第八次課 電液伺服閥的性能參數(shù)

1、電液伺服閥的性能參數(shù)電液伺服閥性能參數(shù)概述l電液伺服閥是電液伺服系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，與電液伺服閥是電液伺服系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，與其他液壓元件相比，對(duì)其性能的技術(shù)要求要嚴(yán)其他液壓元件相比，對(duì)其性能的技術(shù)要求要嚴(yán)格的多。了解電液伺服閥的性能指標(biāo)與評(píng)判方格的多。了解電液伺服閥的性能指標(biāo)與評(píng)判方法，對(duì)設(shè)計(jì)電液伺服系統(tǒng)、使用電液伺服閥都法，對(duì)設(shè)計(jì)電液伺服系統(tǒng)、使用電液伺服閥都是十分有用的。是十分有用的。l電液伺服閥的性能有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩方面的要求，電液伺服閥的性能有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩方面的要求，這些性能一般均在規(guī)定的技術(shù)規(guī)范下通過(guò)實(shí)驗(yàn)這些性能一般均在規(guī)定的技術(shù)規(guī)范下通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到。另外，應(yīng)用電液伺服閥時(shí)，還應(yīng)注意其得

2、到。另外，應(yīng)用電液伺服閥時(shí)，還應(yīng)注意其輸入電氣特性。輸入電氣特性。靜態(tài)特性靜態(tài)特性負(fù)載流量特性負(fù)載流量特性空載流量特性空載流量特性壓力特性壓力特性靜態(tài)流量特性靜態(tài)流量特性動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)規(guī)格規(guī)格額定流量額定流量額定電流額定電流額定供油壓力額定供油壓力主要性能參數(shù)一覽表可通過(guò)特性方程、特性曲線(xiàn)和閥系數(shù)三種方法來(lái)表示。電液伺服閥常用的規(guī)格參數(shù)額定電流在規(guī)定閥壓降下，對(duì)應(yīng)于額定電流在規(guī)定閥壓降下，對(duì)應(yīng)于額定電流的輸出負(fù)載流量。的輸出負(fù)載流量。額定流量額定供油壓力為產(chǎn)生額定流量，對(duì)線(xiàn)圈任一極性所為產(chǎn)生額定流量，對(duì)線(xiàn)圈任一極性所規(guī)定的輸入電流（不包括零偏電

3、流）。規(guī)定的輸入電流（不包括零偏電流）。伺服閥在工作時(shí)允許的最高供油壓力。伺服閥在工作時(shí)允許的最高供油壓力。額定流量l電液伺服閥在規(guī)定閥電液伺服閥在規(guī)定閥壓降壓降下，對(duì)應(yīng)于額定電流的下，對(duì)應(yīng)于額定電流的輸出負(fù)載流量。其中電液伺服閥的閥壓降輸出負(fù)載流量。其中電液伺服閥的閥壓降 為油為油流進(jìn)、出閥口的壓降之和（忽略管路的損失），流進(jìn)、出閥口的壓降之和（忽略管路的損失），可表示為：可表示為：VPVSLPPP供油壓力供油壓力負(fù)載壓降負(fù)載壓降壓降l流體在管中流動(dòng)時(shí)由于能量損失而引起的壓力流體在管中流動(dòng)時(shí)由于能量損失而引起的壓力降低。這種能量損失是由降低。這種能量損失是由流體流動(dòng)時(shí)克服內(nèi)摩流體流動(dòng)時(shí)克服內(nèi)

4、摩擦力和克服湍流時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)間相互碰撞并交換擦力和克服湍流時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)間相互碰撞并交換動(dòng)量而引起動(dòng)量而引起的，表現(xiàn)在流體流動(dòng)的前后處產(chǎn)生的，表現(xiàn)在流體流動(dòng)的前后處產(chǎn)生壓力差，即壓降。壓力差，即壓降。l壓降的大小隨著管內(nèi)流速變化而變化。在空調(diào)壓降的大小隨著管內(nèi)流速變化而變化。在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)管內(nèi)光滑程度，連接方式是否會(huì)縮系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)管內(nèi)光滑程度，連接方式是否會(huì)縮孔截流也會(huì)影響壓降?？捉亓饕矔?huì)影響壓降。1 1）我國(guó)規(guī)定伺服閥的額定流量指在）我國(guó)規(guī)定伺服閥的額定流量指在空載條件空載條件下下閥的輸出流量值；而國(guó)外，額定流量通常指負(fù)載閥的輸出流量值；而國(guó)外，額定流量通常指負(fù)載壓降為壓降為7MPa7MPa及額定

