伺服阀工作原理
伺服阀相关知识介绍

伺服阀相关知识介绍伺服阀是一种常用的控制元件,主要用于控制液压系统中液压执行器(如液压缸、液压马达)的运动速度和位置。
它采用传感器检测执行器位置或压力信号,并通过比较与设定值的差异来控制阀门的开闭,以实现对执行器的精确控制。
伺服阀具有响应速度快、控制精度高的特点,广泛应用于液压系统中要求动作灵敏、位置准确的情况,如工业机械、航空航天、冶金等领域。
伺服阀的基本结构包括主阀和控制阀两个部分。
主阀是伺服阀的核心部件,它根据控制信号控制阀芯的位置,从而控制流体的流动。
控制阀是用来控制主阀阀芯位置的部件,它通过传感器接收反馈信号,并根据设定值和传感器信号的差值来调整主阀的位置。
伺服阀的工作原理主要是依靠电磁力和液压力的作用。
当控制阀接收到传感器的反馈信号后,根据设定值和反馈信号的差值来调整主阀的位置。
当控制阀开启时,液压流体通过控制阀进入主阀,根据主阀芯位置的不同,液压流体可以分别流入执行器的两个腔室,从而实现执行器的运动。
当反馈信号与设定值一致时,控制阀会使主阀保持在当前位置,停止液压流体的流动。
伺服阀的主要特点有以下几点:1. 高精度控制:伺服阀能够实现对执行器速度和位置的精确控制,控制精度高达0.01mm。
2.快速响应:伺服阀具有快速的响应速度,可以在毫秒级的时间内完成对执行器的控制。
3.高可靠性:伺服阀采用先进的液压控制技术和材料,具有高可靠性和长寿命。
4.多功能:伺服阀可以实现多种控制模式,如位置控制、速度控制、力控制等。
5.节能环保:伺服阀采用先进的液压控制技术和能量回收技术,能够降低能耗并减少环境污染。
伺服阀在工业自动化领域有广泛的应用。
例如,在机床中,伺服阀可以实现对主轴的速度和位置控制,确保加工工件的精度和质量。
在液压系统中,伺服阀可以实现对液压缸的位置和速度控制,用于实现机械手臂、输送带等设备的自动化控制。
在航空航天领域,伺服阀可以实现对飞机起落架的伸缩和停留控制,确保飞机的安全起降。
伺服换向阀工作原理

伺服换向阀工作原理伺服换向阀(也称为伺服阀)是一种用于控制液压或气动系统中液体或气体流向的装置。
它采用电磁线圈产生的磁场来控制阀芯的运动,从而实现流体的换向操作。
本文将从伺服换向阀的工作原理、组成结构以及应用领域等方面进行介绍。
伺服换向阀的工作原理主要依靠电磁力和机械力的相互作用。
其基本结构由阀体、阀芯、电磁线圈和弹簧等组成。
当电磁线圈通电时,产生的磁场会使阀芯受到电磁力的作用,从而改变阀芯的位置。
当电磁线圈断电时,弹簧力会使阀芯恢复原位。
通过控制电磁线圈的通断状态,可以实现阀芯的运动,进而控制流体的流向。
伺服换向阀可以实现单向流动或双向流动的控制。
在单向流动的情况下,通过改变阀芯的位置,使流体从一个进口进入阀体,然后从另一个出口流出。
在双向流动的情况下,通过改变阀芯的位置,使流体从一个进口进入阀体,然后可以选择从两个出口中的任意一个流出。
通过控制阀芯的运动,可以实现流体的换向,从而控制液压或气动系统中的流量和流向。
伺服换向阀具有换向灵敏、反应迅速、可靠性高等优点。
其工作原理简单,结构紧凑,体积小巧,重量轻。
它可以通过改变电磁线圈的电流或电压来调节阀芯的运动,实现对流体流向的精确控制。
此外,伺服换向阀还具有耐高压、耐腐蚀、耐磨损等特点,适用于各种恶劣工况下的应用。
伺服换向阀在液压和气动系统中有着广泛的应用。
在液压系统中,它常被用于控制液压缸的运动方向,实现机械的运动控制。
