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1、第4章电液伺服阀 图4.1电液伺服阀在系统中的位置1.概述1、作用：用于电液控制系统中（1）信号转换：将电信号i变成液压信号QL、PL。（2）功率放大：将小功率电信号放大为大功率液压信号。（3）控制元件：伺服阀液压量强度受输入电信号控制，从而控制进入液压执行机构中的流量、压力，推动负载运动。图4.2 电液伺服阀基本结构图 2、构成：电液伺服阀由以下几部分组成：（1）力矩马达：将电流i转换为力矩Td（或Fd）；（2）力矩位移转换装置：将力矩Fd转换为挡板位移Xf；（3）中间级液压放大器：推动滑阀阀芯（功率级）；（4）功率级液压放大器：输出QL、PL。若阀中有一个中间液压放大器，为两级阀若阀中有两
2、个中间液压放大器，为三级阀4.3力反馈两级伺服阀结构原理图（a）伺服阀结构图二、电液伺服阀工作原理1、力反馈两级伺服阀4.3力反馈两级伺服阀结构原理图（b）伺服阀原理图。1）组成（1）力矩马达：导磁体、永久磁铁、控制线圈及衔铁等（2）力矩位移转换装置：弹簧管，挡板（3）中间液压放大器：固定节流孔、喷嘴、挡板组成的双喷嘴挡板阀，其负载是功率级滑阀。（4）功率液压放大器：阀芯及阀套组成的零开口四通滑阀。（5）衔铁，挡板，反馈杆组件：衔铁，挡板，弹簧管，反馈杆等组成。将力矩马达，中间级及功率放大级联系在一起，形成滑阀位置负反馈。（6）附件、油管等图4.5 衔铁挡板组件 2)力反馈两级伺服阀工作过程图
3、4.4 两个控制线圈用法（1）单线圈 a）使用一个线圈时2）两个控制线圈用法（b）单线圈使用，另一线圈可接调偏、反馈、颤振信号。b 串联接法 采用较少，易受电源电压变动影响 C 并联接法可靠性高，但易受电源电压影响 d差动连接不易受放大器，电源电压变动影响。图4.6 两级滑阀式伺服阀2、两级滑阀式伺服阀 1）组成由图可见，其组成如下：力马达：永久磁铁，上导磁体，下导磁体，控制线圈及支撑架等。力位移转换装置：上弹簧、下弹簧，通过支撑架带动控制线芯。中间级液压放大器：由线芯（主阀）和线套组成的零开口四通阀。注：通过控制阀芯将力马达、功率级有机的连在一起。控制线圈有单线圈和双线圈两种。2）工作过程三
4、：电液伺服阀分类 伺服阀分类方法很多，按伺服阀中含液压放大器个数分类如下：1、单极伺服阀2、两级伺服阀 1）滑阀位置反馈 力反馈式 直接位置反馈式 平衡弹簧式 机械位置反馈式 电气位置反馈式 2）负载流量反馈 3）负载压力反馈 4）动压反馈3、三级伺服阀 图4.3 力反馈两级伺服阀 图 动铁式单级伺服阀图 动圈式单级伺服阀图 力反馈两级伺服阀 图 直接反馈两级伺服阀图 弹簧对中式两级伺服阀 图 机械反馈两级伺服阀 2 电液伺服阀传递函数 l由两种阀传递函数式可知，基本形式相同，仅参数具体表达式不同。l即不是一阶环节也不是二阶环节，是三阶动态函数。工程上根据系统工作频宽及伺服阀频宽可将其近似为如
5、下三种：A)Ksv 比例环节 B）惯性环节 C）振荡环节 4）电液伺服阀静态方程Ql=Ki Qon=KiR 额定负载流量 式中：iR-额定电流 -阀压降 额定空载流量Qln=KiR3伺服阀选择方法及使用注意事项 1伺服阀选择方法根据执行元件所需最大负载流量Qlm与最大负载压力Plm计算伺服阀的阀压降，再根据已知参数Qlm和PV，折算为伺服阀样本对应参数Qls及Pvs，按样本给出的阀压降Pvs和额定负载流量Qls确定伺服阀型号及规格。1、根据伺服阀尽可能工作在线形区，一般选择油压力为Ps=3Plm/2 Ps不能超过额定压力 2、计算阀压降PV=Ps-Plm 3、根据样本给出的阀压降PVs及参数Q