5、電流下，伺服閥的輸出流量；及額定電流下，伺服閥的輸出流量；2 2）負(fù)載壓降為）負(fù)載壓降為2/32/3供油壓力時(shí)規(guī)定的額定流量對(duì)供油壓力時(shí)規(guī)定的額定流量對(duì)應(yīng)伺服應(yīng)伺服閥的最大功率輸出點(diǎn)閥的最大功率輸出點(diǎn)；3 3）額定流量的允差一般為）額定流量的允差一般為10%10%。額定流量表征。額定流量表征伺服閥的規(guī)格和容量。伺服閥的規(guī)格和容量。 相關(guān)規(guī)定：l電液伺服閥的靜態(tài)參數(shù)是指在穩(wěn)定工作條件下，電液伺服閥的靜態(tài)參數(shù)是指在穩(wěn)定工作條件下，伺服閥的各靜態(tài)參數(shù)（伺服閥的各靜態(tài)參數(shù)（輸出流量、輸入電流、輸出流量、輸入電流、負(fù)載壓力負(fù)載壓力）之間的相互關(guān)系。）之間的相互關(guān)系。l電液伺服閥的靜態(tài)特性一般可根據(jù)測(cè)試得

6、到的電液伺服閥的靜態(tài)特性一般可根據(jù)測(cè)試得到的負(fù)載流量特性、空載流量特性、壓力特性、內(nèi)負(fù)載流量特性、空載流量特性、壓力特性、內(nèi)泄漏特性泄漏特性等曲線(xiàn)和相應(yīng)的性能參數(shù)加以評(píng)判。等曲線(xiàn)和相應(yīng)的性能參數(shù)加以評(píng)判。電液伺服閥的靜態(tài)參數(shù)伺服閥的靜態(tài)特性空載流量特性空載流量特性壓力特性壓力特性V V負(fù)載流量特性負(fù)載流量特性?xún)?nèi)泄漏特性?xún)?nèi)泄漏特性1 負(fù)載流量特性（壓力-流量特性）l定義：輸入不同電流時(shí)對(duì)應(yīng)的流量與負(fù)載壓力定義：輸入不同電流時(shí)對(duì)應(yīng)的流量與負(fù)載壓力構(gòu)成的拋物線(xiàn)簇曲線(xiàn)。構(gòu)成的拋物線(xiàn)簇曲線(xiàn)。l意義：負(fù)載流量特性曲線(xiàn)完全描述了伺服閥的意義：負(fù)載流量特性曲線(xiàn)完全描述了伺服閥的靜態(tài)特性，表示在穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入電流

7、、負(fù)載流靜態(tài)特性，表示在穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入電流、負(fù)載流量和負(fù)載壓降三者之間的函數(shù)關(guān)系。量和負(fù)載壓降三者之間的函數(shù)關(guān)系。l作用：用來(lái)確定伺服閥的類(lèi)型和估計(jì)伺服閥的作用：用來(lái)確定伺服閥的類(lèi)型和估計(jì)伺服閥的規(guī)格，以便于所要求的負(fù)載流量和負(fù)載壓力相規(guī)格，以便于所要求的負(fù)載流量和負(fù)載壓力相匹配。匹配。 流量伺服閥的壓力流量伺服閥的壓力- - 流量曲線(xiàn)流量曲線(xiàn)如圖：如圖：各曲線(xiàn)是在輸入電流各曲線(xiàn)是在輸入電流為一定值時(shí)，給出不為一定值時(shí)，給出不同的負(fù)載壓力同的負(fù)載壓力 情情況下檢測(cè)輸出負(fù)載流況下檢測(cè)輸出負(fù)載流量量 而得到的。而得到的。LPLq由于流量控制伺服閥功率由于流量控制伺服閥功率滑閥的位移與輸入電流近滑閥的

