第7講-電液伺服閥課件

1、2022/7/17 電液伺服閥的特性分析、性能指標與選擇方法電液伺服閥是電液控制系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換與放大元件，將功率很小的電信號放大并轉(zhuǎn)換成液壓功率輸出。組成：電機械轉(zhuǎn)換元件（力矩馬達、電磁鐵或伺服電機等）+液壓放大器（單級，雙級或三級）分類：見表2.1。位置檢測型- 力反饋型電液伺服閥，直接位置反饋型電液伺服閥，閥芯位移反饋型電液伺服閥壓力反饋型- 壓力閥負載流量反饋型-流量閥單級閥：一般流量小于20 L/min雙級閥：流量介于20 L/min 200 L/min三級閥：流量在200L/min400L/min2022/7/27電液伺服閥的特性分析、性能指標與選擇方法本節(jié)主要內(nèi)容幾種常見電液伺服閥

2、的結(jié)構(gòu)與工作原理特性分析及性能指標選擇與使用2022/7/37.1 結(jié)構(gòu)與工作原理共性特征：電-機械轉(zhuǎn)換元件+液壓放大器 多級閥中的液壓放大器一般采用噴嘴擋板閥作前置級，滑閥作功率級，電機械轉(zhuǎn)換元件為力矩馬達。1 力反饋型電液伺服閥 力反饋桿以位置力反饋的方式檢測閥芯位移，在力矩馬達處通過力矩平衡方式綜合。2022/7/47.1 結(jié)構(gòu)與工作原理特點：動態(tài)特性好，體積小缺點：對油清潔度要求高，彈簧管壽命有限，加工制造難度大電機械轉(zhuǎn)換器雙噴嘴擋板液壓放大器滑閥式液壓放大器2022/7/5力反饋電液伺服閥示意圖2022/7/67.1 結(jié)構(gòu)與工作原理力反饋電液伺服閥的力反饋原理自由位置實際位置閥芯位移

3、力反饋原理：以力反饋的方式實現(xiàn)對閥芯位移的檢測2022/7/7力矩表達式以下通過簡化的靜態(tài)分析，說明主滑閥的閥芯位移量是和力矩馬達線圈電流成比例的。根據(jù)力矩馬達的電磁力矩分析（詳見本書3.2.2節(jié)），力矩馬達的電磁轉(zhuǎn)矩Td為Td=Kti+Km (2-120) 式中：Kt為力矩馬達的力矩系數(shù)；i為力矩馬達線圈中的電流； Km為力矩馬達的電磁彈簧系數(shù)；為力矩馬達銜鐵的偏轉(zhuǎn)角。 說明力矩馬達的電磁力矩和輸入電流i以及偏轉(zhuǎn)角成比例。主閥作用于反饋桿的力和力矩分別為(2-121) 式中：pv1,pv2為主滑閥兩端的壓力；Av為主滑閥的端面面積；r為噴嘴中心到支點的距離；b為主滑閥中心到噴嘴中心的距離。噴

4、嘴作用于擋板的力矩近似為(2-122) : 式中，AN為噴嘴孔面積。2022/7/8閥芯位移量與電流成比例彈簧管對力矩馬達的反力矩為 Ts=Ks(2-123) 式中，Ks為彈簧管的抗扭轉(zhuǎn)剛度。而Ks由作用在力矩馬達銜鐵上的力矩平衡得到(2-124)考慮到偏轉(zhuǎn)角很小，故可得近似關(guān)系式為(2-125) 上式說明，閥芯位移量與電流成比例，空載流量也與電流成比例。C12022/7/97.1 結(jié)構(gòu)與工作原理2 電反饋式大流量工業(yè)伺服閥結(jié)構(gòu)與伺服閥相似，但公差放寬，流量大，響應(yīng)速度較低。一般為三級閥，主級帶閥芯位移反饋。2022/7/107.1 結(jié)構(gòu)與工作原理3 直接位置式反饋電液伺服閥無彈簧管和反饋桿，

5、力矩馬達直接驅(qū)動擋板，兩個噴嘴直接安裝在二級閥的閥芯上，形成直接位置反饋，電流與閥芯位移成正比。這種閥結(jié)構(gòu)雖然簡單，但調(diào)試比較困難。2022/7/117.1 結(jié)構(gòu)與工作原理4 動圈式電液伺服閥 動圈式電氣機械轉(zhuǎn)換器 小滑閥與二級閥之間形成可變節(jié)流口，兩個可變節(jié)流口與兩個固定節(jié)流孔形成雙B橋液壓放大器。直接位置反饋。該閥對加工要求低，耐污染，但頻寬低。閥的頻寬一般在50Hz以下，用于工業(yè)場合。 2022/7/127.1 結(jié)構(gòu)與工作原理 5固定節(jié)流孔3固定節(jié)流孔2022/7/137.2 特性分析與性能指標1 靜態(tài)性能 （1）負載流量特性曲線負載壓力，效率圖中，黑線的電流大于藍色線的電流 i2i1i

6、2i12022/7/147.2 特性分析與性能指標1 靜態(tài)性能 （2）空載流量特性曲線伺服閥的必做測試項目。指負載壓力為零時，負載流量與線圈電流之間作一完整循環(huán)的連續(xù)曲線。從該曲線上可以求出流量增益、不對稱度、非線性度、滯環(huán)等性能指標。 2022/7/157.2 特性分析與性能指標1 靜態(tài)性能 （3）壓力特性曲線 切斷負載時，閥的負載壓力隨線圈電流在一個完整循環(huán)內(nèi)的連續(xù)變化曲線。從該曲線上可以確定壓力增益指標。（4）分辨率（5）零偏（6）零漂（7）零位泄漏 2022/7/167.2 特性分析與性能指標1 靜態(tài)性能 2022/7/177.2 特性分析與性能指標2 動態(tài)性能 階躍特性：注意與供油壓

7、力有關(guān) 頻率特性：注意與輸入電流的幅值有關(guān)這主要是由于伺服閥嚴格講是非線性元件，只在電流小范圍變化時，可以近似看作線性元件。 2022/7/187.2 特性分析與性能指標2 動態(tài)性能 2022/7/197.2 特性分析與性能指標3 傳遞函數(shù) 視伺服閥的頻寬與整個控制系統(tǒng)頻寬的數(shù)值關(guān)系，伺服閥可以分別看作比例環(huán)節(jié)、一階環(huán)節(jié)和二階環(huán)節(jié)。（1）如果伺服閥的頻寬遠大于（5倍以上）系統(tǒng)頻寬，則（2）如果伺服閥的頻寬接近系統(tǒng)頻寬的三到五倍，則2022/7/207.2 特性分析與性能指標3 傳遞函數(shù) （3）如果伺服閥的頻寬和系統(tǒng)頻寬接近，則 2022/7/217.3 選擇和使用一般工業(yè)場合 2022/7/227.3 選擇和使用 航空航天場合2022/