6、lm、PV求伺服阀流量：Qls=Qlm 4、选伺服阀电流icm 5、根据已知参数icm、PVs、Qls选择阀型号及参数 例：已知某电液伺服阀系统得液压动力机构所需的最大负载压力Plm=1000L/cm2 最大负载流量为Qlm=7560cm3/min，选伺服阀并写出传递函数。二、伺服阀主要使用注意事项油管用冷拔钢管，铜管和不锈钢管高压油流速3m/s，回油 1.5m/s靠近阀入口装过滤数度510油滤安装完闭，应用清洗板代替阀循环清洗4.伺服阀主要概念及性能参数 1、额定电流im 产生额定流量控制线圈任一极性所规定的输入流量（mA）2、额定流量Qn 在额定电流及规定阀压降下阀折算流量 注：通常在空载
7、条件下规定，称额定空载流量 3流量增益 输出流量随输入电流变化率，为伺服阀流量增益，额定流量与额定电流之比称额定流量增益。4零位空载流量为零的状态为零位状态 5零偏使阀处于零位所需输入电流与额定电流之比。零偏=100%通常3%6零漂当工作条件及环境条件变化所引起阀零位变化称零漂，同样以额定电流百分比表示。1）供油压力零漂供油压力70100%额定工作压力范围变化零漂2%2)回油压力零漂 020%额定工作压力范围内变化 2%3)温度零漂 工作油温度变化40度，2%4)零位电流零漂 额定电流范围内变化2%7滞环输入电流缓慢的在正负额定电流之间作循环时，产生相同输出流量的输入电流的最大差值与额定电流的
8、百分比。磁滞及机械游隙引起 图4.11 滞环 8名义流量曲线 伺服阀流量曲线中点轨迹线 9非线性度 表示流量曲线的不直线性。名义流量曲线与名义流量增益线的最大电流偏差与额定电流的百分比 表示 100%注：名义流量增益线为在名义流量曲线零流量点，向两极各作一条与名义流量曲线偏差最大的直线。10不对称度 表示两个极性名义流量增益线的不一致性。用两者之差与其中较大者比值的百分比表示 11.分辨率（灵敏度）使输出流量发生变化所需的输入电流最小值与额定电流的百分比。一般规定，从输出流量的增加状态回到输出流量减小状态所需电流增量 12.压力增益在压力特性曲线上某点作某段的斜率为压力增益。通常规定为最大负载
9、压降 40%之间负载下降对输入电流曲线的平均斜率 13频率特性通常空载条件下取输入电流峰值为1/3或1/2额定电流，利用变频率作频率特性。1）幅值比在某一指定频率下输出流量与输入电流的振幅比A1除以低频时输出流量与相同输入电流幅值比A2为该指定频率时的幅值比A1/A2。2）相位差输入电流与输出流量相位之差。频宽3）通常以幅值比为-3db（=0.707）作为幅频宽，以相位滞后90时的频率区间作相频宽。5.伺服放大器传递函数 电液伺服阀在电液控制系统中由电子放大器驱动称为伺服放大器，用以将电压信号变为电流信号，伺服阀线圈为基本负载，而线圈既有Rc，又有Lc，因此由放大器输入电压到转换为线圈中电流之间有一动态过程。一、电压负反馈伺服放大器 Vi-设运算放大器开路时，输入输出电压比为：输出点压V0与控制线圈中电流有如下关系：图4.12 电压负反馈伺服放大器 图4.13电压负反馈伺服放大器方块图K0很大 Ka=图4.14 电流负反馈伺服放大器二：电流负反馈伺服放大器 Vi-V0=iR3 图4.15 电流负反馈伺服放大器方块图 a图4.15 b图4.15 c有K0K1Kfi1，可得：