结构减小了温度,压力变化对零位的影响. 同时, 由早期的直动型开环控制阀发展变化而来的直动型两级闭环控制伺服阀也已出现.当时的伺服阀主要用于军事领域,随着太空时代的到来,伺服阀又被广泛用于航天领域,并研制出高可靠性的多余度伺服阀等尖端产品.与此同时,随着伺服阀工业运用场合的不断扩大,某些生产厂家研制出了专门使用于工业场合的工业伺服阀. Moog 公司就在1963 年推出了第一款专为工业场合使用的73 如系列伺服阀产品.随后,越来越多的专为工业用途研制的伺服阀出现了.它们具有如下的特征:较大的体积以方便制造;阀体采用铝材(需要时亦可采用钢材);独立的第一级以方便调整及维修;主要使用在14MPa 以下的低压场合;尽量形成系列化,标准化产品.然而Moog 公司在德国的分公司却将其伺服阀的应用场合主要集中在高压场合, 一般工作压力在21MPa,有的甚至到35MPa,这就使阀的设计专重于高压下的使用可靠性.而随着伺服阀在工业场合的广泛运用, 各公司均推出了各自的适合工业场合用的比例阀. 其特点为低成本, 控制精度虽比不上伺服阀, 但通过先进的控制技术和先进的电子装置以弥补其不足, 使其性能和功效逼近伺服阀.1973 年,Moog 公司按工业使用的需要,把某些伺服阀转换成工业场合的比例阀标准接口.Bosch 研制出了其标志性的射流管先导级及电反馈的平板型伺服阀.1974 年,Moog 公司推出了低成本,大流量的三级电反馈伺服阀.Vickers 公司研制了压力补偿的KG 型比例阀.Rexroth,Bosch 及其他公司研制了用两个线圈分别控制阀芯两方向运动的比例阀等等五. 电液伺服阀运转不良引起的故障1 油动机拒动在机组启动前做阀门传动试验时，有时出现个别油动机不动的现象，在排除控制信号故障的前提下，造成上述现象的主要原因是电液伺服阀卡涩。

电液伺服系统工作原理

电液伺服系统工作原理
电液伺服系统是一种通过电气信号控制液压执行机构的系统。

它利用电液转换装置将电能转换为液压能，并通过液压传动将能量传递到执行机构上，从而实现机械装置的运动控制。

电液伺服系统具有快速、准确、可靠的特点，在工业自动化控制领域得到广泛应用。

电液伺服系统的工作原理主要包括信号处理、电液转换、液压传动和执行机构四个部分。

信号处理部分将控制信号转换为电压或电流信号，经过调节后送至电液转换部分。

电液转换部分由电液转换器和液压放大器组成，其主要功能是将电信号转换为液压信号，并放大转换后的液压信号，以便驱动液压执行机构。

液压传动部分是电液伺服系统的核心部分，通过液压传动装置将液压能量传递到执行机构上。

液压传动装置通常由液压泵、液压阀、液压缸等组成。

液压泵负责产生压力油液，液压阀用于控制液压油液的流动方向和流量，液压缸则是执行机构的核心部件，它根据液压信号产生的压力油液推动活塞运动，从而实现机械装置的运动控制。

