第五章电液伺服阀与比例阀详解

1—信号线; 2—永磁体; 3—线圈; 4—衔铁; 5—弹簧管; 6—喷嘴; 7—挡板; 8—反馈弹簧杆; 9—阀芯; 10—固定阻尼孔; 11—过滤器; 12—阀体
力反馈两级电液伺服阀结构原理图
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动圈式直接位置反馈伺服阀 xmwu@ysu.edu.cn
2、按第一级阀（放大器）的结构形式分：
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：
位置力反馈、直接位置反馈、机械位置反馈、位置电反馈、弹簧对中式
机械位置反馈：机械结构 位置电反馈：位移传感器 弹簧对中式：弹簧力与液压控制力平衡：开环、结构简单、精度低
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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
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。
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5.1 电液伺服阀的组成及分类
一、电液伺服阀的组成 电液伺服阀 = 力矩马达（或力马达）+液压放大器+反馈机构
（或平衡机构）
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：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。包括液 压前置级和功率级
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
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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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。
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
N
5
6
7
8 9
10
11
pS
pL, QL
pS
12
力矩马达浸泡在油液中的就叫湿式。因为油液中不可避免地带有零 件磨损时所产生的金属微粒，这些铁磁性杂质吸附在力矩马达的磁极— —气隙中时，必矩马将不能正常工作，因此，现在的力矩马达多用干式。
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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）
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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。
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常见的是衔铁支承在 弹簧管上。
弹簧管是用弹 性材料做成的薄壁 圆管，一端紧固在 衔铁中部，另一端 固定在下一级液压 放大元件上。
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：滑阀
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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
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
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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
“失效对中”能力
缺点：特性不易预测、动态响应慢、低温特性差
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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、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：
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（二）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
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二、永磁动铁式力矩马达
（一）力矩马达工作原 理
图6.1 永磁动铁式力矩马达 1——直流电放大器， 2——导磁体， 3——衔铁， 4——永久磁铁