数控5-伺服阀

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1、2021/6/161 在在电液液控制系统中，一般采用电压比较反馈控制系统中，一般采用电压比较反馈方式，其中的放大元件称为方式，其中的放大元件称为“电液伺服液伺服阀”。 由于由于 “电液伺服液伺服阀”主要用于高速主要用于高速电液伺服液伺服控制系统，要求有很高的控制系统，要求有很高的精度精度和和响响应速度，速度，其其输出流量或出流量或压力受力受输入的入的电气信号控制（气信号控制（近似与输近似与输入电压或电流成比例入电压或电流成比例）。）。 阀的内部，先导级与主阀之间一般由机液伺阀的内部，先导级与主阀之间一般由机液伺服机构（也有电液伺服）采用负反馈的方式驱动，服机构（也有电液伺服）采用负反馈的方式驱

2、动，以提高跟踪精度。以提高跟踪精度。2021/6/162 电液伺服阀多为两级阀，有电液伺服阀多为两级阀，有压力型伺服阀压力型伺服阀压力型伺服阀压力型伺服阀和和流量型伺服阀流量型伺服阀流量型伺服阀流量型伺服阀之分，绝大部分伺服阀为流量型伺之分，绝大部分伺服阀为流量型伺服阀。服阀。 在流量型伺服阀中，要求主阀芯的位移在流量型伺服阀中，要求主阀芯的位移X XP P与与的输入电流信号的输入电流信号I I成比例，为了保证主阀芯的定成比例，为了保证主阀芯的定位控制，主阀和先导阀之间设有位置负反馈，位位控制，主阀和先导阀之间设有位置负反馈，位置反馈的形式主要有直接位置反馈和位置置反馈的形式主要有直接位置反馈

3、和位置- -力反力反馈两种。馈两种。 2021/6/1635.1 5.1 直接位置反馈电液伺服阀直接位置反馈电液伺服阀 阀阀伺服阀用机液伺服机构驱动主阀电机转换四通阀阀控缸（先导级）主滑阀（主级）力马达力马达主级放大元件 、组成框图、组成框图 2021/6/164电机转换力马达力马达 一一、力马达、力马达 2021/6/1652021/6/1662021/6/167 二、二、二、二、 动圈式动圈式动圈式动圈式直接位置反馈直接位置反馈直接位置反馈直接位置反馈伺服阀桥路图伺服阀桥路图伺服阀桥路图伺服阀桥路图先导级放大元件反馈杆2021/6/168 三、三、 动圈式动圈式动圈式动圈式直接位置反馈直接

4、位置反馈直接位置反馈直接位置反馈伺服阀伺服阀伺服阀伺服阀反馈杆2021/6/1692021/6/1610反馈杆2021/6/1611四四 直接反馈伺服阀控制框图直接反馈伺服阀控制框图1、采用阀芯、阀套直接比较法；、采用阀芯、阀套直接比较法；2、导阀芯导阀套、导阀芯导阀套直接比较直接比较、通过刚性连接、通过刚性连接直接（测量）反馈直接（测量）反馈；3、放大元件放大元件为导阀部分为导阀部分、缸、缸是主阀两端部分是主阀两端部分； 4、指令元件指令元件是线圈，是线圈，被控对象被控对象是主阀芯，使主阀芯位移跟是主阀芯，使主阀芯位移跟踪动圈的指令位移踪动圈的指令位移 。主阀两端缸主阀两端缸主阀两端缸主阀两

5、端缸及主阀阻力及主阀阻力及主阀阻力及主阀阻力主阀芯主阀芯主阀芯主阀芯被控制被控制被控制被控制对象对象对象对象1 1 1 1（导阀套与主阀芯刚性连接）（导阀套与主阀芯刚性连接）（导阀套与主阀芯刚性连接）（导阀套与主阀芯刚性连接）X XX X套套套套-直接反馈伺服阀控制框图直接反馈伺服阀控制框图直接反馈伺服阀控制框图直接反馈伺服阀控制框图扰扰 动动导阀芯阀导阀芯阀套比较套比较线圈线圈导阀导阀导阀导阀B+BB+BB+BB+B 开环控制（放大）开环控制（放大）部分部分部分部分1 1 1 1X X芯芯芯芯2021/6/1612 直直接接反反馈馈伺伺服服阀阀2021/6/16135.2 力力位置反馈式电液