例如,在工程机械中,伺服换向阀可以用于控制挖掘机臂杆的升降和伸缩;在农机械中,伺服换向阀可以用于控制收割机刀片的开合。
在气动系统中,伺服换向阀可以用于控制气动执行器的运动方向,实现自动化生产。
例如,在汽车制造中,伺服换向阀可以用于控制汽车座椅的调节和折叠。
伺服换向阀是一种用于控制液压或气动系统中流体流向的装置。
它通过电磁力和机械力的相互作用,实现阀芯的运动,从而控制流体的换向。
伺服换向阀具有换向灵敏、反应迅速、可靠性高等优点,广泛应用于液压和气动系统中。
伺服阀的工作原理及应用

伺服阀的工作原理及应用伺服阀是一种利用电磁力来控制液压流量的装置,广泛应用于机械工程、航空航天、汽车工业以及其他液压系统中。
它通过调节流体流量来控制执行器的位置和速度,从而实现对系统的精确控制。
本文将介绍伺服阀的工作原理及其在各个领域的应用。
首先,让我们来了解伺服阀的工作原理。
伺服阀由阀芯、阀座、电磁铁以及定向阀组成。
当电磁铁通电时,产生的电磁力会使阀芯与阀座分离,从而打开流体通道。
通过改变电磁铁的通电状态,可以控制阀芯的位置,从而调节流体的流量。
伺服阀的工作原理与一个负反馈控制系统类似。
当执行器达到设定的位置或速度时,反馈信号将被传送回来,通过比较反馈信号与设定值,控制系统将相应地调整电磁铁的通电状态,使阀芯位置逐渐接近设定值。
这种闭环控制系统可以实现高度精确的位置和速度控制。
接下来,我们来看一下伺服阀的应用领域。
伺服阀被广泛应用于需要精确控制位置和速度的系统中。
在机械工程中,伺服阀被用于控制工业机械、机器人以及其他自动化设备。
例如,在自动化生产线上,伺服阀被用于控制机械臂的位置和运动速度,从而实现高效的生产。
在航空航天领域,伺服阀被用于控制飞机的液压系统。
它们能够精确地控制飞行器的操作和动力系统,包括起落架、襟翼和刹车系统。
由于伺服阀能够快速响应和高度精确的控制,它们在飞机的操纵系统中起到了至关重要的作用。
在汽车工业中,伺服阀被广泛应用于汽车刹车系统和液压悬挂系统。
伺服阀能够根据司机的踏板操作精确地控制刹车力度,从而提供安全和可靠的刹车体验。
在液压悬挂系统中,伺服阀能够实现对车身的主动控制,提供更平稳的行驶和更舒适的乘坐体验。
此外,伺服阀还被应用于医疗设备、舞台设备和工程机械等领域。
在医疗设备中,伺服阀被用于控制手术机器人的精确运动,提供高度精确的手术操作和治疗。
在舞台设备中,伺服阀被用于控制灯光和音响设备,实现精确的舞台效果。
在工程机械中,伺服阀被用于控制挖掘机、起重机和压力机等设备,提供高效、安全的工作。
液压伺服阀工作原理

液压伺服阀工作原理
液压伺服阀是一种常用的液压控制元件,其工作原理基于流体压力的调控和流量的控制。
液压伺服阀一般由阀体、阀芯、弹簧、电磁铁等部件组成。
液压伺服阀的工作原理如下:
1. 稳态工作原理:当液压伺服阀处于静止状态时,阀芯通过弹簧受力保持在初始位置。
此时,液压油从液压源通过入口进入阀体,然后经过通道分配至工作执行部件(例如液动缸)。
由于阀芯处于静止状态,液压油流通过阀芯时,阀芯上的孔口会在阀芯与阀体之间形成不同的通道连接情况,从而调节液压油的流量。
当液动缸达到预定的位置时,压力反馈装置感应到液压油压力的变化,并通过反馈信息传给电磁铁。
2. 动态工作原理:当液动缸需要调节位置时,电磁铁会收到反馈信息,并通过调节电磁铁的通电时间和通电强度来控制阀芯的运动。
电磁铁通电后,产生的磁场作用下,将阀芯向开口方向推动或拉动。
随着阀芯的运动,液压油通道的连接情况发生改变,从而调节液压油的流量和压力。
