电液气控制工程第五章电液伺服阀
电液伺服阀
• 这是个流量控制型伺服阀：由于功率
阀芯台肩控制棱边与阀套窗孔的相应棱边 的轴向尺寸是按零遮盖状态精密配合的， 所以输出流量的方向取决于控制电流的极 性，而输出流量的大小在负载压力恒定的 条件下与控制电流的大小成比例。
相关性能参数见上表
2、vickers喷嘴挡板阀
图5-26 SM4型阀内部结构 1-滤油器 2-喷嘴 3-衔铁 4-线圈 5-永久磁铁 6-导磁体 7-弹簧管 8-挡板
英国道蒂公司
6、DOWT型三级电液流量伺服阀
三级伺服阀通常是以通用型两级伺服 阀为前置级并以滑阀式控制阀为功率 级所构成。第三级的功率滑阀（或称 主滑阀）依靠位置反馈定位，一般为 电气反馈或力反馈。
电反馈调节方便，改变额定流量 及频率响应容易，适应性大，灵活性 好，是三级阀的主要优点。英国道蒂 公司制造的前置级采用两级双喷嘴挡 板力反馈伺服阀或射流管力反馈伺服 阀。
• 输入的控制电流越大，阀芯的位移量也越 大，节流边开度就越大，输出的流量就越 多，执行机构运动的速度就越快（流量型 控制伺服阀）。如果输入控制电流的极性 相反，则衔铁作顺时针方向偏转，使阀芯 右移，压力油P由B腔进入执行机构，使其 向相反方向运动。
3、Abex400型射流管式伺服阀
美国阿贝克斯400 型射流管式伺服阀
射流管的侧面装有弹簧板及反馈弹簧丝5，其末端插入阀芯中间的小槽内，阀芯推动 反馈弹簧丝5，构成对力矩马达的力反馈。
力矩马达借助薄壁弹簧片实现对液压部件的密封隔离。
射流管伺服阀优点： ① 射流管阀的最小通流尺寸约为0.2mm，而喷嘴挡板式伺服阀
为0.025～0.10mm。因此射流管的抗污染能力强，可靠性高、寿 命长。 • 伺服阀的抗污染能力，一般是由其结构中的最小通流尺寸所决定的。 而在多级伺服阀中，前置级油路中的最小尺寸成为决定性因素。 • ② 射流管阀的压力效率和容积效率高，可以产生较大的控制压力和 流量，这就提高了功率阀的驱动力，增大了功率阀的抗污染能力。 • ③ 从前置级磨蚀对性能的影响来看，射流管喷嘴端面和接受端面的 磨损，对性能的影响小，因此工作稳定，零漂小，寿命长。 射流管阀的缺点：是频率响应低，零位泄漏流量大，低温特性差，加工
电液伺服阀知识学习电液伺服阀组成电液伺服阀原理
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，它能够把微小的电气信号转换成大功率的液压能（流量和压力）输出。
它的性能的好坏对系统的影响专门大。
因此，它是电液控制系统的核心和关键。
为了能够正确设计和利用电液控制系统，必需掌握不同类型和性能的电液伺服阀。
伺服阀输入信号是由电气元件来完成的。
电气元件在传输、运算和参量的转换等方面既快速又简便，而且能够把各类物理量转换成为电量。
所以在自动控制系统中普遍利用电气装置作为电信号的比较、放大、反馈检测等元件；而液压元件具有体积小，结构紧凑、功率放大倍率高，线性度好，死区小，灵敏度高，动态性能好，响应速度快等长处，可作为电液转换功率放大的元件。
因此，在一控制系统中常以电气为“神经”，以机械为“骨架”，以液压控制为“肌肉”最大限度地发挥机电、液的优势。
由于电液伺服阀的种类很多，但各类伺服阀的工作原理又大体相似，其分析研究的方式也大体相同，故今以常常利用的力反馈两级电液伺服阀和位置反馈的双级滑阀式伺服阀为重点，讨论它的大体方程、传递函数、方块图及其特性分析。
其它伺服阀只介绍其工作原理，同时也介绍伺服阀的性能参数及其测试方式。
电液伺服阀的组成电液伺服阀在电液控制系统中的地位如图27所示。
电液伺服阀包括电力转换器、力位移转换器、前置级放大器和功率放大器等四部份。
3.1.1 电力转换器包括力矩马达（转动）或力马达（直线运动），可把电气信号转换为力信号。
3.1.2 力位移转换器包括钮簧、弹簧管或弹簧，可把力信号变成位移信号而输出。
