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1 概述
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电液伺服阀是一种接受模拟量电控制信号，输出随电控制信号大小及极性变化、且快速响应的模拟流量或（和）压力的液压控制阀。根据输出液压模拟量基本为流量或压力，电液伺服阀可分为电液流量伺服阀和电液压力伺服阀两大类，简称为“流量伺服阀”或“压力伺服阀”。 " x* A, G" r! F' @% ?7 S) u$ r
压力伺服阀的地输入信号与与输出负载压力有良好的线性关系，它与伺服缸与伺服马达相组合，能线性的输出力或力矩，对动态和静态要求不要的施力系统，可采用开环控制方式。而对动态和静态要求要的施力系统，宜采用闭环控制方式。 : l2 u, m1 c3 v [5 b% L
2 压力伺服阀的分类 ' X% G' `* }; @; N
% {/ u* v% c9 f. Y
. a s8 O. B5 M单级压力伺服阀
/ ^! R$ |' A# y9 g! a | 双喷嘴挡板式
( w0 n% i0 Z! y | 射流管式 4 q6 ? l$ k9 W
| 两级压力伺服阀 ! s5 c+ y7 \: ?1 I" f
| 压力反馈 ( j- ^2 B5 D/ j$ M: [
| 阀芯综合力平衡式
; |! A6 [, i/ R! Y$ Y1 d! h | 反馈喷嘴式
5 c" l" ]8 ~% O7 p0 n/ a9 n8 A | 电反馈
2 C$ @. g) W9 f |
5 H8 I; A6 v- j# Z R
此外，两级压力伺服阀按特殊的控制性能可分为：单向正增益输出，单向负增益输出，双向输出。其压力特性见图 1 、图 2 、图 3 。正增益和负增益之间可以通过调节马达的控制方式方便改变。 7 N0 w1 R# b. f1 N8 W/ H* H
- F; c3 l7 Z) _1 V5 k) ~3 _
; y5 j! R6 Z+ Y' D( j5 c5 W, L3 喷嘴挡板双增益压力伺服阀（反馈喷嘴式）
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- [; N( M7 z0 J: M! n' D图4 喷嘴挡板双增益输出压力伺服阀
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图 4 所示为喷嘴挡板式双增益压力伺服阀结构原理图。该阀具有一个供油口 Ps ，回油口 Pr ，负载口 C1 、 C2 。无电流输入时，挡板位于中位，负载口 C1 、 C2 无压力输出。挡板移动，两个喷嘴控制腔内形成压差，它与输入电流产生的电磁力矩成正比。该压差作用在阀芯的环形面积上，使阀芯移动，从而使一侧工作油口（ C1 或 C2 ）与供油口 Ps 相通，另一侧工作油口（即 C2 或 C1 ）与回油口 Pr 相通，在负载腔输出压力 P1 和 P2 ， P1 和 P2 的压差 P12 作用在阀芯两端的小台阶面积上，形成反馈力。阀芯被逐渐移回到“零位”附近的某一位置。在该位置上，作用在阀芯上的反馈力和喷嘴挡板级输出压差产生的作用力相等。因此阀工作油口的压力差与两喷嘴的压力差成正比，即与输出电流成正比。 2 J0 V2 ?, N4 G6 ?* P# Y. P& }
4 喷嘴挡板单向正增益压力伺服阀（阀芯综合力平衡式）
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* C2 ^0 _) X3 d( B5 ~9 q
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& M/ Q$ R* y% Z图5喷嘴挡板单向正增益压力伺服阀
2 C) u; Z3 c0 F6 T! o6 U2 A
图 5 所示为喷嘴挡板式单向正增益压力伺服阀结构原理图。该阀具有一个供油口 Ps ，马达供油口 J ，回油口 Pr ，负载口 C 。无电流输入时，负载口 C 与回油口 Pr 相通，进油口 Ps 关闭，负载腔 C 的压力等于回油压力。当正控制电流流过力矩马达线圈时将产生一控制力矩使衔铁组件顺时针偏转，挡板向左偏移，两个喷嘴控制腔内形成压差，该压差作用到阀芯环形面积上，阀芯右移，造成回油窗口遮盖，进油窗口开启；压力油从供油口 Ps 进入负载腔 C 输出负载压力，此压力又作用在阀芯反馈端面上，直到反馈力与控制力平衡为止。压力伺服阀输出与输入信号成比例的负载压力。输入信号越大，输出的负载压力越大，实现正增益压力控制。相反，当给力矩马达线圈输入负控制电流时，将产生使阀芯向左运动的控制压差，直到限位为止，回油窗口开启，进油窗口关闭，负载腔 C 的输出压力恒等于回油压力。 / Y! x3 p" Q% p' c% B5 b
5 射流管单向正增益压力伺服阀（阀芯综合力平衡式）
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图6 射流管单向正增益压力伺服阀 ^6 m/ H% v) Y+ ~9 B! X
