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1、电液伺服与比例控制,机械工程系机电教研室,第2讲 电液伺服阀,Wenzhou Vocational & Technical College,第2讲 电液伺服阀,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。 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。,航天十八所伺服阀产品,三级电液伺服阀,喷嘴挡板伺服阀,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,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,经油滤后分四路流出。其中两路流经左
2、、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(与作动筒相通的油路)。,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,致使阀芯偏离中间位置(如向右移动)。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。 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,电液伺服阀图形符号,力矩马达 (力马达
3、) 液压放大器 反馈机构 (平衡机构),二、电液伺服阀的组成,pS,pS,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,pL, QL,1信号线; 2永磁体; 3线圈; 4衔铁; 5弹簧管; 6喷嘴; 7挡板; 8反馈弹簧杆; 9阀芯; 10固定阻尼孔; 11过滤器; 12阀体,力反馈两级电液伺服阀结构原理图,反馈机构(或平衡机构):使伺服阀的输出压力或流量与输入 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: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,为一力-位移转换元件,力矩马达(或力马达):将电气信号转换为力矩或力,液压放大器:控制流向液压执行机构的流量或
4、压力,阀流量较大时,采用两级或三级电液伺服阀的形式。包括液压前置级和功率级,液压前置级:单(双)喷嘴挡板阀、滑阀、射流管阀、射流元件,功率级:滑阀,力反馈反馈弹簧杆动作示意图,单级伺服阀: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,1.按放大器的级数分:,两级伺服阀:最常用,三级伺服阀:两级伺服阀+功率滑阀,电反馈,流量大于 200L/min,2.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,3.按反馈形式分: 位置反馈、负载流量反馈、负载压力反馈,四、力矩马达,电气-机械转换器 利用电磁原理工作,1.力矩马达的分类及要求 (1) 分
5、类 1)可动件运动形式:直线位移式(力马达)、角位移式(力矩马达) 2)可动件结构形式:动铁式(衔铁)、动圈式(控制线圈) 3)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(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、获得的极化磁通小),(2)对力矩马达的要求 1)产生足够的力或行程,体积小、重量轻 2)动态性能好、响应速度快 3)直线性好、死区小、灵敏度高、磁滞小 4)特殊情况下,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,永磁动铁式力矩马达,用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1弹簧管,2液压放大元件,用弹簧管支承衔铁的力矩
6、马达 1弹簧管,2液压放大元件,在零位时,衔铁正好处于四个气隙的中间位置,弹簧管也正好在正中零位。当输入i而产生电磁力矩后,电磁力矩使衔铁偏转,弹簧管也受力歪斜变形,作用在衔铁上的电磁力矩与弹簧管变形时的弹性力矩平衡,也就是电磁力矩Td通过弹簧管弯曲变形而转化为衔铁的角位移。,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。牵引辊2牵引带钢移动,加载装置8使带钢保持一定的张力。当张力由于某种干扰发生波动,通过设置在转向辊4轴承上的力传感器5检测带钢的张力,并和给定值进行比较,得到偏差值,通过电放大器9放大后,控制电液伺服阀7,进而控制输入液压缸1的流量,驱动浮动辊6来调节张力,使张力回复到原来给定之值。,