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液壓工作原理

電液伺服閥的基本組成與分類

添加時間:2018-08-20

    電液伺服閥(以下簡稱伺服閥)是電液伺服控制系統的核心和關鍵元件,它將系統電氣部分和液壓部分連接起來,起到信號轉換、功率放大及伺服控制作用,其性能直接影響系統的控制精度、動態特性和可靠性。


    伺服閥的基本組成與功能


    構成電液伺服控制系統通常需要指令元件、比較元件、放大元件、反饋元件、伺服閥和執行元件等,其中伺服閥是整個系統的核心元件,它在電液伺服控制系統中所處的位置如圖6-1所示。


伺服閥在電液伺服控制系統中所處的位置


    伺服閥建立了電氣系統與液壓系統的連接,將小功率的電氣信號變為大功率的液壓信號,能夠精確控制輸出的流量或壓力,起到了信號轉換、功率放大和伺服控制作用。


    伺服閥通常由電-機械轉換器、液壓放大器(先導級閥和功率級閥)和反饋機構三部分組成。圖6-2所示為伺服閥的組成原理框圖。


伺服閥的組成原理框圖

    電-機械轉換器的作用是把輸入電信號的電能轉換為機械運動的機械能,常見的電一機械轉換器為電磁元件,如力矩馬達、電磁鐵等。


    液壓放大元件通常由先導級閥和功率級閥級聯而成,這是因為電一機械轉換器輸出的機械能較小,在閥流量較大時無法直接驅動功率級閥芯運動,需要增加一級液壓先導級,將電一機械轉換器輸出能量放大后,再去推動功率級閥,從而構成了多級伺服閥。


    反饋機構的作用是將輸出級的閥芯位移或流量以位移、力或者電信號的形式反饋至第一級輸入端,實現多級放大器中功率級滑閥的定位問題,并消除積分環節的作用,從而提高伺服閥的性能。


    伺服閥的分類


    按照液壓放大元件的級數,伺服閥可以分為單級、兩級和三級伺服閥,其外形如圖6-3所示。


單級、兩級和三級伺服閥的外形圖


    單級伺服閥主要由滑閥和力矩馬達組成,力矩馬達直接驅動滑閥運動。單級伺服閥結構簡單、價格低廉,但是其流量和功率較小,穩定性較差,因此其應用受到一定的限制。


    兩級伺服閥具有液壓前置放大級,可以將力矩馬達的輸出放大,克服較大的液動力、黏性力和慣性力等。兩級伺服閥克服了單級伺服閥流量小、不穩定等缺點,得到了廣泛應用。


    三級伺服閥是在通用型兩級伺服閥的基礎上增加了一個滑閥式液壓放大器(第三級),其適用于大流量的應用場合。


    按照先導級閥的結構形式,兩級或三級伺服閥可以分為噴嘴擋板式伺服閥和射流管式伺服閥,如圖6-4所示。


噴嘴擋板式伺服閥和射流管式伺服閥


    噴嘴擋板式伺服閥是目前國內應用最廣泛的伺服閥形式,它具有控制精度高、動態響應快和穩定性好等優點;射流管式伺服閥在國外屬于高端產品,它具有更好的抗污染能力、穩定性和耐久性,并且在靈敏度、分辨率、滯環和低壓性能等指標上優于噴嘴擋板式伺服閥。


    按照反饋形式的不同,兩級或三級伺服閥可以分為位置反饋、負載壓力反饋和負載流量反饋3種,它們的穩態壓力-流量特性曲線如圖6-5所示。


伺服閥穩態壓力-流量特性曲線


    位置反饋式伺服閥最為常用,輸人電流用來控制伺服閥功率級閥芯的位移,在反饋作用下閥芯位移與輸入電流呈線性關系,位置反饋式伺服閥的負載流量受負載壓力影響較大;在負載壓力反饋式伺服閥中,輸入電流用來控制伺服閥的輸出壓力,反饋作用是使閥在外界干擾下能給出與輸入電流成比例的負載壓力;負載流量反饋式伺服閥是控制閥的輸出流量在外界干擾下保持恒定,理想情況下其負載流量不隨負載壓力的變化而變化。

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