图 6 所示为射流管式单向正增益压力伺服阀结构原理图。该阀有一个供油口 Ps ，一个回油口 Pr ，一个负载口 C 。无电流输入时，负载口 C 与回油口 Pr 相通，进油口 Ps 关闭，负载腔 C 的压力等于回油压力。当有正控制电流输入时，射流管顺时针偏转，在接受器控制腔内形成压力，它与输入电流产生的电磁力矩成正比。该压力作用在阀芯右侧端面上，使阀芯移动，从而使工作油口 C 与供油口 Ps 相通，回油口 Pr 关闭，在负载腔 C 输出压力 Pc 。同时 Pc 作用到反馈阀芯上，形成反馈力。阀芯被逐渐移回到“零位”附近的某一位置。在该位置上，作用在阀芯上的反馈力和射流放大器输出压力产生的作用力相等。因此阀负载口 C 的输出压力与接受器产生的压力成正比，即与输出电流成正比。 . U+ Q% E. L# F; S
阀内的控制弹簧、控制阀芯和反馈杆形成一个反馈机构，提高阀的线性度和压力自适应。从而提高阀的控制精度。 9 \! F4 C! a/ `
射流管压力伺服阀的主要性能指标见表 1 。
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表1 射流管压力伺服阀性能 + V' e/ x0 i6 T% Z
项 目 2 E C! u w7 P
| 指 标
C8 }6 M1 `2 `6 Y! | | 额定电流 ; L1 _8 N, T0 U3 ], x* M; B
| 8 、 20 、 40mA
, B+ k8 @% u: a9 q& J | 额定压力 5 p% o1 Y- z" i! ^# ^
| 21MPa - V5 f+ U% ~' n6 e( T: u
| 线 性 度 ; l$ a' D( \* J
| ≤ 5%
: ]2 |: G, N# k: Z- ~ | 滞 环 : H; P; x# a& u/ `+ q8 w
| ≤ 5% 6 R9 @; U3 B# K+ O
| 分 辨 率
- B/ X( a4 h$ }# a+ q | ≤ 1%
5 G$ q9 L% {& l$ b+ O! l | 压力稳定性 " W5 S9 W. Y3 c; ?) B% b
| ≤ 0.3MPa （ 10min ） $ [5 l2 g5 q. `$ o; X, J
| 零位泄漏 - }1 h8 o+ x" D# c! \& f: c9 Z
| ≤ 1L/min
; V6 c5 Z, T- w) H, Y | 频率响应
# p7 q- z4 e+ O4 r | -3dB>17Hz；-90°>17Hz ! `' N$ G: G1 y/ C2 u
| 工作油液
* a3 z% S; E, l( |+ I. D% t | YH-10 或其他液压油 ' d h" Y* `. Z% y! ]" y
|
6 射流管压力伺服阀的优点
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3 n- I# d6 v& p% \ 相比于喷嘴挡板压力阀，射流管压力伺服阀具有以下优点：
$ M0 t0 k" e3 A- 和低压工作性优于喷挡阀。
- 具有“失效回零”能力，能防止负载压力无法释放。
- 具有无需启动油源的 BIT 检测能力。即阀通电通油没有先后顺序要求，而喷挡阀就必须先通油。
- 马达采用整体焊接结构，马达牢固可靠。喷挡阀马达采用螺钉连接形式。
- 射流管阀前置级效率高于喷挡阀，进一步提高抗污染能力，同时其分辨率、灵敏度和低压工作性优于喷挡阀。
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7 压力伺服阀的应用/ G- T; A- i. m: {
- 用于刹车系统中，例如飞机机轮刹车系统，用于输出与输入电流成比例的刹车压力。
- 施力系统中，可选用流量伺服阀，也可选用压力伺服阀。但对材料试验机试件刚度很高的施力系统，宜选用压力伺服阀。原因在于选用流量伺服阀工作时，系统显现的阻尼要比选用压力伺服阀小，对电气增益变化很敏感，试件刚度很高时尤为显著。
- 负载容腔对系统动态特性很大，在系统设计时应尽量减小负载容腔。
- 压力控制伺服阀本身带有压力反馈，其压力增益特性平缓而呈线性，作为闭环控制中的一个元件使用也较理想。但这种阀的制造和调试较为复杂。
- 由于压力伺服阀的输入信号与输出负载压力有良好的线性关系，它与伺服缸或伺服马达相组合，能线性地输出力或力矩，因此对动态和静态要求不高的施力系统，可以采用开环控制方式，而对动、静态要求较高的场合，宜用闭环控制方式。凡采用闭环控制的施力系统，应在控制器的主通道串人积分环节，将零型系统变成 l 型系统，使系统有较高的控制精度。
- 试件刚度对材料试验机的动态特性影响很大，这是因为试件刚度低，活塞位移大，相应的负载流量大．相当于负载容腔变化大；试件刚度高，相当于负载容腔变化不大。
电液力控制系统；材料试验机、结构物疲劳试验机、轧机张力控制系统、车轮刹车装置等。
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0 E3 i' y5 P! q中船重工集团第七〇四研究所 Phone ： 021-64677999 | 
发表于 2012-6-4 11:35:19
发表于 2012-6-9 08:29:00
发表于 2012-6-16 20:52:15
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