3.1.3 前置级放大器包括滑阀放大器、喷嘴挡板放大器、射流管放大器。
3.1.4 功率放大器——滑阀放大器由功率放大器输出的液体流量则具有必然的压力，驱动执行元件进行工作。
图27 电液控制系统方块图电液伺服阀的分类电液伺服阀的分类电液伺服阀的种类很多，按照它的结构和性能可作如下分类：1）按液压放大级数，可分为单级伺服阀、两级伺服阀和三级伺服阀，其中两级伺服阀应用较广。
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。
第5章 电液伺服阀PPT课件
液压伺服系统
第五章 电液伺服阀
Part 5.3.3 稳定性分析
包括两个反馈回路:滑阀位移的力反馈回路
作用在挡板上的压力反馈回路
1、力反馈回路：
Kvf 2mf mf
2、压力反馈回路：
设计时：
K vf 0.25
mf
液压伺服系统
3、力反馈伺服阀的传递函数：
第五章 电液伺服阀
Kt
sXv
Kf rb
I
xvmax06.4110033 1567
不能采用全周开口，取阀芯直径 d5103m
阀杆直径 dr 3103m
按
4
d2dr2
4xvmax
验算，满足要求。
液压伺服系统
第五章 电液伺服阀
2）喷嘴挡板阀主要结构参数的确定：
①根据设计要求，并考虑留有一定的余地，取喷嘴
挡板阀的零位泄漏量 qc 0.45Lmin
第五章 电液伺服阀
力矩马达的分析计算包括： 1）永磁磁路计算 2）电路计算 3）静态特性和动态特性的分析计算
电磁力矩的计算属于永磁磁路计算的一个内容
3、传递函数和静动态分析：
液压伺服系统
第五章 电液伺服阀
Part 5.2.4 永磁动圈式力马达
根据载流导体在磁场中受力而工作的。改变控制线圈电流的大小 和方式，可以得到不同大小和方向的输出力。
根据滑阀流量方程可求出阀的最大开口面积
xvmaxcdQ 0m psax0.6 15 5 2 10 1 0 1 30 6 0 38052.4 01 0 6m 2
根据经验取阀芯行程 xvma x0.41 03m
则滑阀节流窗口面积梯度 02..44 1100 63 6103m
液压伺服系统
电液伺服阀由哪几部分组成
第五章思考题1、电液伺服阀由哪几部分组成?各部分的作用是什么？2、力矩马达为何要有极化磁场?3、永磁动铁式力矩马达的电磁力矩是如何产生的？为什么会出现负磁弹簧刚度？4、为什么把t K 、m K 称为中位电磁力矩系数和中位磁弹簧刚度？5、为什么动圈式力马达没有磁弹簧刚度?这种力马达有什么特点？6、为什么喷嘴挡板式力反馈两级伺服阀在稳态时，挡板在中位附近工作？有什么好处？7、如何提高力反馈伺服阀的频宽，提高频宽受什么限制？8、为了减小力矩马达线圈电感的影响，应采取什么措施?9、在什么情况下电液伺服阀可看成振荡环节、惯性环节、比例环节？10、为什么力反馈伺服阀流量控制的精确性需要靠功率滑阀的精度来保证?11、压力伺服阀与压力—流量伺服阀有什么区别?12．压力—流量伺服阀与动压反馈伺服阀有什么区别?习题1、已知电液伺服阀在线性区域内工作时，输入差动电流mA i 10=Δ，负载压力Pa P L 51020×=，负载流量min /60L q L =。
求此电液伺服阀的流量增益及压力增益。
2、已知—电液伺服阀的压力增益为mA Pa /105×，伺服阀控制的液压缸面积为241050m A p −×=，要求液压缸输出力N F 4105×=，伺服阀输入电流i Δ为多少?3、力反馈两级伺服阀，其额定流量为min /15L ，额定压力为Pa 510210×，阀芯直径m d 2105.0−×=，为全周开口，如果要求此伺服阀频宽Hz b 100=ω，前置级喷嘴挡板阀的输出流量至少为多少? 计算时，取流量系数62.0=d C ，油液密度3/870m kg =ρ。
