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液压伺服控制系统 第7章 电液伺服阀图片

第七章电液伺服阀液压伺服系统编辑电液伺服阀不仅是电液转换元件,还是功率放大元件。它可以将输入的微小电信号转换成大功率的液压信号(流量和压力)输出。根据输出液压信号的不同,电液伺服阀可分为电液流量控制伺服阀和电液压力控制伺服阀两大类。电液伺服阀控制精度高,响应速度快。它是一种高性能的电液控制元件,已广泛应用于液压伺服系统。 7.1电液伺服阀的组成及分类一、电液伺服阀的组成电液伺服阀通常由三部分组成:力矩电机(或力电机)、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)组成。 二、电液伺服阀的分类分为液力放大级:单级伺服阀结构简单,价格低廉,但由于输出扭矩或力小,扭矩定位刚度低马达或力马达,阀门的输出流量是有限的电液伺服阀原理动画,它对负压的动态变化很敏感。阀门的稳定性很大程度上取决于负载动态,容易出现不稳定状态。仅适用于压力低、流量小、负载动态变化小的场合。两级伺服阀 这种阀克服了单级伺服阀的缺点,是最常用的类型。三级伺服阀 这种阀通常由一个二级伺服阀作为前级控制第三级动力滑阀。功率级滑阀阀芯的位移通过电反馈形成闭环控制,实现功率级滑阀阀芯的定位。三级伺服阀通常只用于大流量应用。按一级阀结构分类:可分为:滑阀、单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀射流管阀和导流板射流阀。按反馈形式分类:可分为滑阀位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈三种。根据力矩电机是否浸油:湿式可使力矩电机被油冷却,但油中的铁污染使短力电机的耐久性变差,干式可使力矩电机变差电机不受油的影响。由于油污的影响阀门公司,目前的伺服阀都是干式的。双喷嘴挡板力反馈电液伺服阀1—阀体2—固定节流孔3—第一个

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二级滑阀阀芯4—阀套5—喷嘴和挡板6—永磁体7—电枢8—电磁线圈9—力矩电机壳体10—弹簧管11—反馈弹簧12—固定孔13—过滤器2力矩.2 电液伺服阀中力矩电机的作用是将电信号转换为机械运动,所以是机电转换器。机电转换器使用电磁原理工作。它通过永磁体或励磁线圈产生极化磁场。电控制信号通过控制线圈产生控制磁场,两个磁场相互作用产生与控制信号成正比的力或力矩,并能反映控制信号的极性,使其运动部件产生机械力。直线位移或角位移的运动。 一、力矩电机的分类及要求1、力矩电机的分类1)按活动部件的运动形式可分为:直线位移型和角位移型。称为力矩电机。 2)根据活动部件的结构可分为动铁式和动圈式两种。前者可动部分为电枢,后者可动部分为控制线圈。 3)根据极化磁场的产生方式,可分为无励磁型、定电流励磁型和永磁型三种。 2、对力矩电机的要求作为阀门的驱动装置,对其提出如下要求; 1)能产生足够的输出力和行程,体积小,重量轻。 2)良好的动态性能和快速的响应时间。 3)直线性好,死区小,灵敏度高,迟滞低。 4)在某些用例中,还要求抗振、抗冲击,不受环境温度和压力的影响。 二、永磁力矩电机1、力矩电机的工作原理 图2显示了一种常用的永磁力矩电机的工作原理。磁铁、衔铁、控制线圈、弹簧管等。衔铁固定在弹簧管的上端,由弹簧管支撑在上下导磁体的中间位置,可以绕着弹簧管轻微转动。弹簧管的旋转中心。衔铁两端与上下导磁体(磁极)形成四个工作气隙①、②、⑤、①。两个控制线圈放置在电枢上。鞋面,

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下磁铁除了磁极外,还为永磁体产生的极化磁通和控制线圈产生的控制磁通提供磁路。永磁动铁力矩电机的工作原理 力矩电机磁路原理图三、永磁动铁力矩电机展示了永磁动力电机的结构原理。动力马达的可动线圈悬浮在工作气隙中,永磁体在工作气隙中形成极化磁通。当控制电流加在线圈上时,线圈会在电磁力的作用下移动。 四、动铁力矩电机与动圈力矩电机对比1)由于磁滞的影响,动铁力矩电机的输出位移滞后大于动圈力电机。 2)动圈力电机的线性范围比动铁力矩电机的要宽。所以。动圈力电机的工作行程大,而动铁力矩电机的工作行程小。 3)相同惯量下,动铁力矩电机输出力矩大,而动圈力电机输出力小。由于动铁力矩电机的输出力矩大,可以使支撑弹簧的刚度大,使衔铁总成的固有频率高,而力电机的弹簧刚度小,固有频率动圈总成低。 4)减小工作气隙长度可以提高动圈力电机和动铁力矩电机的灵敏度。但是,动圈式力电机受动圈尺寸的限制,而动铁式力矩电机则受静态不稳定性的限制。 5)在相同功率的情况下,动圈力电机比动铁力矩电机大,但动圈力电机成本更低。 7.3力反馈二级伺服阀一、工作原理在无控制电流时,衔铁由上下磁铁中间位置的弹簧管支撑,挡板为也在两个喷嘴的中间位置。滑阀阀芯在反馈杆小球的约束下处于中位,阀门无液压输出。当有差分控制电流输入时。在衔铁上产生逆时针电磁力矩,使衔铁挡板组件绕弹簧旋转中心逆时针偏转,弹簧管和反馈杆变形,挡板偏离中立位置。此时喷嘴挡板阀右侧间隙减小,左侧间隙增大,使滑阀左腔控制压力增大,右腔控制压力减小,从而推动阀芯。滑阀向左移动。同时带动反馈杆末端向左移动

