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场景4 典型电液伺服阀结构及工作原理一、单级伺服阀二、双级伺服阀三、潮流反馈伺服阀(PQ阀)四、@ >动态压力反馈伺服阀五、负载压力反馈伺服阀六、三级电动反馈伺服阀七、伺服阀主要性能参数八、选型、使用及维护伺服阀一、单级伺服阀由动铁力矩电机和单级滑阀组成。结构简单。工作原理:当信号电流通过控制线圈时,衔铁产生力,力平衡。衔铁会偏转角度 θ,从而带动阀芯移动相应的位移 x,使阀门输出流量。受电机功率限制。单级阀输出流量小。1-永久磁铁;2-导磁体;3扭簧;4-电枢;5滑阀;工作原理:当信号电流通过控制线圈时,线圈在磁场中产生电磁力。该力与弹簧的反作用力平衡,使阀芯移动x,使阀门输出相应流量1-弹簧;2线圈; 3-导磁体;4帧;5-永久磁铁;6-使用小力马达当阀门的输出流量较小时;当使用专用的大型力电机时,单级阀的输出量也可以达到200L/min左右。比如日立的带电反馈的FMv阀3、 单级伺服阀 单级电反馈伺服阀由动铁力电机、单级滑阀、位置传感器和内置放大器组成。工作原理:当信号电流通过时,控制线圈产生的电磁力与信号电流成正比,通过定心弹簧将电磁力转化为阀芯的位移。

使阀门输出相应的流量。位置传感器用于形成电反馈后,阀门的精度和响应速度主要取决于传感器的性能。由于传感器及其二次仪表易于制作,精度高,响应性好,可以提高阀门的精度和响应性。1个关节;2滑芯;三阀套;4个内置放大器;5位传动;7-定心弹簧二、二级伺服阀1、二级滑阀伺服阀结构特点: 由动力马达和二级滑阀组成。一级填料芯套在二级阀芯中,二级阀芯既作为一级填料阀套又作为动力滑阀阀芯,实现位置的直接反馈。1-磁钢;2-磁导体;3-气隙;4-二级阀芯;8阀体;9-下控制室;10-下孔口;11-下固定孔;12-上固定孔;13-上孔口;14-上控制室;15-锁紧螺母 16 A 调零螺钉 马达二、二级伺服阀1、二级滑阀伺服 阀门的工作原理:力电机驱动初级阀芯。主阀是一个正开四通阀,有两个固定孔和两个可变孔。Ps口的压力油通过上下固定节流孔1。1、12进入动力滑阀的上下控制腔,再通过二级阀芯中空腔回油回油口 o 通过上下可变节流孔 1< @0、13。一级阀在零位时,上下可变节流孔面积相等,上下控制腔压力相等,二级阀芯处于零位,无流量输出A 和 B 端口。

电机二、二级伺服阀1、二级阀芯伺服阀力 当电机带动一级阀芯向上运动一定排量时,上可变节流孔张开,减小上控制室的压力。下可变节流孔关闭小,使下控制腔压力升高,使二级阀芯跟随一级阀芯向上运动,直至上下可变节流孔开度相等;一级阀的行程等于一级阀芯的行程,行程与电流成正比,所以B口输出的空载流量与电流成正比。二、二级伺服阀1、类似于二级滑阀式伺服阀,当电流反向时,二级阀芯跟随一级阀芯同步向下,A口有输出:由原力马达驱动 当一级阀芯向下运动一定排量时,上可变节流孔减小,使油口压力升高。上控制室;在下可变孔增加的同时,下控制腔内的压力降低,使次级阀芯跟随初级阀芯向下运动,直到上下可变孔的开度相等;此时一级阀处于新的零位,二级阀芯的行程等于一级阀芯的行程,行程与电流成正比,故A口无载流量输出与电流成正比。国产sv系列伺服阀是该类阀门的代表结构:它由动铁力矩电机、前级喷嘴挡板阀和功率级滑阀组成。工作原理:变矩器为干式力矩电机,前级为喷嘴塞。板式阀,滑阀位移通过反馈弹簧杆反馈到前级。1-磁钢;2-导磁体;3-弹簧管;4个喷嘴;5-固定孔口;6个滑阀;7-反馈杆;8-电枢当力矩电机受电磁力矩产生顺时针偏转力矩工作时,挡板下端带动滑阀左移,p1口有流量输出。前级喷嘴挡板阀和功率级滑阀。工作原理:变矩器为干式力矩电机,前级为喷嘴塞。板式阀,滑阀位移通过反馈弹簧杆反馈到前级。1-磁钢;2-导磁体;3-弹簧管;4个喷嘴;5-固定孔口;6个滑阀;7-反馈杆;8-电枢当力矩电机受电磁力矩产生顺时针偏转力矩工作时,挡板下端带动滑阀左移,p1口有流量输出。前级喷嘴挡板阀和功率级滑阀。工作原理:变矩器为干式力矩电机,前级为喷嘴塞。板式阀,滑阀位移通过反馈弹簧杆反馈到前级。1-磁钢;2-导磁体;3-弹簧管;4个喷嘴;5-固定孔口;6个滑阀;7-反馈杆;8-电枢当力矩电机受电磁力矩产生顺时针偏转力矩工作时,挡板下端带动滑阀左移,p1口有流量输出。1-磁钢;2-导磁体;3-弹簧管;4个喷嘴;5-固定孔口;6个滑阀;7-反馈杆;8-电枢当力矩电机受电磁力矩产生顺时针偏转力矩工作时,挡板下端带动滑阀左移,p1口有流量输出。1-磁钢;2-导磁体;3-弹簧管;4个喷嘴;5-固定孔口;6个滑阀;7-反馈杆;8-电枢当力矩电机受电磁力矩产生顺时针偏转力矩工作时,挡板下端带动滑阀左移,p1口有流量输出。

