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。而我们知道，当负载为零的时候，如果四通滑阀完全打开，p口压力＝t口压力＋阀口压力损失（忽略油路上的其它压力损失），如果阀口压力损失很小，t口压力又为零，那么p口的压力就不足以供给前置级阀来推动主阀芯，整个伺服阀就失效了。所以伺服阀的阀口做得偏小，即使在阀口全开的情况下，也要有一定的压力损失，来维持前置级阀的正常工作。

3.电液比例阀

电液比例阀多用于开环液压控制系统中，实现对液压参数的遥控，也可以作为信号转换与放大组件用于闭环控制系统。与手动调节和通断控制的普通液压阀性比，它能显著地简化液压系统，实现复杂程序和运动规律的控制，便于机电一体化，通过电信号实现远距离控制，大大提高液压系统的控制水平。

电液比例阀通常由电气-机械转换器、液压放大器（先导级阀和功率级主阀）和检测反馈机构三部分组成。若是单级阀，则无先导级阀。

电液比例阀的组成

电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入电信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀

口尺寸发生改变并以此完成与输入电信号成比例的压力、流量输出的元件。阀芯位移以机械、液压或电的形式进行反馈。

比例阀的阀芯运动是靠电磁吸力与弹簧力的平衡实现的，结构比伺服阀简单，精度低、响应差、线性不太好，不能用于精密的调节。电液比例阀的特点：

（1）形式种类多样、容易组成电气及计算机控制的各种电液系统；

（2）控制精度高；

（3）安装使用灵活；

（4）抗污染能力强。

4.电液伺服阀和电液比例阀的区别

一般说来，伺服系统都是闭环控制，可以实现位置环和压力环，而且精度非常高，如：AGC、AWC等。比例阀多用于开环控制；其次比例阀类型要多，有比例压力、流量控制阀等，控制比伺服阀灵活一些。从它们内部结构看，伺服阀多是零遮盖，比例阀则有一定的死区，控制精度要低，反应要慢。

比例阀加工精度和控制精度较低所以造价较低，有比例换向阀、比例压力阀和比例流量阀。但一些设备也用高频响的比例阀（如：连铸的动态轻压下），这种比例阀主要用于闭环控制，造价相对与伺服阀较低，频宽能达到20～30个HZ。

伺服阀和比例阀的区别点：

（1）驱动装置不同。比例阀的驱动装置是比例电磁铁；伺服阀的驱动装置是力马达或力矩马达。

（2）性能参数不同。滞环、中位死区、频宽、过滤精度等特性不同，因此应用场合不同。伺服阀和伺服比例阀主要应用在闭环控制系统，其它结构的比例阀主要应用在开环控系统及闭环速度控制系统。

（3）阀芯结构及加工精度不同。比例阀采用阀芯+阀体结构，阀体兼作阀套。伺服阀和伺服比例阀采用阀芯+阀套的结构。

（4）中位机能种类不同。比例换向阀具有与普通换向阀相似的中位机能，而伺服阀中位机能只有O型。

（5）阀的额定压降不同。既然是节流控制，就必然有能量损失，伺服阀和其它阀不同的是，它的能量损失更大一些，因为它需要一定的流量来维持前置级控制油路的工作。

（6）比例阀制造工艺要求一般低于伺服阀工艺要求。

（7）比例阀动态特性较伺服阀低，即其幅频宽一般低于伺服阀幅频宽。

（8）比例阀对油液的清洁度要求较伺服阀低，在能满足系统要求的情况下，应使用比例阀。

5.结语

通过对电液伺服阀和电液比例阀组成和结构原理的介绍，同时对两种阀进行了详细的对比，使读者对电液伺服阀和电液比例阀有较深刻的了解，以及对两种阀的选用和使用起到一定的帮助作用。

参考文献

1.雷天觉 液压工程手册 机械工业出版社 1990年

2.黄志坚 液压伺服控制与比例控制实用技术 中国电力出版社 2012年

3.黄志坚 液压伺服比例阀控制及PLC应用 化学工业出版社 2014年