执行机构接收液压信号并进行相应的动作。

执行机构通常由液压马达、液压缸或液压伺服阀等组成，它们根据液压信号产生的力或位移来控制机械装置的运动。

总的来说，电液伺服系统的工作原理是通过将控制信号转换为液压信号，并通过液压传动装置将液压能量传递到执行机构上，从而实现对机械装置的运动控制。

这种系统具有快速、准确、可靠的特点，广泛应用于工业自动化控制领域。

电液伺服系统工作原理

电液伺服系统工作原理电液伺服系统是一种将电力与液压技术相结合的控制系统，广泛应用于机械工程领域。

它通过电动机驱动液压泵，将电能转化为液压能，并通过液压元件将液压能传递给执行器，从而实现对机械装置的精确控制。

电液伺服系统的工作原理主要包括信号传输、控制信号处理、执行信号传递和反馈信号处理四个方面。

信号传输是电液伺服系统的基础。

控制信号通常通过电缆或无线方式传输到控制器。

控制器是系统的核心部件，它接收并处理控制信号，根据预设的控制算法生成相应的输出信号。

控制信号处理是电液伺服系统的关键环节。

控制器接收到控制信号后，根据预设的控制算法对信号进行处理，并生成相应的输出信号。

这些输出信号通常是电流信号或压力信号，用于驱动液压泵或控制阀。

第三，执行信号传递是电液伺服系统的重要环节。

输出信号经过电缆或管路传递到执行器，执行器根据信号的大小和方向来调节液压元件的工作状态。

执行器通常由液压马达、液压缸或液压伺服阀等组成，它们能够将液压能转化为机械能，从而实现对机械装置的运动控制。

反馈信号处理是电液伺服系统的闭环控制环节。

执行器在工作过程中会产生反馈信号，这些信号通常是位置、速度或力量等参数的测量值。

控制器接收到反馈信号后，与预设的控制信号进行比较，根据误差大小调整输出信号，从而实现对系统的闭环控制。

总的来说，电液伺服系统的工作原理是通过电能转换为液压能，再将液压能转化为机械能，实现对机械装置的精确控制。

它具有控制精度高、反应速度快、负载能力强等优点，广泛应用于各种需要精确控制的工程领域，如机床、航空航天、冶金等。

随着科技的进步和应用需求的不断提高，电液伺服系统在未来将会得到更广泛的应用和发展。

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。

电液伺服阀结构分析

电液伺服阀结构分析1.电磁操纵部分：电磁操纵部分由电磁操纵阀芯、电磁线圈和阀体组成。

电磁操纵阀芯在无电压状态下处于闭合状态，当电磁线圈通电时，产生的磁场使阀芯向上移动，从而打开阀口。

当电磁线圈断电时，弹簧力使阀芯回到闭合状态，关闭阀口。

电磁操纵部分控制液压系统中的工作压力和流量，是电液伺服阀的控制部分。

2.液动执行部分：液动执行部分由主阀芯、主阀座和主阀弹簧组成。

主阀芯在电磁操纵部分的控制下，控制液压系统中的工作压力和流量。

主阀芯与主阀座之间的间隙决定了液压系统的工作压力和流量大小。

主阀弹簧的刚度决定了主阀芯回位的力大小，从而控制液压系统的工作状态。

3.辅助部分：辅助部分包括阀体、油路和密封组件等。

阀体是电液伺服阀的结构支撑部分，承受系统的工作压力和力矩。

油路是液压系统中的液体通路，将液压油引导到相应的部位。

密封组件用于防止液压油泄漏，保证系统的密封性能。

1.阀口设计：阀口设计直接影响液压系统的流量特性。

合理设计的阀口可以减小压力损失，提高系统的流量效率。

2.密封设计：液压系统要求具有较高的密封性能，阀口与阀座之间的密封性能直接影响系统的泄漏量。

密封件的材料和结构设计对系统的密封性能有很大影响。

3.材料选择：电液伺服阀需要承受较高的工作压力和力矩，因此需要选择具有较高强度和耐腐蚀性的材料。

4.结构可靠性：电液伺服阀通常工作在恶劣的环境条件下，需要具有良好的抗震、抗振动和抗冲击能力，保证系统长时间稳定运行。

综上所述，电液伺服阀的结构设计是保证其性能和功能的关键。

合理的结构设计能够提高电液伺服阀的控制精度、响应速度和可靠性，满足不同工况下的液压系统需求。

电液伺服阀的不断创新和发展将进一步推动工程技术的进步和应用。

电液伺服阀工作原理与组成21页PPT

谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
电液伺服阀工作原理与组成
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本身就是讲道理 ……法律，也 ----即明示道理。— ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ爱·科克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一定颓败。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的。 ——波洛克

第2讲电液伺服阀工作原理与组成

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，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，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、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)。
• 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)。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，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，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和回油路对换，使作动筒运行改变方向。
（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 2）动态性能好、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，要求抗振、抗冲击、不受环境温度和压力影响
2.力矩马达工作原理
用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——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，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。
2.按第一级阀（放大器）的结构形式分：
滑阀、单（双）喷嘴挡板阀、射流管阀、偏转板射流阀
3.按反馈形式分：
位置反馈、负载流量反馈、负载压力反馈
四、力矩马达
电气-机械转换器利用电磁原理工作

