电液伺服阀介绍
电液伺服阀工作原理_电液伺服阀技术参数
电液伺服阀工作原理_电液伺服阀技术参数嘿，朋友们！今天咱们来唠唠电液伺服阀这个超酷的玩意儿。
你要是搞机械或者液压方面的工作，那肯定对它不陌生。
要是不太了解呢，也没关系，听我一一道来，保证你会觉得这东西特别有趣。
先来说说电液伺服阀的工作原理吧。
想象一下，电液伺服阀就像是一个超级智能的交通指挥官。
它有两个主要的输入信号，一个是电信号，就好比是交通指挥中心发来的指令；另一个是液压油，这就像是路上的车辆。
电信号一过来，就像指挥中心下达了特定的命令，比如说要让哪条路的车流量增大或者减小。
这个电信号作用在电液伺服阀内部的电磁部分。
这电磁部分就像是一个魔法棒，它能把电信号转化为机械运动。
你看啊，电磁力根据电信号的大小和方向，推动一个小阀芯或者挡板之类的部件。
这就好比魔法棒一挥，小木偶就开始动起来了。
这个小阀芯或者挡板的移动可不得了，它直接影响着液压油的流向和流量。
就像交通指挥官改变了路口的信号灯和道路的通行规则，液压油就得按照新的规则流动。
液压油通过电液伺服阀内部精心设计的通道，这些通道就像城市里规划好的道路一样，有进有出。
当阀芯或者挡板改变位置的时候，液压油通往不同的出口，从而驱动外部的液压执行机构，像液压缸或者液压马达。
这就像车辆根据新的交通规则到达不同的目的地，去完成各种各样的工作，比如举起一个很重的物体或者转动一个大轮子。
再说说电液伺服阀的技术参数，这可都是它的“身份证”信息呢。
其中一个重要的参数就是额定流量。
这额定流量就像一个人的饭量一样，告诉我们这个电液伺服阀在正常工作情况下能够允许通过多少液压油。
如果超过了这个额定流量，就好比一个人吃太多撑着了，电液伺服阀可能就会出问题，工作就不正常了。
还有一个参数叫响应频率。
这个怎么理解呢？就好比一个运动员的反应速度。
如果响应频率高，那就意味着电液伺服阀能够快速地根据电信号做出反应，就像一个反应超快的运动员，能迅速改变液压油的流动状态。
相反，如果响应频率低，那就像一个反应迟钝的人，在需要快速动作的时候就跟不上节奏了。
电液伺服阀论述
电液伺服阀论述1.概述电液伺服阀是电液伺服系统中的核心元件。
它既是电液转换元件，又是功率放大元件。
在系统中将输入的小功率电信号转换为大功率的液压能（压力与能量）输出，其性能对系统特性影响很大。
电液伺服阀在电厂中被广泛使用，伺服阀是电液伺服控制系统中的重要控制元件，在系统中起着电液转换和功率放大作用。
电液伺服阀的性能和可靠性将直接影响系统的性能和安全，是电液伺服控制系统中引人瞩目的关键元件。
20 世纪70 年代以来，国内开始了对电液伺服系统的研究和应用。
近年来，随着国内机械工业的高速发展，对于高精度金属成型装备的需求大大增加，大规格电液伺服系统在锻压机械、轧钢机械、折弯机中的应用越来越广泛。
而电液伺服阀的发展可以追溯到二战末期，1940 年前后，在飞机上最早出现了电液伺服控制系统。
电液伺服阀将输入的小功率电信号转换为大功率液压输出形式( 压力和流量) ，具有控制精度高和响应速度快的特点。
电液伺服阀结构精密，对油液介质要求高，价格昂贵。
典型结构有喷嘴挡板式和射流管式，喷嘴挡板式动态响应快，灵敏度高，但是零位泄漏量大，喷嘴易堵塞。
与喷嘴挡板式电液伺服阀相比，射流管式电液伺服阀抗污染能力强，但是响应速度略慢。
为使电液伺服系统能够可靠并廉价地应用到实际工业生产中，20 世纪60 年代末，出现了电液比例阀。
电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。
后来又经过了一系列的发展，20 世纪末，伺服技术与比例技术相结合，伺服比例阀应运而生。
与电液伺服阀相比，电液比例阀抗污染能力强，成本低，但是其直线性和响应速度均不及电液伺服阀。
电液伺服阀和电液比例阀有其独有的特点和优势，但也因其自身结构特点的原因，有一些先天的劣势。