当液动缸达到预定的位置后,电磁铁停止通电,阀芯由弹簧力将其复位到初始位置,从而实现位置的调节和控制。
通过不断调节电磁铁的通电情况,液压伺服阀可以实现对液动缸位置的精确控制。
液压伺服阀的工作原理使其在工程机械、船舶、模具制造等液压系统中起到重要的作用。
伺服阀文档

伺服阀1. 引言伺服阀是一种常见的机械控制装置,用于控制流体系统中的流量和压力。
它可以实现精确的流体控制,从而满足各种工业设备和系统的需求。
本文将介绍伺服阀的工作原理、分类、应用和维护保养。
2. 工作原理伺服阀通过调节流体的通道大小来控制流量和压力。
它通常由阀芯、阀座和阀体组成。
当驱动器施加压力对阀芯进行控制时,阀芯会改变阀座和阀体之间的流体通道的大小,从而调节流量和压力。
伺服阀通常采用电动、液压或气动驱动器来控制阀芯的移动。
电动驱动器可以通过电动机控制阀芯的位置,液压驱动器可以通过液压缸驱动阀芯的移动,而气动驱动器则使用压缩空气来控制阀芯的位置。
3. 分类3.1 按驱动方式分类•电动伺服阀:通过电机驱动阀芯的移动,可以实现精确的流量和压力控制。
•液压伺服阀:通过液压缸的驱动来控制阀芯的移动,适用于高压、高流量的应用。
•气动伺服阀:使用压缩空气作为动力源,驱动阀芯的移动,广泛应用于气动系统中。
3.2 按控制模式分类•恒定流量伺服阀:可以调节流体的通道大小,使其流量保持恒定。
•恒压伺服阀:可以调节流体的通道大小,使其压力保持恒定。
•比例控制伺服阀:根据输入信号的大小,通过调节流体的通道大小,实现流量和压力的比例控制。
3.3 按工作原理分类•阀式伺服阀:通过阀芯和阀座的开关控制来实现流量和压力的调节。
•调压器式伺服阀:通过调压器来调节流体的压力,从而实现流量和压力的控制。
4. 应用伺服阀在各个工业领域中都有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:1.液压系统:伺服阀可以用于控制液压系统中的液压马达和液压缸的流量和压力,以实现精确的运动控制。
2.机床:伺服阀可用于控制机床中的液压刀架和切割工具的运动,实现高精度的切割操作。
3.汽车工业:伺服阀常用于汽车的转向系统中,以实现对转向轮的精确控制。
4.能源领域:伺服阀可以用于控制石油、天然气和水电等能源的输送和分配,确保能源系统的安全和稳定运行。
5. 维护保养为了保证伺服阀的正常工作和延长使用寿命,以下是一些常见的维护保养措施:•定期检查:定期检查伺服阀的工作状态,包括阀芯和阀座的磨损情况,以及阀体和密封件是否有漏油等现象。
伺服阀的原理

伺服阀的原理
伺服阀是一种用于控制液压系统中液压流量和压力的重要元件,其原理是通过
电磁力控制阀芯的位置,从而调节液压系统中的流量和压力。
伺服阀广泛应用于机械制造、航空航天、汽车工业等领域,其性能直接影响到整个液压系统的工作效率和稳定性。
伺服阀的工作原理主要包括阀芯位置控制、电磁力控制和反馈调节三个方面。
首先,阀芯位置控制。
伺服阀的阀芯是通过电磁力来控制其位置的,当电磁线
圈通电时,产生的磁场会使阀芯受到吸引力或排斥力,从而改变阀芯的位置,进而调节液压系统中的流量和压力。
其次,电磁力控制。
伺服阀的电磁线圈是通过外部控制器来控制的,控制器会
根据系统的需要发送相应的电流信号给电磁线圈,从而控制阀芯的位置。
这种方式能够实现对液压系统中流量和压力的精确控制,提高了系统的稳定性和响应速度。
最后,反馈调节。
伺服阀通常还配备有反馈传感器,用于实时监测阀芯的位置,并将实际位置信息反馈给控制器。