8、位移與輸入電流近似成比例關(guān)系，所以電液似成比例關(guān)系，所以電液伺服閥的負(fù)載流量特性曲伺服閥的負(fù)載流量特性曲線(xiàn)形狀與功率滑閥的壓力線(xiàn)形狀與功率滑閥的壓力- -流量特性曲線(xiàn)的形狀近似流量特性曲線(xiàn)的形狀近似相同。相同。2 空載流量特性l定義：定義：在給定的伺服閥壓降和零負(fù)載壓力下，使輸入電在給定的伺服閥壓降和零負(fù)載壓力下，使輸入電流在正、負(fù)額定電流值之間，以使閥的動(dòng)態(tài)特性不產(chǎn)生流在正、負(fù)額定電流值之間，以使閥的動(dòng)態(tài)特性不產(chǎn)生影響的循環(huán)速度作一完整的循環(huán)，測(cè)其負(fù)載輸出流量影響的循環(huán)速度作一完整的循環(huán)，測(cè)其負(fù)載輸出流量 所描繪出來(lái)的連續(xù)曲線(xiàn)（簡(jiǎn)稱(chēng)流量曲線(xiàn)）。所描繪出來(lái)的連續(xù)曲線(xiàn)（簡(jiǎn)稱(chēng)流量曲線(xiàn)）。l意義：理

9、想的零開(kāi)口電液伺服閥的流量曲線(xiàn)應(yīng)該是過(guò)坐意義：理想的零開(kāi)口電液伺服閥的流量曲線(xiàn)應(yīng)該是過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn)的直線(xiàn)，但實(shí)際伺服閥因結(jié)構(gòu)和制造等原因，標(biāo)零點(diǎn)的直線(xiàn)，但實(shí)際伺服閥因結(jié)構(gòu)和制造等原因，輸輸出流量與輸入電流呈回環(huán)狀的函數(shù)曲線(xiàn)出流量與輸入電流呈回環(huán)狀的函數(shù)曲線(xiàn)。l作用：通過(guò)流量曲線(xiàn)，可以得到電液伺服閥的作用：通過(guò)流量曲線(xiàn)，可以得到電液伺服閥的額定流量額定流量、流量增益、非線(xiàn)性度、滯環(huán)、不對(duì)稱(chēng)度、分辨率、零、流量增益、非線(xiàn)性度、滯環(huán)、不對(duì)稱(chēng)度、分辨率、零偏偏等性能參數(shù)。等性能參數(shù)。Lq流量曲線(xiàn)流量曲線(xiàn)輸出流量與輸入電輸出流量與輸入電流呈回環(huán)狀的函數(shù)流呈回環(huán)狀的函數(shù)曲線(xiàn)曲線(xiàn)名義流量曲線(xiàn)名義流量曲線(xiàn)流量曲線(xiàn)

10、的中點(diǎn)軌跡；當(dāng)流量曲線(xiàn)的中點(diǎn)軌跡；當(dāng) 滯滯環(huán)很小時(shí)，也可以把流量曲環(huán)很小時(shí)，也可以把流量曲線(xiàn)的一側(cè)看作是名義流量曲線(xiàn)的一側(cè)看作是名義流量曲線(xiàn)。線(xiàn)。由流量曲線(xiàn)和由流量曲線(xiàn)和名義流量曲線(xiàn)名義流量曲線(xiàn)就可以得到閥就可以得到閥的額定電流和的額定電流和額定流量值。額定流量值。額定電流額定電流額定電流額定電流nInInqnq額定流量額定流量額定流量額定流量流量曲線(xiàn)流量曲線(xiàn)名義流量曲線(xiàn)名義流量曲線(xiàn)滯環(huán)滯環(huán)產(chǎn)生相同輸出流量的產(chǎn)生相同輸出流量的往返輸入電流的最大往返輸入電流的最大差值與額定電流的百差值與額定電流的百分比，通常小于分比，通常小于5%原因：原因：1 1）力矩馬達(dá)磁路的）力矩馬達(dá)磁路的磁滯（輸入信號(hào)小