6、伺服阀位置反馈式电液伺服阀 力马达及挡板阀力马达及挡板阀 主滑阀主滑阀2021/6/16145.2 力力位置反馈式电液伺服阀位置反馈式电液伺服阀 力马达力马达 固定节流孔固定节流孔 反馈弹簧杆反馈弹簧杆 喷嘴喷嘴 挡板（导阀芯）挡板（导阀芯） 弹簧管弹簧管（扭簧）（扭簧） 要求：要求：主阀芯位移自动跟主阀芯位移自动跟踪输入的电流，与踪输入的电流，与输入电流成比例。输入电流成比例。主滑阀主滑阀先先导导级级油油缸左腔缸左腔先先导导级级油油缸左腔缸左腔2021/6/1615电机转换力矩马达力矩马达 一一、力马达、力马达 衔铁衔铁磁钢磁钢导磁体导磁体2021/6/1616 一一、力马达、力马达 衔铁衔

7、铁磁钢磁钢导磁体导磁体吸吸吸吸斥斥斥斥Kt2021/6/16172021/6/1618 二二、先导级桥路、先导级桥路（B+B） 带带2个固定节流个固定节流孔的孔的B+B全桥全桥控制对称缸控制对称缸挡板位移主阀位移弹簧管弹簧管主阀芯主阀芯主阀芯主阀芯先导级先导级油缸油缸先导级先导级油缸油缸反馈杆反馈杆反馈杆反馈杆 通过反馈杆将主阀通过反馈杆将主阀位移反馈至比较元件位移反馈至比较元件挡板挡板2021/6/1619 三三、比较方式、比较方式（力矩比较）（力矩比较） 比较元件（挡板）要求：比较元件（挡板）要求：1）与指令元件相连（力矩马达）与指令元件相连（力矩马达）2）与被控对象相连（主阀芯）与被控对

8、象相连（主阀芯） 3）与放大元件相连（挡板本身）与放大元件相连（挡板本身）主阀位移对挡板产生的力 以以挡挡板板作作为为力比较元件力比较元件 指令力矩挡板位移2021/6/1620 三三、比较方式、比较方式（力矩比较）（力矩比较） 偏差力矩偏差力矩 以以比比较较结结果果驱驱动动放放大大元元件（挡板）件（挡板）挡杆挡杆位移位移挡杆挡杆位移位移弹簧管弹簧管力矩力矩位移位移转换器转换器弹簧管弹簧管力矩力矩位移位移转换器转换器2021/6/1621 四、文字方框图四、文字方框图 被控对象被控对象 被控对象被控对象 力矩比较元件反馈杆反馈杆弹簧管弹簧管2021/6/1622 五五、动态方框图、动态方框图

9、喷嘴处的压力干扰喷嘴处的压力干扰 反馈杆反馈杆 阀内液压动力元件阀内液压动力元件 挡板挡板 弹簧管弹簧管 力矩马达力矩马达 主阀芯主阀芯 2021/6/1623 五五、动态方框图、动态方框图 反馈杆反馈杆 阀内液压动力元件阀内液压动力元件 挡板挡板 弹簧管弹簧管 力矩马达力矩马达 主阀芯主阀芯 2021/6/1624力矩马达力矩马达2021/6/16255.5 压力控制压力控制 在在压压力力阀阀控控制制压压力力的的过过程程中中，需需要要解解决决压压压压力力力力可可可可调调调调和和压力反馈压力反馈压力反馈压力反馈两个方面的问题。两个方面的问题。 一、一、一、一、 调压原理调压原理调压原理调压原理

10、 调调压压是是指指以以负负载载为为对对象象，通通过过调调节节控控制制阀阀口口的的大大小小，使使系系统统输输给给负负载载的的压力大小可调。压力大小可调。溢流式调节溢流式调节2021/6/1626（1）流量型油源并联溢流式调压）流量型油源并联溢流式调压 溢流式调节溢流式调节 显然，只有改变负显然，只有改变负载流量载流量Q QL L的大小才能调的大小才能调节负载压力节负载压力P PL L。将控制。将控制阀口阀口R RX X与负载与负载Z Z并联，并联，通过阀口的溢流作用，通过阀口的溢流作用，能使负载流量能使负载流量Q QL L发生变发生变化，最终达到调节负载化，最终达到调节负载压力之目的。压力之目的

