电液伺服控制阀和比例阀.ppt

电液伺服控制阀 一、直接位置反馈电液伺服阀 电液比例控制阀 若为正开口滑阀，阀在中间位置时的泄漏量为： 式中 Cd——流量系数； U——阀中位时的预开口量； ρ——油液的密度。 当零开口四边滑阀的阀口有1~3μm的遮盖量时，可部分补偿径向缝隙的影响。 因为阀有内泄漏，所以对实际的零开口四边滑阀来说，它的零位流量-压力系数不为零，经推导得： 此式表明KC0和阀的结构尺寸有关。 实际零开口四边滑阀的零位压力放大系数不是无穷大，而是 可见，Kp0虽和阀的结构尺寸无关，但却和径向缝隙Cr有关，Cr增大时，Kp0急剧减小。 必须指出，上面1~4节中所述的是液压伺服阀的特性，如果是电液伺服阀，因输入是电流，则只要用输入电流I代替阀的位移xs，便可得到电液伺服阀的特性。 由静态特性可以确定阀的一些指标，如线性度、对称度、滞环、分辨率、零漂和内漏等。 2. 动态特性（频率特性）曲线 图 动态特性曲线 阀的动态特性一般用频率特性表示，如图所示。通常以幅值比为-3dB和相位差为-90°时所对应的频率来度量，而分别名之以幅频宽和相频宽。频宽是衡量电液伺服阀动态特性的一个重要参数。为了使液压伺服系统有较好的性能，应有一定的频宽。但频带过宽，可能使电噪声和高频干扰信号传给系统，对系统工作不利。 四、电液伺服阀的选用 由于伺服阀的控制精度高、响应速度快，所以在工业设备、航天航空以及军事装备中获得广泛的应用，它常用来实现电液位置、速度、加速度和力的控制。 伺服阀的正确使用，直接影响到系统的性能、工作可靠性和寿命。 图 伺服阀的应用情况 图所示为依传递功率大小和动态特性指标（以-90°时的相频宽表示）的要求而使用伺服阀的情况。 图 电液伺服阀在航空领域中的应用 图示为电液伺服阀在航空航天领域中的应用。 电液比例控制阀（简称比例阀）实质上是一种廉价的、抗污染性较好的电液控制阀。 与电液伺服阀相似，控制比例阀的比例放大器也是具有深度电流负反馈的电子控制放大器，其输出电流和输入电压成正比。比例放大器构成与伺服放大器也相似，但一般要复杂一些，如比例放大器一般均带有颤振信号发生器，还有零区电流跳跃（比例方向阀）等功能。 比例阀结构主要有电-机械转换器（比例电磁铁）和阀两部分。多数比例阀是开环控制的，但也有闭环控制的。 比例阀的发展经历两条途径，一是用比例电磁铁取代传统液压阀的手调输入机构，在传统液压阀的基础上发展起来的各种比例方向、压力和流量阀。另一途径是一些原电液伺服阀生产厂家在电液伺服阀的基础上，降低设计制造精度后发展起来的。前者是比例阀发展的主流。 图 比例电磁铁结构与特性 a）结构图 b）特性曲线 Ⅰ—吸合区 Ⅱ—工作行程区 Ⅲ—空行程区 比例电磁铁是在传统湿式直流阀用开关电磁铁基础上发展起来。目前所应用的大多数比例电磁铁具有图a所示的盆式结构。 由于磁路结构的特点，使之具有如图所示的几乎水平的电磁力-行程特性，这有助于阀的稳定性。图示的电磁铁的输出是电磁推力，故称为力输出型，还有一种带位移反馈的位置输出型比例电磁铁。 图 比例电磁铁结构与特性 a）结构图 b）特性曲线 Ⅰ—吸合区 Ⅱ—工作行程区 Ⅲ—空行程区 带位移反馈的位置输出型比例电磁铁，如图所示。由于有衔铁位移的电反馈闭环，因此当输入控制电信号一定时，不管与负载相匹配的比例电磁铁输出电磁力如何变化，其输出位移仍保持不变。所以它能抑制摩擦力等扰动影响，使之具有极为优良的稳态控制精度和抗干扰特性。 图 带位移反馈比例电磁铁 一、比例压力阀 1. 直动式比例压力阀 用比例电磁铁取代压力阀的手调弹簧力控制机构便可得到比例压力阀，如图4-92所示。 图4-92a所示的比例压力阀采用普通力输出型比例电磁铁1，其衔铁可直接作用于锥阀4。 图 直动式比例压力阀 a）普通比例电磁铁控制 b）带位移反馈比例电磁铁控制 1—比例电磁铁 2—推杆 3—弹簧 4—锥阀 图4-92b所示的则为位移反馈型比例电磁铁，必须借助弹簧转换为力后才能作用于锥阀4进行压力控制。后者由于有位移反馈闭环控制，可抑制电磁铁内的摩擦等扰动，因而控制精度显著高于前者，当然复杂性和价格也随之增加。 这两种比例压力阀： 可用作小流量时的直动式溢流阀， 也可取代先导式溢流阀和先导式减压阀中的先导阀，组成先导式比例溢流阀和先导式比例减压阀。 2. 先导式比例压力阀 图为两个应用输出压力直接检测反馈和在先导级与主级 级间动压反馈的比例压力阀。 两种阀的先导阀心4均为有直径差的二级同心滑阀，大、小端面积差与压力反馈推杆5面积相等，稳态时动态阻尼液阻R3两侧液压力相等，先导阀心大端受压面积（大端面积减去反馈推杆面积）和小端受压面积相等，因而先导阀心两端静压平衡。