控制器通过比较实际位置和期望位置的差异,可以及时调整电磁线圈的电流信号,从而实现对液压系统的精确控制。
总的来说,伺服阀通过电磁力控制阀芯的位置,实现对液压系统中流量和压力
的精确调节。
其工作原理简单清晰,性能稳定可靠,因此在液压系统中得到了广泛的应用。
除了工作原理,伺服阀的性能参数、结构特点、安装调试等方面的内容也是我
们需要了解的。
只有全面了解伺服阀的原理和特性,才能更好地应用和维护液压系统,确保系统的正常运行和高效工作。
伺服阀工作原理动画

伺服阀工作原理动画
伺服阀是一种广泛应用于工业控制系统中的关键元件,它的工作原理对于实现精确控制和稳定运行至关重要。
为了更好地理解伺服阀的工作原理,我们可以通过动画的形式来进行详细的解析。
首先,让我们来看一下伺服阀的结构。
伺服阀通常由电磁铁、阀芯、阀座、阀体等部件组成。
当电磁铁通电时,会产生磁场,使阀芯移动,从而改变阀座的通道面积,控制介质的流量。
这样,伺服阀就能够根据控制信号来调节介质的流量,实现精确的控制。
接下来,让我们来看一下伺服阀的工作原理。
当控制信号输入到伺服阀时,电磁铁会受到激励,产生磁场,使阀芯移动。
阀芯的移动会改变阀座的通道面积,从而调节介质的流量。
当控制信号发生变化时,电磁铁会相应地调整磁场强度,使阀芯位置发生变化,从而实现对介质流量的精确控制。
通过动画的形式,我们可以清晰地看到伺服阀在工作过程中的各个部件是如何相互配合,以及控制信号是如何影响伺服阀的工作状态。
这不仅有助于我们更直观地理解伺服阀的工作原理,也有助于我们更深入地了解伺服阀在工业控制系统中的重要作用。
总的来说,伺服阀的工作原理是基于电磁铁产生的磁场来控制阀芯的位置,从而调节介质的流量。
通过动画的形式,我们可以更加直观地了解伺服阀在工作过程中的工作原理,这对于工程师和技术人员来说是非常有价值的。
希望通过本文的介绍,您能对伺服阀的工作原理有更深入的理解。
伺服阀工作原理

伺服阀工作原理
伺服阀是一种通过电信号来控制液压流量和压力的设备。
它由电磁力作用于阀芯来实现开启和关闭的控制。
伺服阀的工作原理如下:
1. 电磁线圈:伺服阀内部有一个电磁线圈,通过电流流过线圈来产生磁场。
2. 阀芯:阀芯是伺服阀内部移动的零件,它通过电磁力对其施加作用来实现开启和关闭的控制。
3. 压力油路:伺服阀内部有一个压力油路,用于控制液压流量和压力。
4. 反馈信号:伺服阀通常具有反馈功能,通过传感器测量阀芯位置或压力来提供反馈信号,使控制更加准确。
伺服阀的工作过程如下:
1. 静止状态:当电磁线圈未通电时,阀芯处于关闭状态,阻止了油液的流动。
2. 电磁力作用:当电磁线圈通电时,会在线圈周围产生磁场,并对阀芯施加电磁力。
3. 阀芯移动:受到电磁力的作用,阀芯开始向开启的方向移动。
4. 油液流动:当阀芯移动到一定位置时,液压油开始流动,允许液压系统的流量和压力被控制。
5. 反馈和控制:通过传感器测量阀芯位置或压力来提供反馈信号,并根据这些信号进行控制调整。
需要注意的是,伺服阀的工作原理可能会因具体类型和设计而有所差异,上述仅为一般性描述。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理电---气比例阀和伺服阀按其功能可分为压力式和流量式两种。
压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力;流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。
