《z 第5章电液伺服阀》由会员分享，可在线阅读，更多相关《z 第5章电液伺服阀（103页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 电液伺服阀,本章摘要 电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件。它能够将输入的微小电气信号转换为大功率的液压信号(流量与压力)输出。根据输出液压信号的不同，电液伺服阀和比例阀可分为电液流量控制伺服阀和比例阀和电液压力控制伺服阀和比例阀两大类。 电液伺服阀控制精度高、响应速度快，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用。,伺服阀： 电液伺服阀：将输入的微小电气信号转换为大功率的液压信号 （流量或压力）输出。 气液伺服阀：将输入的气动信号转换为液压信号 机液伺服阀：,绝大多数伺服阀是电液伺服阀。,在电液伺服系统中， 电液伺服阀将电气部分与液压部分连接起来，实现整个系
2、统的控制策略和执行元件的动作。所以，电液伺服阀的性能，特别是其电液伺服阀的动特性和稳定性，直接影响到整个液压系统乃至机械设备的可靠性和寿命。电液伺服阀的发展史就是一部力图获得速度更快、精度 更高、稳定性更好的创新史。,电液伺服阀的发展历史,1.早期。 这门学科作出了突出贡献的人可以肯定的说是Ktesbios。公元前247年到285年，生活在亚历山大城的古埃及人Ktesbios发明了很多液压伺服机构。其中最为杰出的一种是水钟，他设计的水钟可以显示长达一个月的准确时间。其原理是通过节流孔将浮标显示的液面高度与容器形成一个闭环反馈系统。从某种意义上说，这种浮标已经具备现代液压伺服阀的雏形。 1795
3、年，约瑟夫布拉马应用帕斯卡原理制作了水压机，1796年，莫兹利为了使水压机更好的工作，设计了水压机泵的密封装置皮碗密封。而它是我们现在密封技术的初形。到了18世纪末期，蓄能器在英国出现。19世纪早期，开始采用油液代替水成为液压系统的介质，同时方向控制阀采用电信号进行驱动。,2 二战期间。,电液伺服阀的发展历史,在二战前夕，由于空气动力学的应用要求一种能够实现机械信号与气体信号转换装置。阿斯卡尼亚控制器公司及Askania -Werke根据射流原理发明了射流管阀并申请了专利。根据同样的原理，福克斯波罗申请了双喷嘴挡板阀的专利。德国西门子公司发明了永磁式力矩马达，它可以接受通过弹簧输入的机械信号和
4、移动线圈产生的电信号，并开创性地使用在航空领域。 在二战末期，伺服阀是采用滑阀阀芯在阀套中移动的结构。阀芯的运动是直流螺线管产生的电磁力与弹簧产生的压力共同作用的结果，因此，此时的伺服阀还仅仅是一种单级开环控制阀。,二次世界大战之后，由于军事的刺激，自动控制理论特别是武器和飞行器控制系统的研究得到进一步发展。这从另一个方面大大刺激了液压伺服阀的研制与创新。 1946年，英国的廷斯利发明了两级液压阀;雷神和贝尔飞机公司获得了带反馈两级伺服阀的 专利;麻省理工学院采用线性度更好、更节能的力矩马达代替螺线管作为滑阀的驱动装置。 1950年，穆格发明了采用喷嘴节流孔作前置级的两级伺服阀。在此基础上，从
5、1953年至1955年，卡森发明了机械反馈式两级伺服阀;穆格改进了双喷嘴节流孔结构;沃尔平则将湿式电磁铁改为干式的，消除了原来浸在油液内的力矩马达由油液污染带来的可靠性问题。1957年，阿奇利发明了射流管阀作为前置级的两级电液伺服阀。并于1959年成功研制出了三级电信号反馈伺服阀。 此时的电液伺服阀开发研制进人了迅速发展时期，很多结构设计进一步提高了电液伺服阀的性能。特别是1960年的电液伺服阀设计更多地显示出了现代伺服阀的特点。如:两级间形成了闭环反馈控制;力矩马达更轻移动距离更小;前置级对功率级的压差通常可达到50%以上;前置级无摩擦并且与工作油液相互独立;前置级的机械对称结构减小了温度、
