液壓伺服閥的學(xué)習(xí)與研究

1、論文導(dǎo)讀：在液壓系統(tǒng)中，伺服控制閥有機(jī)液伺服閥和電液伺服閥等。按伺服閥的功用，可分為流量（用于控制輸出的流量）和壓力（用于力或壓力控制系統(tǒng)）伺服閥兩種。關(guān)鍵詞：伺服控制閥，壓力控制，轉(zhuǎn)換裝置在液壓系統(tǒng)中，伺服控制閥有機(jī)液伺服閥和電液伺服閥等。機(jī)液伺服閥是柱塞泵變量機(jī)構(gòu)所采用的伺服變量閥。這里主要探討電液伺服閥。科技論文。1.電液伺服閥的分類及組成1.1電液伺服閥的分類（1）按電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，可分為動(dòng)圈式（動(dòng)圈式力馬達(dá)常與作為前置級(jí)要求行程較長(zhǎng)的小型滑閥式液壓伺服閥配合使用）和動(dòng)鐵式（動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)常與作為前置級(jí)的工作行程較小的噴嘴擋板式及射流管式液壓伺服閥配合使用）伺服閥兩種。（2）按液

2、壓前置放大器的結(jié)構(gòu)形式，可分為滑閥式、噴嘴擋板式（雙噴嘴或單噴嘴）和射流管式伺服閥三種。（3）按液壓放大器的串聯(lián)級(jí)數(shù)，可分為單級(jí)、二級(jí)和三級(jí)伺服閥。（4）按伺服閥的功用，可分為流量（用于控制輸出的流量）和壓力（用于力或壓力控制系統(tǒng)）伺服閥兩種。（5）按反饋方式，可分為沒(méi)有反饋、機(jī)械反饋、電氣反饋、力反饋、負(fù)載壓力反饋、負(fù)載流量反饋伺服閥等數(shù)種。（6）按液壓能源，可分為恒壓源式（即進(jìn)入液壓放大器的液壓源的壓力為恒值，而流量是可變的）和恒流源式（即進(jìn)入液壓放大器的能源流量是恒值，而壓力是可變的）伺服閥兩種。1.2電液伺服閥的組成電液伺服閥由電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器（力矩馬達(dá)或力馬達(dá)）和液壓放大器組成。2.電

3、液伺服閥放大器的結(jié)構(gòu)形式電液伺服閥中常用的液壓放大器有滑閥式、噴嘴擋板式和射流管式三種。2.1滑閥式液壓放大器（簡(jiǎn)稱滑閥）根據(jù)滑閥的控制邊數(shù)（起控制作用的閥口數(shù)）的不同，可分為單邊、雙邊和四邊滑閥控制式三種類型。單邊滑閥只有一個(gè)控制邊（可變節(jié)流口），有負(fù)載口和回油口共二個(gè)通道，故又稱為二通伺服閥。由于只有一個(gè)負(fù)載通道，只能用來(lái)控制差動(dòng)缸。一般使缸的有桿腔與供油腔常通（以產(chǎn)生固定的回程液壓力），還必須和一個(gè)固定節(jié)流孔R(shí)配合使用，才能控制無(wú)桿腔的油壓。當(dāng)滑閥向左（或向右）移動(dòng)時(shí)，控制邊的開口XS增大（或減?。刂屏烁字械囊簤毫土髁?，從而改變缸的運(yùn)動(dòng)速度和方向。雙邊滑閥有兩個(gè)控制邊（可變節(jié)流口）

4、，它有供油口、回油口和負(fù)載口共三個(gè)通道，故又稱為三通伺服閥。因只有一個(gè)負(fù)載通道，也只能用來(lái)控制差動(dòng)缸，故應(yīng)使缸的有桿腔與供油壓力常通（形成固定的回程液壓力）。壓力油經(jīng)滑閥控制邊XS1的開口與缸的無(wú)桿腔相通，并經(jīng)XS2的開口回油箱。當(dāng)滑閥向右移動(dòng)時(shí)，XS1增大，XS2減少；滑閥向左移動(dòng)時(shí)，XS1減小，XS2增大。這樣，就控制了液壓缸無(wú)桿腔的回油阻力，從而改變差動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)速度和方向。四個(gè)控制邊的四邊滑閥，它有供油口、回油口和兩個(gè)負(fù)載口，共四個(gè)通道，故又稱為四通伺服閥。因它有兩個(gè)負(fù)載通道，故能控制各種液壓執(zhí)行元件?？刂七匵S1和XS2是控制壓力油進(jìn)入執(zhí)行元件左、右油腔的，XS3和XS4是控制左、右油

5、腔通向油箱的。當(dāng)力矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滑閥向右移動(dòng)時(shí)，XS1和XS4增大，XS2和XS3減?。幌蜃笠苿?dòng)時(shí)，情況相反。這樣，就控制了進(jìn)入執(zhí)行元件左、右腔的液壓力和流量，從而控制了執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和方向。從控制角度，四邊滑閥性能最好，雙邊滑閥居中，單邊滑閥最差。從加工角度，單邊滑閥容易、成本低，雙邊滑閥居中，四邊滑閥加工困難、成本高。通常，四邊滑閥用于精度和穩(wěn)定性要求較高的系統(tǒng)；單邊和雙邊滑閥用于一般精度的系統(tǒng)。根據(jù)滑閥在零位（中間位置）時(shí)的開口形式，可分為負(fù)開口（正遮蓋）、零開口（零遮蓋）和正開口（負(fù)遮蓋）三種類型?；y式放大器加工較困難，裝配精度較高，價(jià)格貴；閥芯質(zhì)量大，慣性大，閥芯固有頻率低；閥芯與