同时,挡板靠近左喷嘴,喷嘴处的压力油给挡板一个反馈扭矩,使挡板逆时针偏转,直到反馈扭矩与力矩电机产生的驱动扭矩平衡,挡板在喷嘴的某个位置。滑阀停止移动,直到达到平衡位置。滑阀排量与电流成正比。当负载压差一定时,阀门的输出负载流量与电流成正比。当输入电流反向时,阀门的输出流量也反向。因此也称为流量控制型电液伺服阀。系列、国产FF系列、QDY系列均属于此类阀门。1-磁铁;2-磁铁;3-弹簧管;4个喷嘴;5-固定孔口;6个滑阀;7-反馈杆;8-衔铁滑阀位置是通过弹性反馈杆变形力反馈的,由平衡衔铁总成上的力矩来确定,所以这种阀也称为位置力反馈电液伺服阀。由于前级为双喷嘴挡板的液力放大,故又称喷嘴挡板阀式位置力反馈两级电液伺服阀。这是最常用的电液伺服阀形式之一。由于衔铁和挡板都在中位附近工作,这种阀具有良好的线性度,同时可以让滑阀获得更大的行程,即可以输出更大的流量。1-磁铁;2-磁铁;3-弹簧管;4个喷嘴;5-固定孔口;6个滑阀;7-反馈杆;8电枢喷管位置力反馈二级电液伺服阀喷管3固定在力矩电机的电枢上,由薄膜弹簧支撑。

当有信号电流输入时,射流管由力矩电机驱动偏转。液压油通过柔性供压管2进入喷射管3,从喷射管喷嘴喷出的液压油进入接收器4的两个接收孔。两个接收孔分别与控制室相连。滑阀的两端。腔体恢复压差推动主阀芯左右移动 1-力矩电机 2-柔性供压管 射流管 4-射流接收器 射流管位置力反馈 二级电液伺服阀 弹簧末端5 插入阀芯中间的小槽内,阀芯的运动使反馈弹簧变形,构成对力矩电机的力矩反馈。射流管式电液伺服阀最大的优点是耐油污。缺点是动态响应慢,力矩电机结构和工艺复杂,细长的射流管和柔性供压管容易发生结构共振。1-力矩电机 2-柔性供压管 射流管 4-射流接收器4、导流板射流位置力反馈两级电液伺服阀 由扭矩电机、偏转板射流放大器和滑阀组成,反馈导流板射流放大镜由导流板1和射流板2组成。射流板上有一个射流喷嘴,与液压能源相连,两个接收口分别连接第二级滑阀两端的控制室。偏转板上有一V形导向窗,其上端与衔铁固定并由弹簧管支撑,下端通过小孔插入滑阀中间的小槽中。反馈杆末端的球。1—导流板;2—喷射板;3—反馈杆 当没有信号电流输入时,偏转板在射流板中间,喷嘴喷出的射流被两个接收口平均接收,此时滑阀处于。末端产生的回复力相等,阀芯不动。其上端与衔铁固定并由弹簧管支撑,下端通过反馈杆末端的小球插入滑阀中间的小凹槽中。1—导流板;2—喷射板;3—反馈杆 当没有信号电流输入时,偏转板在射流板中间,喷嘴喷出的射流被两个接收口平均接收,此时滑阀处于。末端产生的回复力相等,阀芯不动。其上端与衔铁固定并由弹簧管支撑,下端通过反馈杆末端的小球插入滑阀中间的小凹槽中。1—导流板;2—喷射板;3—反馈杆 当没有信号电流输入时,偏转板在射流板中间,喷嘴喷出的射流被两个接收口平均接收,此时滑阀处于。末端产生的回复力相等,阀芯不动。偏转板在射流板中间,喷嘴射出的射流被两个接收口平均接收,此时滑阀处于。末端产生的回复力相等,阀芯不动。偏转板在射流板中间,喷嘴射出的射流被两个接收口平均接收,此时滑阀处于。末端产生的回复力相等中外合资阀门厂家,阀芯不动。