由于气体的可压缩性,使气缸或气马达等执行元件的运动速度不仅取决于气体流量。
还取决于执行元件的负载大小。
因此精确地控制气体流量往往是不必要的。
单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多,往往是压力和流量结合在一起应用更为广泛。
电---气比例阀和伺服阀主要由电---机械转换器和气动放大器组成。
但随着近年来廉价的电子集成电路和各种检测器件的大量出现,在1电---气比例/伺服阀中越来越多地采用了电反馈方法,这也大大提高了比例/伺服阀的性能。
电---气比例/伺服阀可采用的反馈控制方式,阀内就增加了位移或压力检测器件,有的还集成有控制放大器。
一、滑阀式电---气方向比例阀流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度,这类阀也称方向比例阀。
图示即为这类阀的结构原理图。
它由直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6等赞成。
位移传感器采用电感式原理,它的作用是将比例电磁铁的衔铁位移线性地转换为电压信号输出。
控制放大器的主要作用是:1)将位移传感器的输出信号进行放大;2)比较指令信号Ue和位移反馈信号U f U;3)放大,转换为电流信号I输出。
此外,为了改善比例阀的性能,控制放大器还含有对反馈信号Uf的处理环节。
比如状态反馈控制和PID调节等。
带位置反馈的滑阀式方向比例阀,其工作原理是:在初始状态,控制放大器的指令信号UF=0,阀芯处于零位,此时气源口P与A、B两端输出口同时被切断,A、B两口与排气口也切断,无流量输出;同时位移传Uf=0。
若阀芯受到某种干扰而偏离调定的零位时,位移传感器将输出一定的电压Uf,控制放放大后输出给电流比例电磁铁,电磁铁产生的推力迫使阀芯回到零位。
若指令Ue>0,则电压差U增大,使控制放大器的输出电流增大,比例电磁铁的输出推力也增大,推动阀芯右移。
而阀芯的右移又引起反馈电压Uf的增大,直至Uf与指令电压Ue基本相等,阀芯达到力平衡。
此时。
Ue=Uf=KfX(Kf为位移传感器增益)上式表明阀芯位移X与输入信号Ue成正比。
若指令电压信号Ue<0,通过上式类似的反馈调节过程,使阀芯左移一定距离。
阀芯右移时,气源口P与A口连通,B口与排气口连通;阀芯左移时,P与B连通,A与排气口连通。
节流口开口量随阀芯位移的增大而增大。
上述的工作原理说明带位移反馈的方向比例阀节流口开口量与气流方向均受输入电压Ue的线性控制。
这类阀的优点是线性度好,滞回小,动态性能高。
二、滑阀式二级方向伺阀下图所示为一种动圈式二级方向伺服阀。
它主要由动圈式力马达、喷嘴挡板式气动放大器、滑阀式气动放大器、反馈弹簧等组成。
喷嘴档板气动放大器做前置级,滑阀式气动放大器做功率级。
这种二级方向伺服阀的工作原理是:在初始状态,左右两动圈式力马达均无电流输入,也无力输出。
在喷嘴气流作用下,两挡板使可变节流器处于全开状态,容腔3、7内压力几乎与大气压相同。
滑阀阀芯被装在两侧的反馈弹簧5、6推在中位,两输出口A、B与气源口P和排气口O均被隔开。
当某个动圈式马达有电流输入是(例如右侧力马达),输出与电流I成正比的推力Fm将挡板推向喷嘴,使可变节流器的流通面积减小,容腔6内的气压P6升高,升高后的P6又通过喷嘴对档板产生反推力Ff。
当Ff 与Fm平衡时,P6趋于稳定,其稳定值乘以喷嘴面积A y等于电磁力。