6、閥套之間有摩擦；對(duì)油液的污染較敏感；閥芯上的作用力大，因而要求控制元件的拖動(dòng)力較大?；y式液壓放大器廣泛地作為功率放大器使用。2.2射流管式放大器射流管主要由射流管和接收器組成。射流管噴出液壓油的動(dòng)能由接收器接收后又轉(zhuǎn)換為壓力能，作用在液壓缸活塞上。射流管可以繞軸擺動(dòng)。射流管處在中間位置時(shí)，兩個(gè)接收口接收的能量相等，活塞保持不動(dòng)；當(dāng)射流管偏離中間位置時(shí)，一個(gè)接收口接收的能量大，壓力恢復(fù)高，另一個(gè)則相反，這時(shí)液壓缸的活塞就產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。這種放大器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度要求低，抗污染能力強(qiáng)，工作可靠，所需操縱力小，可以直接用在小功率伺服系統(tǒng)中。其缺點(diǎn)是特性不易預(yù)測(cè)，要靠實(shí)驗(yàn)確定，零位損失大，

7、油液的粘性影響大，低溫性能差等。這種放大器一般應(yīng)用于低壓小功率場(chǎng)合，可作為電液伺服閥的前置級(jí)。2.3噴嘴擋板式放大器單噴嘴擋板式液壓放大器固定節(jié)流口、噴嘴、擋板組成，擋板和噴嘴之間的距離可以控制，改變其距離，就改變了噴嘴和擋板之間的節(jié)流口。液壓缸右端為供油壓力，左端的壓力靠噴嘴和擋板之間的距離控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)差動(dòng)液壓缸的控制。3.電液伺服閥的典型結(jié)構(gòu)3.1力反饋兩級(jí)電液伺服閥力反饋兩級(jí)電液伺服閥是目前廣泛應(yīng)用的一種伺服閥的結(jié)構(gòu)原理。其第一級(jí)為雙噴嘴擋板式液壓放大器，由永磁式力矩馬達(dá)控制；第二級(jí)為四通滑閥式液壓放大器。閥芯的位移通過(guò)反饋彈簧桿與銜鐵擋板組件相連，構(gòu)成滑閥位移 - 力反饋系統(tǒng)。當(dāng)無(wú)

8、控制電流時(shí)，銜鐵由彈簧管支撐在上、下導(dǎo)磁體的中間位置，擋板處在兩個(gè)噴嘴的中間位置，滑閥閥芯在反饋桿的約束下處于中位，伺服閥無(wú)輸出。當(dāng)有差動(dòng)控制電流輸入時(shí)，在銜鐵上產(chǎn)生電磁力矩（這里 假設(shè)力矩為逆時(shí)針?lè)较颍?，使銜鐵擋板組件繞彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)中心逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)，彈簧管和反饋桿產(chǎn)生變形，擋板偏離中位?？萍颊撐?。這時(shí)，噴嘴擋板閥右間隙減小而左間隙增大，引起滑閥右腔控制壓力增大，左腔控制壓力減小，推動(dòng)滑閥閥芯左移。同時(shí)帶動(dòng)反饋桿端部小球左移，使反饋桿進(jìn)一步變形。當(dāng)反饋桿和彈簧管變形產(chǎn)生的力矩與電磁力矩相平衡時(shí)，銜鐵擋板組件便處于一個(gè)平衡位置。在反饋桿端部左移進(jìn)一步變形時(shí)，使擋板的偏移減小，趨于中位。這時(shí)右腔控制

9、壓力降低，左腔增高，當(dāng)閥芯兩端的液壓力與反饋桿變形對(duì)閥芯產(chǎn)生的反作用力以及滑閥的液動(dòng)力相平衡時(shí)，閥芯停止運(yùn)動(dòng)，其位移與控制電流成比例。在負(fù)載壓差一定時(shí)，閥的輸出流量也與控制電流成比例。所以這是一種流量控制伺服閥。這種伺服閥由于銜鐵和擋板均在中位附近工作，所以線性好。對(duì)力矩馬達(dá)的線性要求也不高，可以允許滑閥有較大的工作行程。3.2射流管式二級(jí)電液伺服閥射流管由力矩馬達(dá)帶動(dòng)偏轉(zhuǎn)?？萍颊撐摹Ｉ淞鞴芎附佑阢曡F上，并由薄壁彈簧片支承。液壓油通過(guò)柔性的供油管進(jìn)入射流管，從射流管噴嘴射出的液壓油進(jìn)入與滑閥兩端控制腔分別相通的兩個(gè)接收口中，推動(dòng)閥芯移動(dòng)。射流管的側(cè)面裝有彈簧板及反饋彈簧，其末端插入閥芯中間的小槽內(nèi)，閥芯移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)反饋彈簧構(gòu)成對(duì)力矩馬達(dá)的力反饋。力矩馬達(dá)借助于薄壁彈簧片實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓部分的密封隔離。射流管式伺服閥的最大優(yōu)點(diǎn)是抗污染能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響