特别是当要求输出的液压功率较大，而电－机械转换元件输出功率较小，无法直接驱动功率级主阀时，需要增加液压先导级，无疑使阀的结构更加复杂，稳定性降低。
(2-2)电液伺服阀
伺服阀的选用方式
按精度要求选用
按用途选用
按控制形式选用
按控制形式选用
①
位置伺服系统
②
压力或力控制伺服系统
③
速度控制伺服系统
计算
根据负载参数或轨迹求出最大负载功率、力矩 或力 由最大负载计算负载压力及所需流量 计算供油压力 求伺服阀输出流量QL 计算阀压降Pv 根据QL和Pv选择伺服阀
对伺服放大器的要求：
具有深度电流负反馈的放大器
放大器要带有限流功能
输出调零电位器
有时还带有颤振信号发生电路
输出端不要有过大的旁路电容或泄漏电容
8、伺服阀选用
电液伺服阀是电气一液压伺服系统中关键的精密控 制元件，选用时主要考虑以下因素： 可靠性第一 满足工作条件 价格合理 工作液、油源 电气性能和放大器 安装结构、重量、外型尺寸
1) 一般认为一个简单的液压系统由油 箱（A）、电动机（B）、泵（C）、 溢流阀（D）、过滤器（E）、流量控 制阀（F）、方向控制阀（G）、和油 缸（H）组成。
H
G
2) 油缸的运动是由流量控 制阀（确定运动的速度） 和方向控制阀（油缸运动 的方向）控制。
F
E
D
C
B
A
当电磁阀得电时，油缸活塞将伸出和 回缩,其速度由流量控制阀确定，而电 磁阀不具有控制速度的能力。
双喷嘴挡板力反馈式电液流量伺服阀
直接反馈两级滑阀式电液流量伺服阀
射流管式两级电液伺服阀
弹簧对中式两级电液伺服阀
偏转射流板式两级电液伺服阀
伺服阀的分类及特点
伺服阀的分类及特点伺服阀（Servo Valve）是一种控制系统中常用的液压元件，主要用于精密液压传动系统中的流量和压力的精确控制。
它通过调节液压油的流量和压力，实现精确的位置、速度和力的控制，广泛应用于飞机、船舶、汽车、机床等领域。
伺服阀根据工作原理和结构特点的不同，可以分为两种主要类型：液动伺服阀和电液伺服阀。
液动伺服阀是一种传统的液压元件，主要由阀芯、阀座、油室、压力补偿以及电控元件等部分组成。
它的工作原理是通过调节阀芯与阀座之间的间隙，以控制液压油的流量和压力，从而实现相应的运动控制。
液动伺服阀具有以下特点：1. 高精度控制：液动伺服阀能够提供高精度的位置、速度和力的控制，其控制精度可以达到微米级，适用于对位置和速度要求较高的应用。
2. 快速响应：液动伺服阀具有快速的动态响应特性，能够实现高频率的控制，适用于对快速响应的系统要求。
3. 大功率输出：液动伺服阀具有较大的功率输出能力，能够承载较大的负载，适用于一些高功率的应用。
不过，液动伺服阀也存在一些局限性，如无法实现非线性控制和需要较为复杂的电控系统等。
与液动伺服阀相比，电液伺服阀是近年来液压技术发展的新型伺服阀。
电液伺服阀集成了传统液动伺服阀的液压元素和电控元素，并通过电磁比例机构实现对液压油流量的精确调节。
电液伺服阀具有以下特点：1. 高精度控制：电液伺服阀的控制精度高，可以实现微米级的位置和速度控制，适用于对精度要求较高的任务。
2. 简化结构：电液伺服阀将电控元件和液压元件集成在一起，结构相对简化，安装和维护较为方便。
3. 高性能：电液伺服阀具有良好的动态性能和稳定性能，在高速、高负载、高频率的运动控制中表现出色。
4. 非线性控制：相比液动伺服阀，电液伺服阀可以更加精确地实现非线性控制，适用于一些复杂的运动控制任务。
然而，电液伺服阀也存在一些缺点，如价格较高、电磁比例机构的灵敏度较低等。
总的来说，液动伺服阀适用于对功率输出和负载能力要求较高的应用，而电液伺服阀适用于对精度和动态性能要求较高的应用。
液压伺服控制(电液伺服阀)课件
图6.2用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
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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。
