伺服閥和比例閥

第9章伺服閥和比例閥一、概述在實(shí)際應(yīng)用中，除了開關(guān)和定值控制外，還更多地需要比例控制，即保持輸出和輸入成連續(xù)、正比關(guān)系，這不僅有利于降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度，而且會(huì)大大提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和控制精度。(Chaper9Servovalveandproportionalvalve)伺服閥的輸出量（流量）和輸入量（電信號(hào)等）成連續(xù)比例關(guān)系，應(yīng)用在精度要求較高的力、位移和速度的控制場合。伺服閥對(duì)油液的清潔度要求較高，價(jià)格較昂貴。二、伺服閥(ServoValve)從輸入信號(hào)的類型而言，伺服閥可分為電液伺服閥、氣液伺服閥和機(jī)液伺服閥。三者的工作原理大體相同，只是輸入信號(hào)與閥芯控制信號(hào)間的轉(zhuǎn)換方式不同。其中，電液伺服閥最為常用。1、結(jié)構(gòu)組成伺服放大器伺服放大器把輸入的電壓信號(hào)與反饋的電壓信號(hào)進(jìn)行比較和放大運(yùn)算后，轉(zhuǎn)換為與偏差電壓成比例關(guān)系的電流信號(hào)，作用在控制線圈上，從而控制伺服閥的動(dòng)作。電氣－機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置電－機(jī)轉(zhuǎn)換裝置包含了電流－力轉(zhuǎn)換和力－位移轉(zhuǎn)換兩個(gè)功能。電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換為力（力矩）信號(hào)后作用在液壓前置放大器上，經(jīng)彈性元件轉(zhuǎn)換為位移。典型的電氣－機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置有力馬達(dá)和力矩馬達(dá)兩種。力矩馬達(dá)力矩馬達(dá)基于銜鐵在磁場中受力發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理進(jìn)行工作，銜鐵在液壓力矩、彈簧力矩和電磁力矩的作用下保持平衡，從而控制閥芯在輸入信號(hào)的作用下移動(dòng)對(duì)應(yīng)的位移后也保持新的平衡，使輸出位移和輸入信號(hào)一一對(duì)應(yīng)。力矩馬達(dá)的尺寸及慣性較小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，但其線性度不及力馬達(dá)，常用于噴嘴—擋板閥。力馬達(dá)力馬達(dá)基于帶電線圈在磁場中受力的原理進(jìn)行工作，使輸出力和輸入電信號(hào)成正比關(guān)系，然后通過彈簧把力與位移對(duì)應(yīng)起來，從而最后實(shí)現(xiàn)閥芯輸出位移與輸入電信號(hào)的一一對(duì)應(yīng)。力馬達(dá)的線性度好，價(jià)廉易制，但其尺寸和慣性較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較低，通常配用滑閥或射流管閥，用于工業(yè)伺服閥中。

液壓功率放大器液壓功率放大器把來自電氣－機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置的力（力矩）信號(hào)轉(zhuǎn)換為油液的流量信號(hào)和壓力信號(hào)。受結(jié)構(gòu)尺寸的限制，電氣－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的輸出力或力矩較小，難以直接驅(qū)動(dòng)大功率的液壓放大器，因此伺服閥一般為兩級(jí)液壓放大，即轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)液壓前置放大器，由前置放大器再驅(qū)動(dòng)液壓功率放大器。常用的液壓前置放大器分為滑閥、噴嘴－擋板閥和射流管閥三種（可根據(jù)液壓前置放大器的種類對(duì)伺服閥進(jìn)行分類），而液壓功率放大器則幾乎都是滑閥。反饋裝置伺服閥的反饋總的來說可分為兩部分：一是前置放大器和功率放滑閥間的負(fù)反饋，保證功率滑閥的準(zhǔn)確定位；二是控制參量及中間環(huán)節(jié)參數(shù)的反饋，它們是保證控制能力和提高控制精度的必要環(huán)節(jié)。2、工作原理伺服放大器電氣－機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置前置級(jí)功率滑閥執(zhí)行元件液壓放大器比例閥是一種性能低于伺服閥的液壓控制閥，其輸出與輸入成比例關(guān)系，它對(duì)油液的清潔度要求較伺服閥低，價(jià)格也更低，在大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中具有更強(qiáng)的競爭力。比例閥誕生于20世紀(jì)70年代早期，是行業(yè)需求和市場驅(qū)動(dòng)的結(jié)果。三、比例閥可以這樣理解：比例閥的工作原理類似于普通的液壓開關(guān)和定值閥，只是比例閥的加載裝置（換向、調(diào)壓和調(diào)速）較特殊。當(dāng)然，為了提高比例閥的性能，在閥芯和閥腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上做了大量的改進(jìn)，并且高性能的比例閥還增加了內(nèi)部信號(hào)反饋處理環(huán)節(jié)。1、分類由于比例閥的主要特點(diǎn)在于其加載裝置有別于普通閥，因此只需在普通液壓閥的主體名稱前面加上“比例”兩個(gè)字便可標(biāo)識(shí)比例閥。例如，我們可以這樣說：先導(dǎo)比例溢流閥、比例調(diào)速閥、三位四通比例方向流量閥等等。比例電磁鐵是一種線性的電—機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，其輸入電信號(hào)與輸出電磁吸力成正比，通過彈簧把力轉(zhuǎn)換為位移，從而把輸入電信號(hào)與閥芯的位移對(duì)應(yīng)起來。2、比例電磁鐵比例電磁鐵帶電后，輸出與輸入信號(hào)成比例的電磁吸力，推動(dòng)滑芯運(yùn)動(dòng)。對(duì)壓力閥而言，彈簧并不壓縮，只起傳力的作用；對(duì)流量閥而言，彈簧把力轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的位移，從而實(shí)現(xiàn)閥芯的運(yùn)動(dòng)位移與輸入電信號(hào)間的比例關(guān)系。3、工作原理四、最新比例液壓元件的情況介紹比例閥比例變量泵日本油研、德國力士樂、美國vickers,bosch等。五、插裝閥開發(fā)目的工作原理結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用情況注意要點(diǎn)六、小結(jié)伺服閥是一種高性能的液壓控制閥，由于它對(duì)油液的清潔度較高，并且價(jià)格昂貴，只在少數(shù)有較高要求的應(yīng)用領(lǐng)域得到應(yīng)用。比例閥的控制性能可滿足大多數(shù)工