11、，磁滯（輸入信號(hào)小，磁滯回環(huán)?。?；磁滯回環(huán)?。? 2）伺服閥中的游隙）伺服閥中的游隙（機(jī)械固定處的滑動(dòng)，（機(jī)械固定處的滑動(dòng)，閥芯與閥套的摩擦力，閥芯與閥套的摩擦力，油的清潔度）油的清潔度）額定流量增益就是指額定流量增益就是指閥的額定流量與額定閥的額定流量與額定電流之比。電流之比。流量增益流量增益流量曲線(xiàn)上某點(diǎn)或某段流量曲線(xiàn)上某點(diǎn)或某段的斜率就是閥在該點(diǎn)或的斜率就是閥在該點(diǎn)或該區(qū)段中的流量增益。該區(qū)段中的流量增益。名義流量增益名義流量增益兩兩極性的名義流量增益極性的名義流量增益線(xiàn)斜率的平均值。線(xiàn)斜率的平均值。從名義流量曲線(xiàn)的零從名義流量曲線(xiàn)的零流量點(diǎn)向兩極各作一流量點(diǎn)向兩極各作一條與名義流量曲

12、線(xiàn)偏條與名義流量曲線(xiàn)偏差最小的直線(xiàn)差最小的直線(xiàn) 不對(duì)稱(chēng)度不對(duì)稱(chēng)度兩個(gè)極性名義流量增益兩個(gè)極性名義流量增益的不一致程度，通常小的不一致程度，通常小于于10%。不對(duì)稱(chēng)度不對(duì)稱(chēng)度（用兩者之差（用兩者之差對(duì)其中較大者的百分比表示）對(duì)其中較大者的百分比表示）121=100%SSS不對(duì)稱(chēng)度 l定義：表示流量曲線(xiàn)的不直線(xiàn)性。定義：表示流量曲線(xiàn)的不直線(xiàn)性。l意義：它是名義流量曲線(xiàn)與名義流量增益曲意義：它是名義流量曲線(xiàn)與名義流量增益曲線(xiàn)最大偏差電流偏差，以額定電流的百分比表線(xiàn)最大偏差電流偏差，以額定電流的百分比表示）示）l非線(xiàn)性度通常小于非線(xiàn)性度通常小于7.5%7.5%。非線(xiàn)性度：非線(xiàn)性度： l定義：為使伺服閥

13、的輸出流量發(fā)生變化所需定義：為使伺服閥的輸出流量發(fā)生變化所需的輸入電流最小變化值與額定電流的百分比。的輸入電流最小變化值與額定電流的百分比。l意義：它反映了伺服閥對(duì)電信號(hào)反應(yīng)的靈敏意義：它反映了伺服閥對(duì)電信號(hào)反應(yīng)的靈敏度，當(dāng)輸入電流的變化值小于伺服閥的分辨率度，當(dāng)輸入電流的變化值小于伺服閥的分辨率時(shí)，其輸出流量不變。時(shí)，其輸出流量不變。l主要由靜摩擦力引起。主要由靜摩擦力引起。分辨率：分辨率：通常規(guī)定分辨率為輸出流量的增加狀態(tài)回復(fù)到輸出流通常規(guī)定分辨率為輸出流量的增加狀態(tài)回復(fù)到輸出流量減小狀態(tài)所需的電流最小變化值與額定電流之比。量減小狀態(tài)所需的電流最小變化值與額定電流之比。伺服閥的分辨率一般伺

14、服閥的分辨率一般小于小于1%，高性能伺，高性能伺服閥則小于服閥則小于0.5%。0伺服閥的零位是指空伺服閥的零位是指空載流量為零的幾何零載流量為零的幾何零位位置。位位置。零偏零偏 使閥處于零位所需的輸使閥處于零位所需的輸入電流值（不計(jì)滯環(huán)影入電流值（不計(jì)滯環(huán)影響）與額定電流的百分響）與額定電流的百分比。比。 通常小于通常小于3%由于組成元件的結(jié)構(gòu)尺寸、由于組成元件的結(jié)構(gòu)尺寸、電磁性能、水力特性和制造電磁性能、水力特性和制造裝配精度等因素，在輸入電裝配精度等因素，在輸入電流為流為0時(shí)，輸出流量并不為時(shí)，輸出流量并不為0。為了使輸出流量為。為了使輸出流量為0，必須預(yù)加一個(gè)輸入電流。必須預(yù)加一個(gè)輸入電

