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%。
电液伺服阀的静态参数
电液伺服阀的静态参数是指在稳定工作条件下， 伺服阀的各静态参数（输出流量、输入电流、 负载压力）之间的相互关系。
电液伺服阀的静态特性一般可根据测试得到的 负载流量特性、空载流量特性、压力特性、内 泄漏特性等曲线和相应的性能参数加以评判。
伺服阀的静态特性
负载流量特性
V
空载流量特性
伺服阀的频率响应随油温、供油压力、输入电流 幅值和其他一些工作条件而变化。
输入电流幅值过大，频 率响应将出现饱和；
输入电流幅值过小，频 率响应将产生波形畸变。
伺服阀的频率特性
电液伺服阀的传递函数
为简化电液伺服阀的传递函数，一般会采用二阶振荡环 节形式的传递函数表示，对于常用的流量型电液伺服阀 ，其传递函数可表示为：
压降的大小随着管内流速变化而变化。在空调 系统运行时管内光滑程度，连接方式是否会缩 孔截流也会影响压降。
相关规定：
1）我国规定伺服阀的额定流量指在空载条件下 阀的输出流量值；而国外，额定流量通常指负载 压降为7MPa及额定电流下，伺服阀的输出流量； 2）负载压降为2/3供油压力时规定的额定流量对 应伺服阀的最大功率输出点； 3）额定流量的允差一般为±10%。额定流量表征 伺服阀的规格和容量。
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）
定义：在给定的伺服阀压降和零负载压力下，使输入电 流在正、负额定电流值之间，以使阀的动态特性不产生
影响的循环速度作一完整的循环，测其负载输出流量 qL
所描绘出来的连续曲线（简称流量曲线）。 意义：理想的零开口电液伺服阀的流量曲线应该是过坐
标零点的直线，但实际伺服阀因结构和制造等原因，输 出流量与输入电流呈回环状的函数曲线。 作用：通过流量曲线，可以得到电液伺服阀的额定流量 、流量增益、非线性度、滞环、不对称度、分辨率、零 偏等性能参数。
流量曲线 滞环
名义流量曲线
产生相同输出流量的 往返输入电流的最大 差值与额定电流的百 分比，通常小于5%
流量曲线上某点或某段 的斜率就是阀在该点或 该区段中的流量增益。
流量增益
额定流量增益就是指 阀的额定流量与额定 电流之比。
名义流量增益——两 极性的名义流量增益 线斜率的平均值。
从名义流量曲线的零 流量点向两极各作一 条与名义流量曲线偏 差最小的直线
额定供油压力
伺服阀在工作时允许的最高供油压力。
额定流量
电液伺服阀在规定阀压降下，对应于额定电流的 输出负载流量。其中电液伺服阀的阀压降 PV 为油 流进、出阀口的压降之和（忽略管路的损失），
可表示为： PV PS PL
负载压降 供油压力
压降
流体在管中流动时由于能量损失而引起的压力 降低。这种能量损失是由流体流动时克服内摩 擦力和克服湍流时流体质点间相互碰撞并交换 动量而引起的，表现在流体流动的前后处产生 压力差，即压降。
作用：它直接影响伺服系统的承载能力和系数 刚度。
阀的压力增益 通常规定为最 大负载压降的 ±40%之间时 的负载压降对 输入电流曲线 的平均斜率。
压力特性曲线
压力特性曲线上某点 或某段的斜率
压力增益越大， 则系统的承载能 力越强，系统的 刚度越大，误差 越小。
4 内泄漏特性
定义：输出流量为零时，由回油口流出的内部泄 漏量，因此又叫做静耗流量。
分辨率：
定义：为使伺服阀的输出流量发生变化所需 的输入电流最小变化值与额定电流的百分比。 意义：它反映了伺服阀对电信号反应的灵敏 度，当输入电流的变化值小于伺服阀的分辨率 时，其输出流量不变。 主要由静摩擦力引起。
通常规定分辨率为输出流量的增加状态回复到输出流 量减小状态所需的电流最小变化值与额定电流之比。
电液伺服阀的性能参数
电液伺服阀性能参数概述