11、。 2021/6/1627（2）压力型油源串联减压式调压）压力型油源串联减压式调压 如果油源换成恒压如果油源换成恒压源源P PS S，并联式调节不能，并联式调节不能改变负载压力。这时可改变负载压力。这时可将控制阀口将控制阀口R Rx x串联在压串联在压力源力源P PS S和负载和负载Z Z之间，之间，通过阀口的减压作用即通过阀口的减压作用即可调节负载压力可调节负载压力P PL L 。 减压式调节减压式调节2021/6/1628（3）半桥回路分压式调压）半桥回路分压式调压 液压半桥实质上是由进、回油节流口串联而成的分压液压半桥实质上是由进、回油节流口串联而成的分压回路。为了简化加工，进油节流口多

12、采用固定节流孔来代回路。为了简化加工，进油节流口多采用固定节流孔来代替，回油节流口是由锥阀或滑阀构成可调节流口。这种调替，回油节流口是由锥阀或滑阀构成可调节流口。这种调压方式主要用于液压阀的先导级中。压方式主要用于液压阀的先导级中。 图图6.22021/6/1629二、二、二、二、 压力负反馈压力负反馈压力负反馈压力负反馈 压力的大小能够调节，并不等于能够稳压。当负载因压力的大小能够调节，并不等于能够稳压。当负载因扰动而发生变化时，负载压力会随之变化。压力的稳定必扰动而发生变化时，负载压力会随之变化。压力的稳定必须通过须通过压力负反馈压力负反馈来实现。来实现。构造压力反馈系统必须研究以下问题：

13、构造压力反馈系统必须研究以下问题： 代表期望压力的指令信号如何产生？代表期望压力的指令信号如何产生？ 怎样构造在实际结构上易于实现的比较器？怎样构造在实际结构上易于实现的比较器？ 受控压力受控压力PL如何测量？转换成什么信号才便于比较？，如何测量？转换成什么信号才便于比较？，怎样反馈到比较器上去？怎样反馈到比较器上去？压力负反馈控制的核心是要构造一个压力比较器压力负反馈控制的核心是要构造一个压力比较器。 力信号的比较最容易实现。力信号的比较最容易实现。2021/6/1630负反馈部分F指F指开环调压回路开环调压回路PLPLA2021/6/1631不要形成正反馈！ 压力通过微型测量油缸测量反馈

14、指令力通过调压弹簧产生 2021/6/1632QLfCL2021/6/16332021/6/1634三、三、三、三、 二级（二级（二级（二级（ 先导）压力控制先导）压力控制先导）压力控制先导）压力控制 直动型压力控制中，由力比较器直接驱动主控制直动型压力控制中，由力比较器直接驱动主控制阀芯，驱动力远小于弹簧力，因此驱动能力十分有限。阀芯，驱动力远小于弹簧力，因此驱动能力十分有限。这种控制方式导致主阀芯不能做得太大，不适合用于这种控制方式导致主阀芯不能做得太大，不适合用于高压大流量系统中。高压大流量系统中。 所所谓谓先先导导型型压压力力控控制制，是是指指控控制制系系统统中中有有大大、小小两两个个

15、阀阀芯芯，小小阀阀芯芯为为先先导导阀阀芯芯，大大阀阀芯芯为为主主阀阀芯芯，并相应形成先导级和主级两个压力调节回路。并相应形成先导级和主级两个压力调节回路。 在高压大流量系统中一般应采用先导控制在高压大流量系统中一般应采用先导控制。 2021/6/16352021/6/16362021/6/16372021/6/1638半桥式先导控制部分图图6.4图图6.6主阀的指令信号 主阀的反馈压力 导阀比较：导阀比较：主阀比较：主阀比较：主级为并联溢流式压力负反馈控制 2021/6/1639半桥式先导控制部分主阀的指令信号 主阀的反馈压力 导阀比较：导阀比较：主阀比较：主阀比较：主级为串联减压式压力负反馈

16、控制 2021/6/1640 先导型溢流阀的主要特点：由主阀芯负责控制系由主阀芯负责控制系统的压力统的压力，先导级负责向主阀提供指令力先导级负责向主阀提供指令力，作用在主阀芯上的主油路液压力与先导级所输出的“指令压力”相平衡。2021/6/1641阀阀口口主级测压面主级测压面主级指令主级指令导导阀阀比比较较主阀比较主阀比较：半桥式先导控制部分2021/6/1642主级测压面主级测压面主级指令主级指令阀阀口口黑三角代表黑三角代表先导型液压控制先导型液压控制2021/6/1643安全阀安全阀先导比例阀先导比例阀 电液比例电液比例电液比例电液比例溢流阀溢流阀2021/6/1644先导式减压阀原理图先

