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1、电液伺服与比例控制电液伺服与比例控制机械工程系机电教研室机械工程系机电教研室第第2 2讲讲 电液伺服阀电液伺服阀Wenzhou Vocational&Technical College第第2 2讲讲 电液伺服阀电液伺服阀电液伺服阀电液伺服阀既是既是电液转换元件电液转换元件，又是，又是功功率放大元件率放大元件。它能够将输入的微小电气。它能够将输入的微小电气信号转换为大功率的液压信号信号转换为大功率的液压信号(流量与压流量与压力力)输出。输出。电液伺服阀电液伺服阀控制精度高控制精度高、响应速度快响应速度快，是一种高性能的电液控制元件，在液压是一种高性能的电液控制元件，在液压伺服系统中得到了广泛的应
2、用。伺服系统中得到了广泛的应用。航天十八所伺服阀产品航天十八所伺服阀产品 三级电液伺服阀三级电液伺服阀 喷嘴挡板伺服阀喷嘴挡板伺服阀 电液伺服阀的工作原理电液伺服阀的工作原理一、电液伺服阀的工作原理一、电液伺服阀的工作原理在没有控制信号的情况下在没有控制信号的情况下，力矩马达的衔铁处于平衡位置，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，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，然后经回油节流孔再经左、右喷
3、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、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(与作动筒相通与作动筒相通的油路的油路)。当有控制信号时当有控制信号时，力矩马达衔铁带动挡板组件偏转一个角度，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致使阀芯偏离中间位置(如向右移动如向右移动)。结果阀芯的右凸肩将。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
4、，使之与作动筒的回油接通，这样，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。伺服阀就可控制作动筒运动。当控制信号改变极性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，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。和回油路对换，使作动筒运行改变方向。力反馈式电液伺服阀的方框图力反馈式电液伺服阀的方框图电液伺服阀图形符号电液伺服阀图形符号力矩马达力矩马达（力马达）（力马达）液压放大器液压放大器反馈机构反馈机构（平衡机构）（平衡机构）二、电液伺服阀的组成二、电液伺服阀的组成SSNNpSpS123456789101112pL,QL1信号线
5、信号线;2永磁体永磁体;3线圈线圈;4衔铁衔铁;5弹簧管弹簧管;6喷嘴喷嘴;7挡挡板板;8反馈弹簧杆反馈弹簧杆;9阀芯阀芯;10固定阻尼孔固定阻尼孔;11过滤器过滤器;12阀体阀体 力反馈两级电液伺服阀结构原理图力反馈两级电液伺服阀结构原理图反反 馈馈 机机 构构（或或 平平 衡衡 机机 构构）：使使 伺伺 服服 阀阀 的的 输输 出出 压压 力力 或或 流流 量量 与与 输输 入入 电气控制信号成比例，使伺服阀本身成为闭环系统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：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
6、一力各种弹性元件，为一力-位移转换元件位移转换元件力矩马达（或力马达）：力矩马达（或力马达）：将电气信号转换为力矩或力将电气信号转换为力矩或力液压放大器：液压放大器：控制流向液压执行机构的流量或压力控制流向液压执行机构的流量或压力阀阀流流量量较较大大时时，采采用用两两级级或或三三级级电电液液伺伺服服阀阀的的形形式式。包包括括液液压前置级和功率级压前置级和功率级液液压压前前置置级级：单单（双双）喷喷嘴嘴挡挡板板阀阀、滑滑阀阀、射射流流管管阀阀、射射流流元件元件功率级：功率级：滑阀滑阀力反馈力反馈反馈弹簧杆动作示意图反馈弹簧杆动作示意图单级伺服阀：单级伺服阀：结构简单、价格低廉、输出流量小、稳定性
7、差结构简单、价格低廉、输出流量小、稳定性差三、电液伺服阀的分类三、电液伺服阀的分类1.按放大器的级数分：按放大器的级数分：两级伺服阀：两级伺服阀：最常用最常用三级伺服阀：三级伺服阀：两级伺服阀两级伺服阀+功率滑阀，电反馈，流量大于功率滑阀，电反馈，流量大于 200L/min2.按第一级阀（放大器）的结构形式分：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：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、负载压力反馈四、力矩马达四、力矩马达 电气电气-机械转换器机械转换
8、器 利用电磁原理工作利用电磁原理工作1.力矩马达的分类及要求力矩马达的分类及要求（1）分类分类1）可动件运动形式：）可动件运动形式：直线位移式（力马达）、角位移式（力矩马达）直线位移式（力马达）、角位移式（力矩马达）2）可动件结构形式：）可动件结构形式：动铁式（衔铁）、动圈式（控制线圈）动铁式（衔铁）、动圈式（控制线圈）3）极化磁场产生的方式：）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，（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
9、得的极化磁通小）结构简单、重量轻、获得的极化磁通小）（2）对力矩马达的要求）对力矩马达的要求1）产生足够的力或行程，）产生足够的力或行程，体积小、重量轻体积小、重量轻2）动态性能好、）动态性能好、响应速度快响应速度快3）直线性好、死区小、灵敏度高、磁滞小直线性好、死区小、灵敏度高、磁滞小4）特殊情况下特殊情况下，要求抗振、抗冲击、不受环境温度和压力影响，要求抗振、抗冲击、不受环境温度和压力影响2.力矩马达工作原理力矩马达工作原理永磁动铁式力矩马达永磁动铁式力矩马达 用弹簧管支承衔铁的力矩马达用弹簧管支承衔铁的力矩马达1 1弹簧管，弹簧管，2 2液压放大元件液压放大元件 用弹簧管支承衔铁的力矩马
10、达1弹簧管，2液压放大元件 在在零零位位时时，衔衔铁铁正正好好处处于于四四个个气气隙隙的的中中间间位位置置，弹弹簧簧管管也也正正好好在在正正中中零零位位。当当输输入入 i而而产产生生电电磁磁力力矩矩后后，电电磁磁力力矩矩使使衔衔铁铁偏偏转转，弹弹簧簧管管也也受受力力歪歪斜斜变变形形，作作用用在在衔衔铁铁上上的的电电磁磁力力矩矩与与弹弹簧簧管管变变形形时时的的弹弹性性力力矩矩平平衡衡，也也就就是是电电磁磁力力矩矩Td通通过过弹弹簧簧管管弯弯曲曲变变形形而而转转化化为为衔衔铁的角位移。铁的角位移。例：带钢恒张力控制系统例：带钢恒张力控制系统1张力调节液压缸；2牵引辊；3热处理炉；4、4转向辊；5力
11、传感器；6浮动阀；7电液伺服阀；8加载装置；9电放大器 在带钢生产过程中，要求控制带钢的张力。在带钢生产过程中，要求控制带钢的张力。牵引辊牵引辊2 2牵引带钢移动，加载装置牵引带钢移动，加载装置8 8使带钢保持使带钢保持一定的张力。当张力由于某种干扰发生波动，一定的张力。当张力由于某种干扰发生波动，通过设置在转向辊通过设置在转向辊4 4轴承上的力传感器轴承上的力传感器5 5检测检测带钢的张力，并和给定值进行比较，得到偏差带钢的张力，并和给定值进行比较，得到偏差值，通过电放大器值，通过电放大器9 9放大后，控制电液伺服阀放大后，控制电液伺服阀7 7，进而控制输入液压缸，进而控制输入液压缸1 1的流量，驱动浮动辊的流量，驱动浮动辊6 6来调节张力，使张力回复到原来给定之值。来调节张力，使张力回复到原来给定之值。