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2讲电液伺服阀工作原理与组成

第2讲电液伺服阀工作原理与组成
电液伺服阀是一种通过电磁力来控制液压流量的装置。

它由电磁铁、
阀芯、阀板、弹簧、导向阀等部件组成。

电液伺服阀的工作原理可以简单
描述如下：
当电流通过电磁铁时，产生的电磁力会使阀芯向下移动，同时压缩弹簧。

阀芯下移时，与阀板之间的间隙变大，液压油从进油口流入阀芯内部
并通过阀板上的小通道进入下游腔。

同时，在阀芯的上方形成了一个压力腔，进油口被关闭。

当需要控制液压流量时，通过控制电流的大小和方向来控制阀芯的移动。

通过改变间隙的大小，可以调整液压油流入下游腔的量，从而控制液
压流量的大小。

电液伺服阀的组成和功能如下：
1.电磁铁：产生电磁力，控制阀芯的移动。

2.阀芯：通过电磁铁的作用而移动，调节液压油的流量。

3.阀板：阀芯移动时与阀板之间的间隙改变，控制液压油的流动方向
和量。

4.弹簧：阀芯上方的弹簧通过压缩保持阀芯的位置稳定。

5.导向阀：控制液压油的流动方向和量，确保液压系统的正常工作。

电液伺服阀的工作原理和组成使其在许多液压系统中得到广泛应用。

它可以控制液压系统的速度、压力和位置，提高系统的响应速度和稳定性。

电液伺服阀通常用于工程机械、船舶、航空航天等领域，以满足复杂的运
动控制需求。

电液伺服阀

2)动态性能好、响应速度快。 3)直线件好、死区小、灵敏度高和磁滞小。 4)在某些使用情况下，还要求它抗振、抗冲击、不受环境温度和压力等影响。
第6页，此课件共34页哦
二、永磁力矩马达
1、力矩马达的工作原理
组成：永久磁铁、上导磁体、下导磁体、
衔铁、控制线圈、弹簧管等组成。
原理：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（扭轴）的转动中心作微小的转动
egi(rarc)Lcd dtiKdddxtv
E g ( S ) I ( s ) ( r a r c ) L c s I ( s ) K d s X v ( s )
第15页，此课件共34页哦
五力反馈两级电液伺服阀
动圈式力矩马达方框图Fra bibliotek通常，惯性环节的转角频率可以略去，则动圈式力马达的传递函数可写成：
较大，抗加速度零漂性好。
缺点：限于气隙的形式，其转角和工作行程小，材料性
能及制造精度要求高，价格昂贵；此外，它的控制电流小，故抗干扰能力较差。
第9页，此课件共34页哦
二、永磁力矩马达
当衔铁处于中位时，每个工作气隙的磁阻为
Rg
lg 0 Ag
l式中g —磁铁在中位时每个气隙的长度；
A g ——磁极面的面积；
第16页，此课件共34页哦
Xv(s) Eg(s)
s2
2c
Kt 1 kc(ra rc) kc
(2c s 1
c
ra rc
FL(s)
KtKd kc
)s1
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。

电液伺服阀的结构组成原理(复习最精)

当A相通电转为A和B同时通电时，转子的磁极将同时受到A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引，转子的磁极则停在A和B两相磁极之间，此时步距角为15°，减小一半。

三相反应式步进电机的一个通电循环周期如下：A→AB→B→BC→C→CA,每个循环周期分为六拍。

每拍转子转过15°，一个通电循环周期转子转过90°。

与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。

2.为什么说液压阻尼比是一个可变量？低阻尼对液压系统的动态特性有什么影响？如何提高系统的阻尼？这些方法各有什么优缺点？因为阀的流量-压力系数是影响液压阻尼比的重要参数，而阀开口是可变的，流量-压力会随之改变，所以液压阻尼比是一个可变量。

低阻尼会使系统的稳定性下降。

提高液压阻尼比的方法：设置液压缸管路泄露通道；采用正开口阀；增设阻尼器；采用压力反馈、动压反馈或加速度反馈等。

采用压力反馈可以提高系统的阻尼比和固有频率，但会降低系统的开环增益，系统刚度降低，干扰误差增加。

动压反馈校正能提高系统的阻尼比同时不改变系统的刚度。

加速度反馈校正可以提高系统的阻尼比，同时降低谐振的振幅。

低阻尼是影响系统的稳定性和限制系统频宽的主要因素之一。

提高系统的阻尼的方法有以下几种：1）设置旁路泄露通道。

在液压缸两个工作腔之间设置旁路通道增加泄露系C。

缺点是增大了功率损失，降低了系统的总压力增益和系统的刚度，增加数tp外负载力引起的误差。

另外，系统性能受温度变化的影响较大。

K值大，可以增加阻尼，但也要使系统刚度2）采用正开口阀，正开口阀的c0降低，而且零位泄漏量引起的功率损失比第一种办法还要大。

另外正开口阀还要带来非线性流量增益、稳态液动力变化等问题。

3）增加负载的粘性阻尼。

需要另外设置阻尼器，增加了结构的复杂性。

4）在液压缸两腔之间连接一个机-液瞬态压力反馈网络，或采用压力反馈或动压反馈伺服阀。

3、影响液压动力执行元件特性的因素有哪些？有什么影响？如何实现液压动力执行元件与负载的匹配？答:影响液压动力执行元件特性的因素有液压源压力、负载流量大小、液压缸尺寸。

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。