当有信号电流输入时,力矩电机使偏转板偏转,滑阀两端的两个接收口产生的恢复力不相等,在压力的作用下控制主阀芯运动区别。阀芯的位移使反馈杆变形,以力矩的形式反馈给力矩电机的衔铁,与衔铁上的电磁力矩相平衡,形成力反馈闭环控制。该偏转板射流电液伺服阀结构简单,运行可靠。其主要优缺点与射流管电液伺服阀相似。反馈力 反馈力力矩电机产生力矩5、 喷嘴挡板式位置直接反馈 两级电液伺服阀 一级液压放大为双喷嘴挡板阀。两个喷嘴5直接安装在二级滑阀的阀芯6上,形成位置的直接反馈。1-永久磁铁;2-导磁体;3-电枢轴;4挡板;5-喷嘴;6滑阀芯;7-固定阻尼孔5、喷嘴挡板式位置直接反馈二次电动当液压伺服阀控制电流驱动力矩电机衔铁绕其转轴3顺时针旋转一个角度时,挡板4移动到向左,主阀芯6向左移动。此时,滑阀右端的压力P L1 较高,左端的压力pL2 下降。L1 使挡板尝试逆时针偏转。当它与电磁扭矩平衡时,滑阀处于新的工作位置。这种反馈形式使阀门结构简单紧凑,反馈无机械接触,分辨率高。但力矩电机的线性范围也限制了主滑阀的工作行程。

1-永久磁铁;2-导磁体;3-电枢轴;4挡板;5-喷嘴;6滑阀芯;7-固定阻尼孔结构:阀门主阀芯1的位移由位移传感器10检测并反馈。伺服放大器11集成在阀体内,优化了伺服阀的性能,使用更方便。该阀是当今应用越来越广泛的电液伺服阀之一。电液伺服阀由上力矩电机和下液压放大器、位移传感器和伺服放大器组成。液力放大前级为射流管阀,功率级为零开四通滑阀。喷射管阀通过弹簧管连接到电枢。压力油通过供油管进入喷射管4。1—主阀芯;2—主体—接收器;4—喷射臂;5—永磁体;6—弹簧管;7——电枢;8—线圈;9——导体;10—位移传感器;11 A伺服放大器6、射流管电液伺服阀结构示意图 当力矩电机无控制信号时,衔铁7不偏转,射流管处于中间位置电液伺服阀原理动画,流体喷出从射流管以相同的压力流入接收器3的两个小孔,阀芯两端的恢复压力相等,阀芯不是1—主阀芯;2—主体—接收器;4—喷射臂;5——永磁体;6:弹簧管;7:电枢;8:线圈;9:导体;10:位移传感器;11: 伺服放大器 电信号进入伺服放大器11,在该信号的作用下,力矩电机的衔铁发生偏转,带动射流管一起旋转一个小角度,从而使接收器的一个小孔接收到一个液体流量大,回收压力高。另一个小孔接收小流量和低恢复压力。

在滑阀上产生压差,推动滑阀移动。1—主阀芯;2—主体—接收器;4—喷射臂;5—永磁体;6—弹簧管;7——电枢;8—线圈;9——导体;10—位移传感器;11 A伺服放大器6、射流管电液伺服阀结构示意图 同时,通过位移传感器10检测滑阀芯的位移x并反馈到安装的伺服放大器的输入端在阀门中。与给定的输入信号相比,产生的偏差信号继续控制力矩电机的电磁力,从而控制滑阀阀芯的进一步位移。直到滑阀阀芯位移的反馈信号等于给定的输入信号,即 当偏差信号为零时,阀芯停止运动,实现主阀芯的位移x,与给定的输入电信号成正比变化为1。1个主线轴;2、机身、接收器;4、喷射臂;5、永磁体;6、弹簧管;7、电枢;8、线圈;9、断路器;10、位移传感器;11、伺服放大器三、压流控制伺服阀(PQ阀) 液压伺服系统一般是欠阻尼系统,阻尼比较小,变化范围比较大,会直接影响改善系统的静态和动态性能。因此,提高系统的阻尼比一直是提高液压伺服系统性能的重要方面。尝试提高电液伺服阀的流量压力系数K将是提高系统阻尼比的简便方法。压力流量伺服阀就是在这样的背景下诞生的。