滑阀、单（双）喷嘴挡板阀、射流管阀、偏转板射流阀
滑阀： 优点：流量增益和压力增益高，对油液清洁度要求低 缺点：结构工艺复杂、阀芯受力大、阀分辨率低、滞环大、响应慢
喷嘴挡板阀：单喷嘴特性不好很少用，多为双喷嘴 优点：压力灵敏度高、线性好、零漂小、需输入功率小、动态响应 快 缺点：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，使功率级滑阀具有
图6.2用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
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由于力矩马达直接控制液压放大元件，所以在结构安装上，力矩马 达必须与液压放大元件紧连在一起而形成一个整体。
液压放大元件中充满着油液，因弹簧管与液压放大元件间有密封圈 隔开，与衔铁也是，紧密固接的，这样，液压放大元件中的油液就不会 渗漏到力矩马达中去。力矩马达不是浸泡在油液中的，故称干式。
“失效对中”能力 缺点：特性不易预测、动态响应慢、低温特性差
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3、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、负载流量反馈流量控制伺服阀：输出流量与输入电流成正比 负载压力反馈压力控制伺服阀：输出压力与输入电流成正比
滑阀位置反馈的两级伺服阀：最常用。 根据功率级滑阀位移反馈到放大器的形式可分为：
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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
第2讲电液伺服阀工作原理与组成
• 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、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。
（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
用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
永磁动铁式力矩马达
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。
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
电液伺服阀知识讲解，电液伺服阀组成和工作原理
电液伺服阀知识讲解，电液伺服阀组成和工作原理第1章电液伺服阀概论电液伺服阀是电液伺服控制系统中的重要控制元件，在系统中起电液转换和功率放大作用。
具体地说，系统工作时它直接接收系统传递来的电信号，并把电信号转换成具有相应极性的、成比例的、能够控制电液伺服阀的负载流量或负载压力的信号，从而使系统输出较大的液压功率，用以驱动相应的执行机构。
电液伺服阀的性能和可靠性将直接影响系统的性能和可靠性，是电液伺服控制系统中引人注目的关键元件。
由于系统服务对象和使用环境各式各样，相应地为系统服务的电液伺服阀型号、结构、性能也多种多样。
它们有个性，也有共性。
本章将对常见电液伺服阀的结构原理、组成、分类及有关特点作简要介绍。
1.1电液伺服阀组成电液伺服阀本身是一个闭环控制系统，一般由下列部分组成：（1）电－机转换部分；（2）机－液转换和功率放大部分；（3）反馈部分；（4）电控器部分。
大部分伺服阀仅由前三部分组成，只有电反馈伺服阀才含有电控器部分。