17、导式减压阀原理图主级测压面主级测压面主级指令主级指令半桥式先导控制部分主阀比较主阀比较：导阀比较导阀比较2021/6/1645直动型溢流阀与符号的对应关系 减压阀符号阀阀口口阀口阀口测压孔测压孔测压面测压面测压面测压面2021/6/16465.6 流量负反馈流量负反馈 负负载载变变化化引引起起的的流流量量波波动动可可以以通通过过流流量量负负反反馈馈来来加加以以控控制制。与与压压力力负负反反馈馈一一样样，流流量量负负反反馈馈控控制制的的核核心心是是要要构构造造一一个个流流量量比比较较器器和和流流量量测测量量传传感感器器。流流量量阀阀的的流流量量测测量量方方法法主主要要有有“压压差差法法”和和“位

18、移法位移法”两种。两种。 2021/6/1647一、一、一、一、流量的流量的流量的流量的“ “压差法压差法压差法压差法” ”测量测量测量测量 在主油路中串联一个节流面积A0已调定的液阻液阻RQ作为流作为流量一次传感器量一次传感器，其压力差 Pq 代表流量QL；Q流量传感器流量传感器RQ流量调节阀口流量调节阀口Rx（1）流量流量测量原理测量原理2021/6/1648Q流量传感器流量传感器RQ流量调节阀口流量调节阀口Rx 再设置一个作为流量二次传感的测压油缸再设置一个作为流量二次传感的测压油缸A，将一次传感器输出的压差PQ引入该测压油缸A的两腔，即可将流量转化成与之相关的活塞推力FQ，FQ即为反馈

19、信号。液阻RQ和压差测量缸A一起构成“压差法”流量传感器。2021/6/1649 与压力负反馈相类似，可用弹簧预压力F指作为指令信号，并与流量传感器的反馈力FQ共同作用在力比较器上，构成“流量-压差-力负反馈”，利用比较信号驱动流量调节器阀芯（液阻Rx），最终达到流量自动稳定控制之目的。 Q流量传感器流量传感器RQ流量调节阀口流量调节阀口Rx代表流量大小的代表流量大小的压差力指令力2021/6/1650Q流量传感器流量传感器RQ流量调节阀口流量调节阀口Rx流量大小流量大小（压差力）指令力2021/6/1651流量传感器流量传感器RQ流量调节阀口流量调节阀口Rx代表流量大小的压差力指令力 所谓“

20、压力源串联减压式调节”是指系统采用压力源供油，流量调节阀口Rx与负载Z相串联，此时阀口Rx称为减压阀口。2021/6/16522021/6/1653图图 7.8 7.82021/6/1654 与与“压差法压差法”相反，本方法是在主油路中串联一个压相反，本方法是在主油路中串联一个压差差P PQ Q基本恒定，但节流面积基本恒定，但节流面积A A0 0可变的节流口可变的节流口R RQ Q作为流量的一作为流量的一次传感器。因传感器的压差恒定，故液阻次传感器。因传感器的压差恒定，故液阻R RQ Q及传感器阀芯及传感器阀芯位移位移x xQ Q将随负载流量将随负载流量Q QL L而变化。而变化。二、二、二、

21、二、流量的流量的流量的流量的“ “位移法位移法位移法位移法” ”测量测量测量测量根据节流口流量公式，有：根据节流口流量公式，有：2021/6/1655流量的流量的流量的流量的“ “位移法位移法位移法位移法” ”测量测量测量测量 通过定压差的可变液阻RQ和位移测量弹簧一起构成了具有“流量-位移-力负反馈”的所谓“位移法”流量传感器。 为了将一次传感器的位移信号转换成便于比较的力信号，再设置一个传感弹簧再设置一个传感弹簧K KQ Q作为位移作为位移- -力转换的二次传力转换的二次传感器感器，流量QL转换成弹簧力FQ。2021/6/1656QL通过弹簧油缸使压差基本恒定传感器的开口（位移x）与流量Q成比例通过另一弹簧将位移转化为力流量-位移 传感器2021/6/1657流量的流量的“位移法位移法”测量与反馈测量与反馈 通过弹簧将位移转化为反馈力流量一次传感器流量调节主阀口比例电磁铁产生流量指令先导阀2021/6/16582021/6/1659 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！