6、压力变化对零位的影响。,3 二战后。,电液伺服阀的发展历史,在20多年的时间里，电液伺服阀完成了从早期的单级开环控制阀到两级闭环控制伺服阀的转变。可以看出，在那个时代中电液伺服阀的发展更多的是由十军事应用的需要，因此，它的开发是不计一成本的，这也造成了当时的电液伺服阀性能优越但价格昂贵。 随后，一些公司开始开发电液伺服发的工业应用。穆格公司于1963年研制出73系列电液伺服阀，可以满足工业用油的清洁度要求。此后，为了满足现代工业的要求，以1960年的伺服阀为基础的伺服阀结构设计研制仍在继续。如:阀的体积变大(与航空用阀相比)，材料也不再是锻钢;先导级独立出来，以方便维修和调试;阀的许用压力范围
7、降低至10MPa到20MPa，而不再是原来的30MPa;开始标准化生产，以降低成本和满足通用的要求。,电液伺服阀的发展历史,美国Moog公司G761 系列伺服阀,Moog(穆格）公司,创建于1951年，创建者William C.Moog是电液伺服阀的发明人。,航天十八所伺服阀产品,三级电液伺服阀,喷嘴挡板伺服阀,5.1 电液伺服阀的组成与分类,一、电液伺服阀的组成 电液伺服阀通常由力矩马达(或力马达)、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)三部分组成。 二、电液伺服阀的分类 1.按液压放大级数分为： 单级伺服阀 此类阀结构简单、价格低廉，但由于力矩马达或力马达输出力矩或力小、定位刚度低，使阀的输出
8、流量有限，对负载动态变化敏感，阀的稳定性在很大程度上取决于负载动态，容易产生不稳定状态。只适用于低压、小流量和负载动态变化不大的场合。 两级伺服阀 此类阀克服了单级伺服阀缺点，是最常用的型式。,三级伺服阀 此类阀通常是由一个两级伺服阀作前置级控制第三级功率滑阀功率级滑阀阀芯位移通过电气反馈形成闭环控制，实现功率级滑阀阀芯的定位。三级伺服阀通常只用在大流量的场合。 2.按第一级阀的结构形式分类： 可分为：滑阀、单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀 射流管阀和偏转板射流阀。,滑阀放大器：作为第一级，其优点是流量增益和压力增益高，输出流量大， 对油液清洁度要求较低。 缺点是：结构工艺复杂，阀芯受力较大，阀的分
9、辨率低， 滞环较大，响应慢。,单喷嘴挡板阀： 很少使用，特性不好 双喷嘴挡板阀： 优点：动态响应快、压力灵敏度高、特性线性度好、所需输入功率小。 缺点：喷嘴与挡板间的间隙小，易堵塞，抗污染能力差，对油液清洁度要求高。 射流管阀： 优点：抗污染能力强，压力效率和容积效率高。 缺点：特性不易预测，低温特性稍差。,3.按反馈形式分类： 可分为滑阀位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈三种。 4.按力矩马达是否浸泡在油中分类：湿式、干式 湿式的可使力矩马达受到油液的冷却，但油液中存在的铁污物使力短马达持性变坏，干式的则可使力矩马达不受油液污染的影响，目前的伺服阀都采用干式的。,5.按输出量分类： 流量伺
10、服阀、压力伺服阀、压力流量伺服阀,伺服阀 阀体,伺服阀结构从阀体开始。,伺服阀 - 阀套,为了使阀芯凸肩与油口精确匹配，在阀体内应安装 阀套。,伺服阀 阀芯,为了使阀芯凸肩与油口精确匹配，在阀体内应安装 阀套。,伺服阀 预过滤器,在主阀体内，还应安装用于过滤控制油液的过滤器。,伺服阀 控制油,阀体端盖用于通过从过滤器至比例阀先导级的控制油液。,伺服阀 喷嘴挡板,伺服阀 喷嘴,先导级含有两个喷嘴 .,伺服阀 力矩马达,. 和一个力矩马达。挡板一方面与力矩马达衔铁连接，另一方面，其穿过两个喷嘴，与主阀芯连接。,伺服阀,当伺服阀失电时，挡板位于两个喷嘴中间，所以主阀两个控制腔中的压力是相等的 ，即主阀芯也是位于中位。,伺服阀,在力矩马达中，安装有环绕在衔铁四周的永久磁铁磁轭。,伺服阀,在力矩马达线圈中通入电流会激磁衔铁，并引起其倾斜。衔铁倾斜方向由电压极性来确定，倾斜程度则取决于电流大小。,伺服阀,衔铁倾斜会使挡板更加靠近一个喷嘴，而远离另一个喷嘴。,伺服阀,这样会使主阀两端控制腔中的压力产生压差 .,伺服阀,. 引起主阀芯移动，比例阀有流量输出。 随着主阀芯移动，当两控制腔中的压力相等时，挡板又处于两喷嘴中间，这时主阀芯停止移动。,
