第7講-電液伺服閥課件

1、2022/7/17 電液伺服閥的特性分析、性能指標(biāo)與選擇方法電液伺服閥是電液控制系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換與放大元件，將功率很小的電信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成液壓功率輸出。組成：電機(jī)械轉(zhuǎn)換元件（力矩馬達(dá)、電磁鐵或伺服電機(jī)等）+液壓放大器（單級(jí)，雙級(jí)或三級(jí)）分類：見表2.1。位置檢測型- 力反饋型電液伺服閥，直接位置反饋型電液伺服閥，閥芯位移反饋型電液伺服閥壓力反饋型- 壓力閥負(fù)載流量反饋型-流量閥單級(jí)閥：一般流量小于20 L/min雙級(jí)閥：流量介于20 L/min 200 L/min三級(jí)閥：流量在200L/min400L/min2022/7/27電液伺服閥的特性分析、性能指標(biāo)與選擇方法本節(jié)主要內(nèi)容幾種常見電液伺服閥

2、的結(jié)構(gòu)與工作原理特性分析及性能指標(biāo)選擇與使用2022/7/37.1 結(jié)構(gòu)與工作原理共性特征：電-機(jī)械轉(zhuǎn)換元件+液壓放大器 多級(jí)閥中的液壓放大器一般采用噴嘴擋板閥作前置級(jí)，滑閥作功率級(jí)，電機(jī)械轉(zhuǎn)換元件為力矩馬達(dá)。1 力反饋型電液伺服閥 力反饋桿以位置力反饋的方式檢測閥芯位移，在力矩馬達(dá)處通過力矩平衡方式綜合。2022/7/47.1 結(jié)構(gòu)與工作原理特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)特性好，體積小缺點(diǎn)：對(duì)油清潔度要求高，彈簧管壽命有限，加工制造難度大電機(jī)械轉(zhuǎn)換器雙噴嘴擋板液壓放大器滑閥式液壓放大器2022/7/5力反饋電液伺服閥示意圖2022/7/67.1 結(jié)構(gòu)與工作原理力反饋電液伺服閥的力反饋原理自由位置實(shí)際位置閥芯位移

3、力反饋原理：以力反饋的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)閥芯位移的檢測2022/7/7力矩表達(dá)式以下通過簡化的靜態(tài)分析，說明主滑閥的閥芯位移量是和力矩馬達(dá)線圈電流成比例的。根據(jù)力矩馬達(dá)的電磁力矩分析（詳見本書3.2.2節(jié)），力矩馬達(dá)的電磁轉(zhuǎn)矩Td為Td=Kti+Km (2-120) 式中：Kt為力矩馬達(dá)的力矩系數(shù)；i為力矩馬達(dá)線圈中的電流； Km為力矩馬達(dá)的電磁彈簧系數(shù)；為力矩馬達(dá)銜鐵的偏轉(zhuǎn)角。 說明力矩馬達(dá)的電磁力矩和輸入電流i以及偏轉(zhuǎn)角成比例。主閥作用于反饋桿的力和力矩分別為(2-121) 式中：pv1,pv2為主滑閥兩端的壓力；Av為主滑閥的端面面積；r為噴嘴中心到支點(diǎn)的距離；b為主滑閥中心到噴嘴中心的距離。噴

4、嘴作用于擋板的力矩近似為(2-122) : 式中，AN為噴嘴孔面積。2022/7/8閥芯位移量與電流成比例彈簧管對(duì)力矩馬達(dá)的反力矩為 Ts=Ks(2-123) 式中，Ks為彈簧管的抗扭轉(zhuǎn)剛度。而Ks由作用在力矩馬達(dá)銜鐵上的力矩平衡得到(2-124)考慮到偏轉(zhuǎn)角很小，故可得近似關(guān)系式為(2-125) 上式說明，閥芯位移量與電流成比例，空載流量也與電流成比例。C12022/7/97.1 結(jié)構(gòu)與工作原理2 電反饋式大流量工業(yè)伺服閥結(jié)構(gòu)與伺服閥相似，但公差放寬，流量大，響應(yīng)速度較低。一般為三級(jí)閥，主級(jí)帶閥芯位移反饋。2022/7/107.1 結(jié)構(gòu)與工作原理3 直接位置式反饋電液伺服閥無彈簧管和反饋桿，

5、力矩馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)擋板，兩個(gè)噴嘴直接安裝在二級(jí)閥的閥芯上，形成直接位置反饋，電流與閥芯位移成正比。這種閥結(jié)構(gòu)雖然簡單，但調(diào)試比較困難。2022/7/117.1 結(jié)構(gòu)與工作原理4 動(dòng)圈式電液伺服閥 動(dòng)圈式電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器 小滑閥與二級(jí)閥之間形成可變節(jié)流口，兩個(gè)可變節(jié)流口與兩個(gè)固定節(jié)流孔形成雙B橋液壓放大器。直接位置反饋。該閥對(duì)加工要求低，耐污染，但頻寬低。閥的頻寬一般在50Hz以下，用于工業(yè)場合。 2022/7/127.1 結(jié)構(gòu)與工作原理 5固定節(jié)流孔3固定節(jié)流孔2022/7/137.2 特性分析與性能指標(biāo)1 靜態(tài)性能 （1）負(fù)載流量特性曲線負(fù)載壓力，效率圖中，黑線的電流大于藍(lán)色線的電流 i2i1i

6、2i12022/7/147.2 特性分析與性能指標(biāo)1 靜態(tài)性能 （2）空載流量特性曲線伺服閥的必做測試項(xiàng)目。指負(fù)載壓力為零時(shí)，負(fù)載流量與線圈電流之間作一完整循環(huán)的連續(xù)曲線。從該曲線上可以求出流量增益、不對(duì)稱度、非線性度、滯環(huán)等性能指標(biāo)。 2022/7/157.2 特性分析與性能指標(biāo)1 靜態(tài)性能 （3）壓力特性曲線 切斷負(fù)載時(shí)，閥的負(fù)載壓力隨線圈電流在一個(gè)完整循環(huán)內(nèi)的連續(xù)變化曲線。從該曲線上可以確定壓力增益指標(biāo)。（4）分辨率（5）零偏（6）零漂（7）零位泄漏 2022/7/167.2 特性分析與性能指標(biāo)1 靜態(tài)性能 2022/7/177.2 特性分析與性能指標(biāo)2 動(dòng)態(tài)性能 階躍特性：注意與供油壓

7、力有關(guān) 頻率特性：注意與輸入電流的幅值有關(guān)這主要是由于伺服閥嚴(yán)格講是非線性元件，只在電流小范圍變化時(shí)，可以近似看作線性元件。 2022/7/187.2 特性分析與性能指標(biāo)2 動(dòng)態(tài)性能 2022/7/197.2 特性分析與性能指標(biāo)3 傳遞函數(shù) 視伺服閥的頻寬與整個(gè)控制系統(tǒng)頻寬的數(shù)值關(guān)系，伺服閥可以分別看作比例環(huán)節(jié)、一階環(huán)節(jié)和二階環(huán)節(jié)。（1）如果伺服閥的頻寬遠(yuǎn)大于（5倍以上）系統(tǒng)頻寬，則（2）如果伺服閥的頻寬接近系統(tǒng)頻寬的三到五倍，則2022/7/207.2 特性分析與性能指標(biāo)3 傳遞函數(shù) （3）如果伺服閥的頻寬和系統(tǒng)頻寬接近，則 2022/7/217.3 選擇和使用一般工業(yè)場合 2022/7/227.3 選擇和使用 航空航天場合2022/