另一方面,P6升高使阀芯两侧产生压力差,该压力差作用于阀芯断面使阀芯克服反馈弹簧力左移,并使左边反馈弹簧的压缩量增加,产生附加的弹簧力Fs,方向向右,大小与阀芯位移X成正比。
当阀芯移动到一定位置时,弹簧附加作用力与7、3容腔的压差对阀芯的作用力达到平衡,阀芯不在移动。
此时同时存在阀芯和挡板的受力平衡方程式:Fs=KsX=(P6-P5)AxFf=P6A y=KiI式中KS----反馈弹簧刚度Ax----阀芯断面积Kf----动圈式力马达的电流增益。
在上述的调节过程中,左侧的喷嘴挡板始终处于全开状态,可以认为P5=0,代入后整理上述两式可得X=(AxKi/A yKs)*I阀芯位移与输入电流成正比。
当另一侧动圈式马达有输入时,通过上述类似的调节过程,阀芯将向相反方向移动一定距离。
当阀芯左移时,气源口P与输出口A连通,B口通大气;阀芯右移时,P与B通,A口通大气。
阀芯位移量越大,阀口开口量也越大。
这样就实现了对气流的流动方向和流量的控制。
这类阀采用动圈式马达,动态性能好,缺点是结构比较复杂。
三、动圈式压力伺服阀图示是一种压力伺服阀,其功能是将电信号成比例地转换为气体压力输出。
主要组成部分有:动圈式力马达1、喷嘴2、挡板3、固定节流口4、阀芯5、阀体6、复位弹簧7、租尼孔8等。
初始状态时,力马达无电流输入,喷嘴与挡板处在全开位置,控制腔内的压力与大气压几乎相等。
滑阀阀芯在复位弹簧推力的作用下处在右位,这时输出口A与排气口通,与气源口P断开。
当力马达有电流I输入时,力马达产生推力Fm(=KiI),将挡板推向喷嘴,控制腔内的气压P9升高。
P9的升高使挡板产生反推力,直至与电磁力Fm相平衡时P9才稳定,这时Fm=Iki=P9A y+Yksy式中A y----喷嘴喷口面积;Y----挡板位移;Ksy----力马达复位弹簧刚度。
另一方面,P9升高使阀芯左依,打开A口与P口,A口的输出压力P10升高,而P10经过阻尼孔8被引到阀芯左腔,该腔内的压力P11也随之升高。
P11作用于阀芯左端面阻止阀芯移动,直至阀芯受力平衡,这时(P9-P11)Ax=(X+X0)Ksx式中A x----阀芯断面积;X----阀芯位移;X0----滑阀复位弹簧的预压缩量;Ksx----滑阀复位弹簧刚度。
由以上两式可得到P11=[P9Ax-(X+X0)Ksx]/Ax=(Iki-Yksy)/A y-(X+X0)Ksx/Ax由设计保证,使工作时阀芯有效行程X与弹簧预压缩量X0相比小得多,可忽略不计,同时挡板位移量Y 在调节过程中变化很小,可近似为一常数,则上式简化为P11=KI+C其中K=Ki/A y,称为电-气伺服阀的电流—压力增益,而C=-(X0Ksx/Ax+Yksy/A y)是一常数。
由上式可见,P11与输入电流成线性关系。
阀芯处于平衡时,P10=P11,因此伺服阀的输出压力与输入电流成线性关系。
四、脉宽调制伺服阀与模拟式伺服阀不同,脉宽调制气动伺服控制是一种数字式伺服控制,采用的控制阀是开关式气动电磁阀。
脉宽调制气动伺服系统如图所示。
输入的模拟信号经脉宽调制器调制成具有一定频率和一定幅值的脉冲信号,经数字放大后控制气动电磁阀。
电磁阀输出的是具有一定压力和流量的气动脉冲信号,但已具有足够的功率,能借助气动执行元件对负载做功。
脉冲信号必须通过低通滤波器还原成模拟信号去控制负载。
低通滤波器可以是气动执行元件,也可以是负载本身。
采用前者滤波方式的称脉宽调制线性化系统,采用后者滤波的是依靠负载的较大惯性,它不能响应高频的脉冲信号,只能响应脉宽调制信号的平均效果。