15、流。伺服閥的機(jī)械調(diào)零伺服閥的機(jī)械調(diào)零伺服閥機(jī)械零位氣測(cè)試驗(yàn)臺(tái)伺服閥機(jī)械零位氣測(cè)試驗(yàn)臺(tái)空氣過(guò)濾減壓閥空氣過(guò)濾減壓閥壓力表壓力表氣動(dòng)定值器氣動(dòng)定值器浮子流量計(jì)浮子流量計(jì)伺服閥安裝板伺服閥安裝板1 1 關(guān)閉控制口關(guān)閉控制口A A、B B2 2 從供油口供氣從供油口供氣3 3 微調(diào)銜鐵組件微調(diào)銜鐵組件4 4 確定浮子最高位置確定浮子最高位置5 5 固定銜鐵組件固定銜鐵組件6 6 浮子位置不變，即調(diào)好浮子位置不變，即調(diào)好3 壓力特性l定義：輸出流量為零（即將兩個(gè)負(fù)載口關(guān)閉）定義：輸出流量為零（即將兩個(gè)負(fù)載口關(guān)閉）時(shí)，負(fù)載壓降與輸入電流呈回環(huán)狀的函數(shù)曲線(xiàn)。時(shí)，負(fù)載壓降與輸入電流呈回環(huán)狀的函數(shù)曲線(xiàn)。l作用：

16、它直接影響伺服系統(tǒng)的承載能力和系數(shù)作用：它直接影響伺服系統(tǒng)的承載能力和系數(shù)剛度。剛度。壓力特性曲線(xiàn)壓力特性曲線(xiàn)壓力特性曲線(xiàn)上某點(diǎn)壓力特性曲線(xiàn)上某點(diǎn)或某段的斜率或某段的斜率壓力增益越大，壓力增益越大，則系統(tǒng)的承載能則系統(tǒng)的承載能力越強(qiáng)，系統(tǒng)的力越強(qiáng)，系統(tǒng)的剛度越大，誤差剛度越大，誤差越小。越小。閥的壓力增益閥的壓力增益通常規(guī)定為最通常規(guī)定為最大負(fù)載壓降的大負(fù)載壓降的40%之間時(shí)之間時(shí)的負(fù)載壓降對(duì)的負(fù)載壓降對(duì)輸入電流曲線(xiàn)輸入電流曲線(xiàn)的平均斜率。的平均斜率。4 內(nèi)泄漏特性l定義：輸出流量為零時(shí)，由回油口流出的內(nèi)部泄定義：輸出流量為零時(shí)，由回油口流出的內(nèi)部泄漏量，因此又叫做靜耗流量。漏量，因此又叫做靜

17、耗流量。l特點(diǎn)：內(nèi)泄漏量隨輸入電流變化，當(dāng)閥處于零位特點(diǎn)：內(nèi)泄漏量隨輸入電流變化，當(dāng)閥處于零位時(shí)最大。時(shí)最大。l作用：該指標(biāo)可衡量新閥的制造質(zhì)量，反映舊閥作用：該指標(biāo)可衡量新閥的制造質(zhì)量，反映舊閥的磨損情況。的磨損情況。兩級(jí)伺服閥的內(nèi)泄漏量由先導(dǎo)級(jí)的泄露流量和功率級(jí)兩級(jí)伺服閥的內(nèi)泄漏量由先導(dǎo)級(jí)的泄露流量和功率級(jí)的的 泄露流量?jī)刹糠纸M成。泄露流量?jī)刹糠纸M成。影響閥的響應(yīng)速度影響閥的響應(yīng)速度增大重疊，會(huì)增大重疊，會(huì)產(chǎn)生死區(qū)，并產(chǎn)生死區(qū)，并導(dǎo)致閥淤塞，導(dǎo)致閥淤塞，造成滯環(huán)和分造成滯環(huán)和分辨率增大辨率增大閥的內(nèi)泄漏流量特性曲線(xiàn)閥的內(nèi)泄漏流量特性曲線(xiàn)伺服閥的動(dòng)態(tài)特性l在伺服閥中，閥芯由閉環(huán)反饋來(lái)定位。在