电液伺服阀是电液伺服系统中的关键元件，与 其他液压元件相比，对其性能的技术要求要严 格的多。了解电液伺服阀的性能指标与评判方 法，对设计电液伺服系统、使用电液伺服阀都 是十分有用的。
电液伺服阀的性能有静态、动态两方面的要求， 这些性能一般均在规定的技术规范下通过实验 得到。另外，应用电液伺服阀时，还应注意其 输入电气特性。
定义：输入电流在某一频率范围内作等幅变 频正弦变化时，空载流量与输入电流的百分比。
表示方法：用幅值比（dB）与相位滞后（°） 于频率的关系曲线（伯德图）——频率特性曲 线表示。
作用：获得伺服阀的频宽值。
幅值比、相位滞后
幅值比：某一特定频率下的输出流量幅值与输入 电流幅值之比，除以一指定低频（输入电流基准 频率，通常为5周/s或10周/s ）下的输出流量与 输入电流幅值之比。
流量伺服阀的压力- 流量曲线
如图： 各曲线是在输入电流 为一定值时，给出不
同的负载压力 PL 情
况下检测输出负载流
量 qL 而得到的。
由于流量控制伺服阀功率 滑阀的位移与输入电流近 似成比例关系，所以电液 伺服阀的负载流量特性曲 线形状与功率滑阀的压力流量特性曲线的形状近似 相同。
2 空载流量特性
相位滞后：指某一指定频率下所测得的输入电流 和与其相对应的输出流量变化之间的相位差。
频宽
频宽：伺服阀动态响应速度的度量，应根据系统 实际情况确定。
范围： 幅频宽—以幅值比为-3dB（输出流量为基准频
率时输出流量的70.7%）时的频率区间； 相频宽—以相位滞后90时的频率区间。
影响：过低会限制系统的响应速度； 过高会使成本提高。
电液伺服阀的阀系数
在伺服阀中，阀芯由闭环反馈来定位。 喷嘴挡板式伺服阀的反馈信号是由作用于挡板和 弹簧组件上的阀芯位移用机械方法提供的，挡板起 着将来自衔铁的输入信号与来自阀芯位移的反馈信 号进行比较的作用。 伺服阀本身就是一个闭环位置控制系统，可以用 它对阶跃输入的响应或对正弦变化输入的响应（频 率响应）以及传递函数来评定阀的动态特性。
主要性能参数一览表
规格
额定流量 额定电流 额定供油压力
静态特性
负载流量特性 空载流量特性
压力特性 静态流量特性
ຫໍສະໝຸດ Baidu
动态特性
频率响应 传递函数 阶跃响应
可通过特性方程、特性曲线和阀系数三种方法来表示。
电液伺服阀常用的规格参数
额定流量
在规定阀压降下，对应于额定电流 的输出负载流量。
额定电流
为产生额定流量，对线圈任一极性所 规定的输入电流（不包括零偏电流）。
伺服阀的分辨率一般 小于1%，高性能伺 服阀则小于0.5%。
伺服阀的零位是指空 载流量为零的几何零 位位置。
0
由于组成元件的结构尺寸、 电磁性能、水力特性和制造 装配精度等因素，在输入电 流为0时，输出流量并不为 0。为了使输出流量为0， 必须预加一个输入电流。
零偏
使阀处于零位所需的输 入电流值（不计滞环影 响）与额定电流的百分 比。 通常小于3%
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
伺服阀的动态特性
6 浮子位置不变，即调好 5 固定衔铁组件
伺服阀的机械调零
4 确定浮子最高位置 3 微调衔铁组件
浮子流量计
压力表
空气过滤减压阀
气动定值器
伺服阀安装板
2 从供油口供气 伺服阀机械零位气测试验台1 关闭控制口A、B
3 压力特性
定义：输出流量为零（即将两个负载口关闭） 时，负载压降与输入电流呈回环状的函数曲线。
阶跃响应
仅了解
一个信号或物理量在某一时刻突然改变一个 幅值Δ A，随后一直保持不变，这种变化规律 叫做阶跃变化。 响应是指对象(或系统)在输入作用下输出随 时间的变化规律。 阶跃是对输入而言，响应是对输出而论，所 以阶跃响应就是对象(或系统)在阶跃输入作用 下输出随时间的变化规律。
频率响应
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。