负载响应的平均效果是与脉宽调制信号的调制量成正比的,其控制机理是:对于一个周期的脉冲波,设正脉冲和负脉冲的时间分别为T1和T2,周期为T,脉冲幅值为Ym ,则一个周期内的平均输出Y a为Y a=Ym(T1-T2)/T=YmKm式中Km=(T1-T2)/T称调制量(也称调制系数)。
一个周期的脉冲波及调制量与平均输出的关系如下图。
由于调制量Km与输入的模拟信号U成正比(这正是控制系统所要求的),因此平均输出与输入的模拟信号之间存在线性关系。
在脉宽调制气动伺服系统中,脉宽调制伺服阀完成信号的转换与放大作用,其常见的结构有四通滑阀型和三通球阀型。
下图所示为滑阀式脉宽调制伺服阀的结构原理图。
滑阀两端各有一个电磁铁,脉冲信号电流加在两个电磁铁上,控制阀芯按脉冲信号的频率往复运动。
脉宽调制伺服阀的性能主要是动态响应和对称性要求。
假设加在电磁铁上的是方波脉冲信号,从电磁铁接到信号到执行元件开始动作这段时间称信号的延迟时间。
延迟时间包括三部分,一是电磁线圈中电流由零逐渐增大到衔铁开始运动的电流增长时间;二是衔铁与阀芯一起运动的时间;三是从节流口打开、执行元件工作腔进行放气到执行元件开始动作的固定容器充放时间。
前两部分时间是由脉宽调制伺服阀决定。
脉宽调制气动伺服的工作频率一般是十几赫兹到二三十赫兹。
为了满足动态响应快的特点,要求延迟时间越短越好,一般控制在1~2ms以内。
所谓对称性要求,对四通滑阀,阀芯往复运动的响应要一致,即加在两个电磁铁上的脉冲信号在传递过程中延迟时间应基本相同,两输出口的压力与流量应基本相同;对三通球阀,对应脉冲信号上升沿下降沿的延迟时间应基本相同,球阀的充气过程和排气过程应基本相同。
由于三通球阀与差动气缸匹配,其对称性不如四通滑阀好。
为了提高四通滑阀的快速响应,常采用力反馈来提高阀芯反向运动的速度。
图所采用的是弹簧反馈的形式。
当信号反向时,弹簧力帮助阀芯反向运动,当阀芯运动过了中位,弹簧力改变,起阻止阀芯运动的作用,并能减轻阀芯到位的冲击力,降低噪声。
也有采用气压反馈的形式,其作用原理是一样的。
脉宽调制控制与模拟控制相比有很多优点:控制阀在高频开关状态下工作,能消除死区、干摩擦等非线性因素;控制阀加工精度要求不高,降低了控制系统成本;控制阀节流口经常处于全开状态,抗污染能力强,工作可靠。
缺点是功率输出小,机械振动和噪声较。
电—气比例伺服系统的应用实例一、柔性定位伺服气缸图示为一柔性定位气缸(又称位置伺服控制系统)。
该系统可以根据输给的电信号使气缸活塞在任意位置定位。
位置伺服控制系统由电—气方向比例阀由气缸1、2、位移传感器3、控制放大器4等组成。
该系统的基本原理是通过控制放大器、电—气比例阀、气缸的调节作用,使输入电压信号Ue与气缸位移反馈信号Uf(Uf与气缸位移之间是线性关系)之差U减小并趋于零,以实现气缸位移对输入信号的跟踪。
调节过程如下:若给定的输入信号Uf大于反馈信号Uf>0,控制放大器输出电流I增大,使-电—气比例阀的阀芯左移,气源口与A A力Pa升高并推动活塞右移。
气缸活塞的右移又使反馈电压信号Uf U几乎为零(采用PID调节的控制放大器可将稳态偏差调节至零)。
当给定的输入信号小于反馈信号Uf U<0,同样通过类似于上述的调节过程使偏差趋于零。
因U=0即为常数)这就实现了输入信号Uf对气缸活塞位移X的比例控制。
上述的调节过程是在一段很短的时间内完成的,故只要输入信号Ue的主要频率分量在系统的频宽之内,气缸活塞位移就可以跟踪Ue的变化。