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进一步变形反馈杆。当反馈杆和弹簧管变形产生的反作用力矩与电磁力矩平衡时,衔铁挡板总成处于平衡位置。当反馈杆末端向左移动并进一步变形时,挡板的挠度减小并趋于中立位置。这降低了左室的控制压力并增加了右室的控制压力。当阀芯两端的液压与阀芯上的反馈杆变形产生的反作用力和滑块的液压平衡时,阀芯停止运动,其位移与控制电流成正比在负载压差正时,阀门的输出流量也与控制电流成正比。所以这是一个流量控制伺服阀。 1—喷嘴 2—喷嘴 3—固定孔 4—固定孔 5—二级滑阀 6—永磁体 7—衔铁 8—电磁线圈 9—弹簧管 10—反馈弹簧二、@ >基本方程及框图力矩电机的运动方程包括基本电压方程、衔铁和挡板总成的运动方程、挡板位移与转角的关系、喷嘴挡板到滑阀的传递函数、阀控液压缸功能的传递,以及作用在挡板上的压力反馈方程,由此可以得出电液伺服阀的框图。伺服阀系统框图三、力反馈伺服阀的传递函数给出的传递函数是惯性和振荡的一个环节,重点是近似传递函数:在大多数电液伺服系统中,动态响应往往高于功率元件的动态响应。为了简化系统的动态持久性分析和领导形象的设计,循环运行的设计,辅助项目的设计,施工组织设计,伺服阀的传递函数可以进一步简化,一般可以用二阶振荡环节来表示。如果伺服阀二阶环节的固有频率高于功率元件的固有频率,则伺服阀的传递函数也可以用一阶惯性环节来表示。当伺服阀的固有频率远大于功率元件的固有频率时,伺服阀可视为比例环节。 数学模型 如果伺服阀相位滞后 -90º 频率比液压控制系统的动态特性频率高 3 到 5 倍 如果伺服阀相位滞后 -90º 频率接近液压控制系统的动态特性频率 如果伺服阀相位滞后-90º频率高于液压频率控制系统的动态特性

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电液伺服阀的动态特性如果频率大于5倍可以忽略不计,即7.4直接反馈二级滑动阀伺服阀1—阀体2—固定节流孔 3—二级阀芯 4—固定节流孔 5—一级节流阀阀芯 6、7—定位弹簧7.5 其他类型伺服阀一、射流管力反馈流量电-液压伺服阀1-供油管2-永磁体3-衔铁4-喷射管5-电磁线圈6-弹簧管7-接收器8-反馈弹簧9-滑阀喷射管力反馈电液伺服阀电液伺服阀,抗工作流体污染能力强,安全性好,低压性能优良。 二、喷射管式两级电液伺服阀的原理如图所示。喷射管由扭矩马达偏转。喷射管焊接在电枢上并由薄壁弹簧片支撑。液压油通过柔性供压管进入喷射管。从喷射管喷出的液压油进入滑阀两端分别与控制室连通的两个接收孔,推动阀芯运动。射流管侧面装有弹簧板和反馈弹簧线。公共端插入阀体中间的小槽内,阀芯移动推动反馈弹簧线。构成对力矩电机的力反馈。扭矩马达通过薄壁弹簧片与液压部件密封隔离。 二、三级流量电液伺服阀 三级电液流量伺服阀是为满足大功率和超大功率负载驱动和控制的需要而设计的。采用二次电液流量伺服阀作为前级控制元件,控制大功率圆柱滑阀(大口径滑阀)阀芯的位移。因此可以控制大流量(如500-1000L/min)电液伺服阀原理动画,甚至可以控制特大流量。 1—位移传感器 2—控制电路板 3—电缆 4—二级电液伺服阀 5—三级滑阀 三、直驱阀 直驱阀(,DDV)也称为直-驱动伺服比例伺服阀(-),是一种新型控制阀,主要用于构建电液反馈控制系统。性能明显优于比例电磁换向阀(不仅明显优于内部无反馈比,而且明显优于内部反馈比例电磁阀)。 7.6特性及主要性能指标一、静态特性电液流量伺服阀的静态性能可根据负载流量特性曲线、空载流量特性曲线、压力特性曲线、内部对泄漏特性等性能指标进行评价。包括1、负载流量特性2、压力特性3、内漏特性4、负载流量特性伺服阀的规格也可以由额定流量、额定电流和额定压力来确定额定流量( ):在额定电流和额定压力下,输出伺服阀的流量。额定电流( ):为产生额定流量,向任意极性的线圈输入控制电流,通常指单线圈接法。工作压力( ):一般给出最大工作压力( )和回油压力( ) 迟滞( )(%):为了产生额定流量,向线圈的任意极性输入控制电流,通常指单线圈接法分辨率()()零偏差()零漂移():供油压力零漂移();回油压力零漂移(); Zero Drift(ture) (): (): (Non-): 二、动态特性主要用频率响应和瞬态响应来表示。 三、输入特性线圈连接液压控制系统清华大学出版社ISBN:978-7-302-37899-0 编辑ppt

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