三、压流控制伺服阀(PQ阀)结构示意图三、压流控制伺服阀(PQ阀)结构:主要由动铁力矩电机驱动1、喷嘴块 板前置阀 3 和功率级滑阀 6、 平衡弹簧 5 和压力反馈油路 2 等组。当阀门无电信号输入时电液伺服阀原理动画,喷嘴挡板阀的挡板处于中间位置,功率级滑阀处于中间位置。端(作用面积L2),滑阀在两端平衡弹簧的作用下处于零位,使主阀无负载流量输出。1-力矩电机;2-压力反馈油路;3-喷嘴挡板前阀;4-机油滤清器;5-平衡弹簧;6-滑阀;7-固定部分三、 压力-流量控制伺服阀(PQ阀) 当有控制电信号输入时,喷嘴挡板阀产生控制压力L2),作用于主阀控制腔端面(作用面积为Av),使功率级滑阀移动x,输出潮流q。除了喷嘴处的流量反馈功能外,阀系统的负载压力反馈还通过负载压力反馈通路 2 作用于 F 功率级滑阀两端的弹簧腔(作用面积为 A . 稳态时,弹簧力与反馈负载液压的合力与控制液压成正比。平衡,使功率级滑阀得到相应的平衡位置。1-力矩电机;2-压力反馈油路;3-喷嘴挡板前阀;4-滤油器;5-平衡弹簧;6-滑阀;7-固定接头四、@>动态压力反馈伺服阀结构:在压力反馈阀的基础上,增加了阻尼元件(弹簧、反馈活塞、固定阻尼孔)的组合,以提高系统的静态刚度(稳定性))。

5个反馈喷嘴;6个反馈孔;7 阀芯;8-固定孔口;9-过滤器;10-弹簧管;11-挡板;12线圈;13-永磁五、负载压力反馈喷嘴式伺服阀结构图五、负载压力反馈喷嘴式伺服阀阀门 当力矩电机有输入信号电流时,力矩电机的电磁力矩使挡板偏离中间位置,控制喷嘴挡板阀4输出控制压差,推动滑阀7移动,输出负载压力。

同时,负载压力通过反馈孔6和反馈喷嘴5向挡板产生反馈扭矩,使挡板回到中间位置,前级停止工作,滑阀的阀芯也停止移动。此时,与负载压力成正比的反馈转矩等于转矩电机输入电流产生的电磁转矩。因此,伺服阀输出的负载压力与信号电流成正比。1-上磁铁;2-电枢;3-下磁铁;4控制喷嘴阀;5个反馈喷嘴;6个反馈孔;7 阀芯;8-固定孔口;9-过滤器;10-弹簧管;11-挡板;12线圈;13-永磁六、三级电反馈伺服阀采用二级滑阀驱动三级滑阀,末级阀芯的定位只能依靠电反馈。工作原理:电反馈在外环,因此转换参数的变化、非线性和干扰对控制器、前置放大器和动力滑阀等阀门性能的影响大大降低。由于位置传感器的分辨率和二次仪表的带宽可以做得很高,因此电反馈伺服阀的分辨率、带宽和线性度可以大大提高,而滞后和零漂可以大大降低,阀门性能进一步提高。079-10<@0、079-200伺服阀是三级阀的代表产品七、伺服阀主要性能参数1、 规格参数: 额定电流:产生额定流量所需的任何值。一极的输入电流与力电机或力矩电机的两个线圈的连接形式(单接、串联、并联或差动)有关。

额定压力:产生额定流量的供油压力。额定流量:在规定的阀门压降下,额定电流对应的负载流量即为额定流量。七、伺服阀主要性能参数2、静态特性压力-流量特性 压力-流量特性曲线可供系统设计人员考虑负载匹配情况,确定伺服阀的规格。一些伺服阀样品将显示无量纲压力-流量特性曲线(a);更多的伺服阀样品给出了 I=In 下的压力和流量特性,以对数坐标表示(图 b)。对数坐标表示的优点是Q是线性的,它给出了该系列伺服阀的压力-流量特性3、 动态特性:频率特性阶跃特性八、伺服阀选型、使用与维护1、选择:考虑因素:负载的性质和大小、控制速度和加速度的要求、系统控制的要求精度和系统带宽、工作环境、可靠性和经济性。尺寸类型、重量限制及其他要求:根据系统的控制任务和负载的性质确定伺服阀的类型。一般位置和速度控制系统采用Q阀;力控系统最好采用P阀,也可采用Q阀;惯性大但外负载力小的系统建议使用PQ阀 性能指标:根据系统的性能要求,确定伺服阀类型和性能指标。对控制精度要求高的系统,应选用分辨率高、迟滞小的伺服阀;当外部负载较大时,应根据系统带宽要求选择压力增益较高的伺服阀的带宽。