4、力反馈两级电液伺服阀，其额定流量为min /15L ，额定压力Pa 510210×，额定电流为mA 10，功率滑阀全周可口．阀芯直径m d 2105.0−×=，喷嘴中心至弹簧管旋转中心跳离m r 21087.0−×=，反馈杆小球中心至喷嘴中心距离m b 21033.1−×=，反馈杆刚度m N K f /108.23×=。
电液伺服阀的流体动力学特性分析
电液伺服阀的流体动力学特性分析首先，电液伺服阀的流体动力学特性受到几个重要参数的影响。
其中最重要的参数是：流量特性、压力特性、响应速度。
下面将对这几个参数进行详细的分析。
1.流量特性：电液伺服阀的流量特性是指其流出口的流量与进口压力之间的关系。
一般来说，电液伺服阀的流量特性可以分为线性和非线性两种情况。
线性流量特性意味着流出口的流量与进口压力成正比，而非线性流量特性则表示两者之间的关系不是简单的线性关系。
通常情况下，线性的流量特性更为理想，因为它能更好地满足系统的需要。
2.压力特性：电液伺服阀的压力特性是指其进口压力和出口压力之间的关系。
压力特性通常可以分为两种类型：过流和限流。
在过流特性下，无论进口压力如何变化，出口压力始终保持一个固定的值。
而在限流特性下，出口压力与进口压力之间的差值是一个常数。
压力特性的选择取决于具体的系统要求。
3.响应速度：电液伺服阀的响应速度是指它对输入信号的迅速响应能力。
响应速度与电液伺服阀的结构和性能有关，通常通过液压端口之间的流通面积和流通路径的设计来进行控制。
较快的响应速度使得系统能够更快地实现动作和控制，从而提高系统的性能和效率。
以上三个参数是电液伺服阀的流体动力学特性的重要指标，对于设计和使用电液伺服阀的工程师来说，理解和掌握这些特性是十分重要的。
在实际应用中，为了获得更好的流体动力学特性，人们通常会进行一些优化和改进。
例如，增加阀芯的直径和面积，可以改善阀的流量特性和响应速度；增加阀体的通道数量和改变其结构，可以改善阀的压力特性。
此外，人们还可以采用特殊的材料来制造电液伺服阀，以提高其耐磨性和耐腐蚀性，延长其使用寿命。
总之，电液伺服阀的流体动力学特性是其性能和功能的基础，对于液压系统的设计和控制至关重要。
研究和分析电液伺服阀的流体动力学特性，有助于优化和改进液压系统的性能，提高其工作效率和可靠性。
电液伺服阀工作原理
电液伺服阀一般是指双喷嘴挡板电液伺服阀。
工作原理如下：
该阀前置放大级采用双喷嘴挡板结构，功率级采用力反馈滑阀结构。
输入指令信号给力矩马达的线圈将会产生电磁力作用于衔铁的两端，这使衔铁组件（由衔铁、挡板及弹簧管组成）发生偏转。
而挡板的偏转将减少某一个喷嘴的流量，进而改变了与该喷嘴相通的阀芯一侧的压力，推动阀芯朝一边移动。
阀芯的位移打开了进油口(J)与一个负载口之间的油路，沟通了回油口（H）与另一负载口之间的通道。
同时阀芯的位移对反馈杆产生一个作用力，此作用力形成了对衔铁组件的回复力矩。
当此回复力矩与力矩马达的电磁力矩相平衡时，衔铁挡板组件回到零位，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又发生变化。
电液伺服阀 原理
电液伺服阀原理
电液伺服阀是一种常用的自动控制元件，其工作原理是通过电信号控制阀芯的运动，进而调节液压系统中的液压流量和压力。
在电液伺服阀的工作过程中，电信号从控制电路输入，经过转换和放大等处理后，作用于阀芯或阀芯驱动部分。
根据电信号的大小和方向，阀芯会产生相应的位移和速度，从而改变阀芯的通道面积，控制液压油流的通断和流量的大小。
电液伺服阀内部通常由阀芯、阀套、阀体和控制电磁铁等部件组成。
阀芯的移动通过控制电磁铁的磁力来实现。
当电磁铁受到电信号的激励后，产生的磁力会使阀芯受力，产生位移。
阀芯的位移会改变阀芯与阀套之间的通道面积，从而调节流体的通过量。
根据不同的工作原理，电液伺服阀可以分为直动式和间接式两种。