18、伺服閥中，閥芯由閉環(huán)反饋來(lái)定位。l噴嘴擋板式伺服閥的反饋信號(hào)是由作用于擋板和噴嘴擋板式伺服閥的反饋信號(hào)是由作用于擋板和彈簧組件上的閥芯位移用機(jī)械方法提供的，擋板起彈簧組件上的閥芯位移用機(jī)械方法提供的，擋板起著將來(lái)自銜鐵的輸入信號(hào)與來(lái)自閥芯位移的反饋信著將來(lái)自銜鐵的輸入信號(hào)與來(lái)自閥芯位移的反饋信號(hào)進(jìn)行比較的作用。號(hào)進(jìn)行比較的作用。l伺服閥本身就是一個(gè)閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，可以用伺服閥本身就是一個(gè)閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，可以用它對(duì)它對(duì)階躍階躍輸入的響應(yīng)或?qū)φ易兓斎氲捻憫?yīng)（頻輸入的響應(yīng)或?qū)φ易兓斎氲捻憫?yīng)（頻率響應(yīng)）以及傳遞函數(shù)來(lái)評(píng)定閥的動(dòng)態(tài)特性。率響應(yīng)）以及傳遞函數(shù)來(lái)評(píng)定閥的動(dòng)態(tài)特性。l一個(gè)信號(hào)或物理

19、量在某一時(shí)刻突然改變一個(gè)一個(gè)信號(hào)或物理量在某一時(shí)刻突然改變一個(gè)幅值幅值A(chǔ) A，隨后一直保持不變，這種變化規(guī)律，隨后一直保持不變，這種變化規(guī)律叫做階躍變化。叫做階躍變化。l響應(yīng)是指對(duì)象響應(yīng)是指對(duì)象( (或系統(tǒng)或系統(tǒng)) )在輸入作用下輸出隨在輸入作用下輸出隨時(shí)間的變化規(guī)律。時(shí)間的變化規(guī)律。l階躍是對(duì)輸入而言，響應(yīng)是對(duì)輸出而論，所階躍是對(duì)輸入而言，響應(yīng)是對(duì)輸出而論，所以階躍響應(yīng)就是對(duì)象以階躍響應(yīng)就是對(duì)象( (或系統(tǒng)或系統(tǒng)) )在階躍輸入作用在階躍輸入作用下輸出隨時(shí)間的變化規(guī)律。下輸出隨時(shí)間的變化規(guī)律。階躍響應(yīng)僅了解僅了解頻率響應(yīng)l定義：輸入電流在某一頻率范圍內(nèi)作等幅變定義：輸入電流在某一頻率范圍內(nèi)作等幅變頻正弦變化時(shí)，空載流量與輸入電流的百分比。頻正弦變化時(shí)，空載流量與輸入電流的百分比。l表示方法：用表示方法：用幅值比幅值比（dBdB）與）與相位滯后相位滯后（）于頻率的關(guān)系曲線(xiàn)（伯德圖）于頻率的關(guān)系曲線(xiàn)（伯德圖）頻率特性曲頻率特性曲線(xiàn)表示。線(xiàn)表示。l作用：獲得伺服閥的作用：獲得伺服閥的頻寬頻寬值。值。幅值比、相位滯后l幅值比：某一特定頻率下的輸出流量幅值與輸入幅值比：某一特定頻率下的輸出流量幅值與輸入電流幅值之比，除以一指定低頻（輸入電流基準(zhǔn)電流幅值之比，除以一指定低頻（輸入電流基準(zhǔn)頻率，通常為頻率，通常為5周