1. 电－机转换部分电－机转换部分的工作原理是把输入电信号的电能通过特定设计的元件转换成机械运动的机械能，由此机械能进而驱动液压放大器的控制元件，使之转换成液压能。
将电能转换为机械能的元件，人们通常称为力矩马达（输出为转角）或力马达（输出为位移）。
力矩马达和力马达有动铁式和动圈式两种结构。
常用的典型结构示于图1.1中。
图1.1（a）为永磁桥式动铁式力矩马达。
它结构紧凑体积小，固有频率高；但是输出转角线性范围窄；适用于驱动喷嘴挡板液压放大器的挡板，射流管液压放大器的射流管或偏转射流管的偏转板。
图1.1（b）为高能永磁动铁式直线力马达。
它体积大，加工工艺性好；驱动力大、行程较大；固有频率较低，约≤300Hz，适用于直接驱动功率级滑阀。
图1.1（c）为永磁动圈式力马达，它又有内磁型和外磁型两种结构形式。
图1.1（d）为激磁动圈式力马达。
它们的共同特点是体积大、加工工艺性好；但是同样的体积下输出力小；机械支撑弹簧的刚度通常不是很大，在同样的惯性下，动圈组件固有频率低；为提高固有频率，可增加支撑刚度及激磁和控制线圈功率，但尺寸大，功耗大。
电液伺服阀的组成
电液伺服阀的组成
电液伺服阀是一种电动液压控制元件，由电磁铁、阀芯、阀体、弹簧等部件组成。
其主要作用是将电信号转换成液压信号，实现对液压执行机构的控制。
电磁铁是电液伺服阀的主要驱动部件，其内部通过电流产生磁场来控制阀芯的运动。
阀芯是电液伺服阀的核心部件，其运动决定了液压油流的通断和流量大小。
阀体则是阀芯的容器，通过不同的通道连接液压油路，实现不同的控制功能。
弹簧则是用来平衡阀芯和电磁铁之间的力量，维持阀芯的初始位置。
除了以上几个主要部件外，电液伺服阀还包括密封件、连杆、防护罩等辅助部件。
密封件用于防止液压油泄漏，确保电液伺服阀的正常运行；连杆用于连接电磁铁和阀芯，保证其运动的同步性；防护罩则是用来保护电磁铁和阀体，防止外界环境对其造成损坏。
总的来说，电液伺服阀是由多个部件组成的高精度控制元件，其质量和性能的稳定性对于液压系统的正常运行有着至关重要的作用。
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伺服阀阀套
• 为了使阀芯凸肩与油口精密配套 ，在阀体内安装阀套。
伺服阀阀芯
• 伺服阀阀芯安装在阀套内，与阀套 进行精密配合，伺服阀阀芯与阀套 采用零遮盖量。
伺服阀过滤器
• 在主阀体内，还应安装用于过 滤先导控制油液的过滤器
伺服阀先导级油液
• 阀体端盖用于通过从过滤器 至伺服阀先导级的控制油液
伺服阀技术参数
• 零遮盖伺服阀 • 最常用的阀口形式，适用于各种闭环控制系统 中。
伺服阀技术参数
• 正遮盖伺服阀 • 常用于零位无流量、开环控制伺服系统中。
伺服阀技术参数
• 负遮盖伺服阀 • 适用于高精度闭环压力和力调节伺服控制系统 中。
伺服阀技术参数
• 分辨率 • 分辨率指的是：为使输出流量在某 个方向产生一个可检测的变化，所 需加上的同方向电信号变化量。前 者一度曾有停顿现象发生，克服这 一现象需在同一方向施加的最小电 信号变化率，分辨率用额定电流的 %表示
伺服阀结构
伺服阀结构
特点
采用双线圈、四气隙、对称式干 式力矩马达 两级液压放大器结构 前置级为无摩擦的双喷嘴挡板阀 阀芯驱动力大 阀芯对称式设计 动态响应性能高，频率响应:300Hz 结构坚固，使用寿命长 压力高：315bar 高分辨率，低滞环 可更换的控制油过滤器
伺服阀阀体
伺服阀结构从阀体开始
伺服阀技术参数
• 压力增益 • 为了能够驱动控制进行校正，需 要一个相应的力。因此，输出压 力随输入信号的变化特征就显得 十分重要，这一变化特性用压力 特性曲线来表示
伺服阀技术参数
• 阀芯遮盖量 • 主阀芯的四个控制边对称布置，这样可以 选择正遮盖、负遮盖和零遮盖。正遮盖零 区曲线平坦，零位无流量，压力增益高； 负遮盖零区曲线很陡（流量增益可达200% ），零位流量较大，压力增益小。
伺服阀工作原理