带宽太低会限制系统的响应速度。如果过高,会向负载规格传递高频干扰信号和颤振信号:根据负载的大小和所需的控制速度,确定伺服阀的规格,即确定额定压力和额定流量。额定电流:伺服阀的额定电流有时是可选的。更大的额定电流需要更大功率的伺服放大器,额定电流值越大的阀门抗干扰能力越强。2、使用线圈接法:一般伺服阀有两个控制线圈。您可以根据需要选择以下任何一种连接方式。但有些伺服阀只有一个控制线圈。(a) 单线圈 (b) 单独使用 (c) 串联 (d) 并联 (e) 差动连接 当两个线圈单独连接时,一个线圈接控制信号,另一个接抖动信号. 如果只使用一个线圈,则抖动信号会叠加在控制信号上。串联时,线圈匝数加倍,所以电阻加倍,电流减半;并联时,电阻减半,电流不变。并联的好处是当一个线圈损坏时,它仍然可以工作。从而提高工作的可靠性。差分连接的优点是电路是对称的,温度和电源波动的影响可以相互补充。颤振信号的使用:颤振信号使阀门保持在高频、低振幅的微振动状态,可减少或消除伺服阀内因静摩擦引起的死区,可有效防止阀门故障的发生。堵塞现象。伺服阀的调整:(四、4@>性能检查:伺服阀通电前,一定要按说明书检查控制线圈与插头插脚的连接是否正确(2)调点:闲置不用的伺服阀,将其放在使用前应调零点。并能有效防止阀门故障的发生。堵塞现象。伺服阀的调整:(四、4@>性能检查:伺服阀通电前,一定要按说明书检查控制线圈与插头插脚的连接是否正确(2)调点:闲置不用的伺服阀,将其放在使用前应调零点。并能有效防止阀门故障的发生。堵塞现象。伺服阀的调整:(四、4@>性能检查:伺服阀通电前,一定要按说明书检查控制线圈与插头插脚的连接是否正确(2)调点:闲置不用的伺服阀,将其放在使用前应调零点。

必须在伺服阀试验台上调零;如果是安装在系统上,其实就是系统的零点(四、6@>颤振信号的调整:由于每个阀门的制造和装配精度的差异,使用时请务必调整颤振信号的频率和幅度,使伺服阀的分辨率处于最高水平。 污染控制:要控制污染,首先要防止污染物的侵入。合理的系统设计,有效的过滤和完善的维护管理系统很重要大型工业伺服系统的污染控制过滤系统配备:主泵出口高压过滤器美国泰科阀门,伺服阀前高压过滤器,主回油低压过滤器,循环过滤器、空气过滤器和磁性过滤器。过滤器的精度取决于伺服阀的类型,喷嘴挡板阀的绝对过滤精度要求为5μm。滑阀式工业伺服阀的绝对过滤精度严格为10μm,阀内的小过滤器为粗过滤器。污染物进入伺服阀。阀门中的过滤器和系统过滤器应定期检查、更换和清洗。在将伺服阀安装到系统中之前,必须使用伺服阀清洁板代替伺服阀,并定期对系统进行清洁。检查油的污染程度,更换滤芯,直至系统清洁度达到要求后,方可安装伺服阀。伺服阀不稳定:油源中泵的流量脉动引起的压力脉动、溢流阀的不稳定、管路共振、各种非线性因素引起的极限环振荡、伺服阀引起的不稳定等,都会导致系统摆动。伺服阀中的间隙和阀芯上的稳态液压力引起的压力正反馈会导致系统振荡。不稳定。伺服阀中的间隙和阀芯上的稳态液压力引起的压力正反馈会导致系统振荡。不稳定。伺服阀中的间隙和阀芯上的稳态液压力引起的压力正反馈会导致系统振荡。不稳定。

从伺服阀到执行器的管道共振也会导致系统振荡。当伺服阀转换器的谐振频率、前级阀或功率级的谐振频率与功率元件的谐振频率和管道的1/4波长频率重合时,也可能引起谐振。可以通过改进滤波和增加颤振来减弱或消除伺服阀间隙引起的不稳定性;与管道和结构的共振频率有关的振荡可以通过改变管道的长度和支撑、执行器的支撑等来减弱或消除。

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