直动式电液伺服阀是通过电信号直接控制阀芯的运动，使阀芯产生位移，改变阀芯与阀套之间的通道面积。
而间接式电液伺服阀则是通过电信号控制阀芯驱动部分的运动，进而间接地改变阀芯与阀套之间的通道面积。
总之，电液伺服阀是一种通过电信号控制阀芯运动的自动控制元件，通过改变阀芯与阀套之间的通道面积，调节液压系统的液压流量和压力。
在工程和工业领域中，电液伺服阀广泛应用于各种液压控制系统中，实现精确的自动化控制。
电液伺服阀.ppt
影响的循环速度作一完整的循环，测其负载输出流量 qL
所描绘出来的连续曲线（简称流量曲线）。 意义：理想的零开口电液伺服阀的流量曲线应该是过坐
标零点的直线，但实际伺服阀因结构和制造等原因，输 出流量与输入电流呈回环状的函数曲线。 作用：通过流量曲线，可以得到电液伺服阀的额定流量 、流量增益、非线性度、滞环、不对称度、分辨率、零 偏等性能参数。
可表示为： PV PS PL
负载压降 供油压力
压降
流体在管中流动时由于能量损失而引起的压力 降低。这种能量损失是由流体流动时克服内摩 擦力和克服湍流时流体质点间相互碰撞并交换 动量而引起的，表现在流体流动的前后处产生 压力差，即压降。
压降的大小随着管内流速变化而变化。在空调 系统运行时管内光滑程度，连接方式是否会缩 孔截流也会影响压降。
伺服阀的分辨率一般 小于1%，高性能伺 服阀则小于0.5%。
伺服阀的零位是指空 载流量为零的几何零 位位置。
0
由于组成元件的结构尺寸、 电磁性能、水力特性和制造 装配精度等因素，在输入电 流为0时，输出流量并不为 0。为了使输出流量为0， 必须预加一个输入电流。
零偏
使阀处于零位所需的输 入电流值（不计滞环影 响）与额定电流的百分 比。 通常小于3%
分辨率：
定义：为使伺服阀的输出流量发生变化所需 的输入电流最小变化值与额定电流的百分比。 意义：它反映了伺服阀对电信号反应的灵敏 度，当输入电流的变化值小于伺服阀的分辨率 时，其输出流量不变。 主要由静摩擦力引起。
通常规定分辨率为输出流量的增加状态回复到输出流 量减小状态所需的电流最小变化值与额定电流之比。
第五章 电液伺服阀(2015)
30
油研伺服阀
图5.13 油研伺服阀示意图
31
油研伺服阀
图5.14 油研伺服阀参数表
32
国产电液伺服阀参数(704所)
图5.15 CSDY1型射流管电液伺服阀参数表 33
主要性能参数一览表
规格
额定流量 额定电流 额定供油压力
静态特性
负载流量特性 空载流量特性 压力特性 静态流量特性
动态特性
7
5.2 单级滑阀式电液伺服阀
5.2.1 动铁式单级电液伺服阀
直流伺服电机、步进电机、力矩马达、动圈式力马达以及 动铁式力马达(后者一般的称为比例电磁铁)等都是这种电机械转换装置，但在伺服阀中应用最广的是力矩(力)马达。 力矩马达是一个电磁元件。它输入的电信号通常为直流电 流，输出的物理量是力矩(力)；力矩及力都可以通过一个弹 性元件转换为角位移或直线位移，所以力矩(力)马达的输出 量也可以是机械位移量。 力矩马达的型式很多，比较常见的是极化永磁式力矩马达
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1.永久磁铁；2.内导磁体；3.外导磁体 4.可动控制线圈 5.线圈骨架；6对中弹簧；7.滑阀阀芯
图5.4 动圈式力马达工作原理图
12
5.5.2 动圈式单级电液伺服阀
1.磁铁；2. 导磁体；3.十字弹簧；4.控制杆 5.阀芯； 6.阀体；7.控制线圈；8.框架
当信号电流通过控制线圈时，载流线圈在磁场中产生的电磁力，通过控 制杆与十字弹簧的反力平衡，阀心移动相应的位移，从而使阀输出相应 的流量。
1.流量增益 3.速度常数Kv
e M t
Vt
Kv
Kq Ap
4.刚度
Kh
2 4 e Ap
Vt
3
5.1电液伺服阀分类及发展概述