• 从而引起主阀芯移 动，伺服阀有流量 输出，随着主阀芯 的移动，当两个控 制腔中的压力相等 时，挡板又处于中 间位置，这是主阀 芯停止移动。
伺服阀技术参数
• 流量增益： • 阀套开有矩形通流窗口，它与主阀芯构 成控制阀口，此控制阀口开口的大小由 输入电流值来决确定，流量增益（单位 阀芯位移对应的流量）由该矩形窗口宽 度决定。在输入电流100%，阀压降70bar 时，流经阀的流量是一个确定值，在此 情况下，若进一步增大流量增益，将使 阀体通流饱和马达中，安 装有环绕在衔铁四 周的永久磁铁磁轭
伺服阀工作原理
• 在力矩马达线圈中 输入电流会激励磁 衔铁，应引起衔铁 倾斜，衔铁倾斜方 向由电流的极性来 确定（正或负）， 倾斜程度则取决于 电流大小
伺服阀工作原理
• 衔铁倾斜会使挡板 更靠近一个喷嘴， 而远离另一个喷嘴 ； • 这样就会使主阀芯 两端控制腔中压力 产生压差。
伺服阀工作原理
• 输入一电流指令信号给力矩马达的线将会产生电磁力作用于衔 铁的两端，衔铁因此而带动弹簧管内的挡板偏转。而挡板的偏 转将减小某个喷嘴的流量，进而改变了与此喷嘴相通的阀芯一 侧的压力，推动主阀芯向一边移动。 • 阀芯的位移打开了供油口与一个控制油口的通道，沟通了另一 个控制油口与回油口之间的通道。同时阀芯的位移也对弹簧杆 产生一个作用力，此作用力形成了对衔铁挡板组件的回复力矩 ，当此回复力矩与由力矩马达的电磁力作用在衔铁挡板处的力 矩相平衡时，挡板回到零位，主阀芯保持在这一平衡状态的开 启位置，直到输入的给定信号发生改变。 • 总之：阀芯的位移与输入的电流信号大小成正比，在恒定的阀 压降下，流过阀的负载流量与阀芯位移成正比。
伺服阀技术参数
• 反向回差（滞环） • 反向回差是指为使流量发生反向变 化所必须输入的电信号变化量，用 额定电流的%表示，前者一度曾有 停顿现象发生，克服这一现象需在 相反方向施加的最小电信号变化率 ，此时输入电流信号使一个控制点 朝着相反方向变化而得到调整。
伺服阀技术参数
• 伺服阀动态特性 • 驱动系统的固有频率及由此产生 的总增益，决定了改系统的条件 精度。而驱动系统的固有频率， 则取决于伺服阀的动态特性。 • 伺服阀的响应信号（流量）亦为 正弦信号，但其幅值和相位均为 激励信号存在偏差。 • 随着频率的增大，输出幅度越来 越小，阀芯运动与输入信号的相 位滞后也越来越大。
伺服阀技术参数
• 频率响应曲线（波德图） • 频率、相位与幅值之间的关系，可 以用波德图来表描述。 • -3dB处的频率表示，在该频率上阀 的输出流量比输入信号低-3dB，相 应地幅值比为0.707，该特征值为幅 频特性曲线的一个点。 • -90°频率在相频特性上指出一个工 作点，在该点输出信号滞后于输入 信号90°
伺服阀技术参数
• 电气特性 • 伺服阀力矩马达为双线圈，可实现冗余设计。其接线可由三种 接线方式：并联、串联和单个线圈。当线圈串联连接时，其额 定电流值是并联连接或单线圈工作时额定电流值的一半
电液伺服阀介绍
伺服阀概述
• 伺服阀的功能：将输入至系统的小功率控制电信号 转变为阀芯的运动，而阀芯的运动又去控制流向液 压执行元件的压力能（压力和流量），实现电液信 号的转换和放大以及对液压执行元件的精确控制。 伺服阀是电液伺服系统的核心元件。 • 伺服阀的特点：伺服阀有机地结合了精密机械、电 子技术和液压技术；具有控制精度高、响应快、体 积小、结构紧凑、功率放大系数高、直线度好、死 区小、灵敏度高、动态性能高等特点。已广泛应用 于各种液压伺服系统中。
伺服阀喷嘴模块
伺服阀喷嘴
• 伺服阀先导级含有两个对称喷嘴
伺服阀力矩马达
• 喷嘴和力矩马达 ，弹簧管内的挡 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
伺服阀工作原理
• 当伺服阀失电时， 挡板位于两个喷嘴 中间，所以主阀芯 两个控制腔中的压 力是相等的，主阀 芯也是位于中位。