數(shù)控5-伺服閥(課堂PPT)

1WUST2023/9/92

在電液控制系統(tǒng)中，一般采用電壓比較反饋方式，其中的放大元件稱為“電液伺服閥”。由于

“電液伺服閥”主要用于高速電液伺服控制系統(tǒng)，要求有很高的精度和響應速度，其輸出流量或壓力受輸入的電氣信號控制（近似與輸入電壓或電流成比例）。

閥的內(nèi)部，先導級與主閥之間一般由機液伺服機構(gòu)（也有電液伺服）采用負反饋的方式驅(qū)動，以提高跟蹤精度。WUST2023/9/93

電液伺服閥多為兩級閥，有壓力型伺服閥和流量型伺服閥之分，絕大部分伺服閥為流量型伺服閥。在流量型伺服閥中，要求主閥芯的位移XP與的輸入電流信號I成比例，為了保證主閥芯的定位控制，主閥和先導閥之間設有位置負反饋，位置反饋的形式主要有直接位置反饋和位置-力反饋兩種。

WUST2023/9/95.1直接位置反饋電液伺服閥

閥伺服閥用機液伺服機構(gòu)驅(qū)動主閥電—機轉(zhuǎn)換四通閥閥控缸（先導級）主滑閥（主級）力馬達主級放大元件

－、組成框圖

4W2電—機轉(zhuǎn)換力馬達

一、力馬達

5W26W27W28

二、

動圈式直接位置反饋伺服閥橋路圖先導級放大元件反饋桿WUST2023/9/99

三、

動圈式直接位置反饋伺服閥反饋桿WUST2023/9/910WUST2023/9/911反饋桿WUST2023/9/912四直接反饋伺服閥控制框圖1、采用閥芯、閥套直接比較法；2、導閥芯導閥套直接比較、通過剛性連接直接（測量）反饋；3、放大元件為導閥部分、缸是主閥兩端部分；

4、指令元件是線圈，被控對象是主閥芯，使主閥芯位移跟蹤動圈的指令位移。主閥兩端缸及主閥阻力主閥芯被控制對象1（導閥套與主閥芯剛性連接）XX套-直接反饋伺服閥控制框圖擾動導閥芯閥套比較線圈導閥B+B

開環(huán)控制（放大）部分1X芯W(wǎng)UST2023/9/913

直接反饋伺服閥WUST2023/9/95.2力—位置反饋式電液伺服閥

力馬達及擋板閥主滑閥14W25.2力—位置反饋式電液伺服閥

力馬達

固定節(jié)流孔反饋彈簧桿噴嘴擋板（導閥芯）彈簧管（扭簧）要求：主閥芯位移自動跟蹤輸入的電流，與輸入電流成比例。主滑閥先導級油缸左腔先導級油缸左腔15W2電—機轉(zhuǎn)換力矩馬達

一、力馬達

銜鐵磁鋼導磁體16W2

一、力馬達

銜鐵磁鋼導磁體吸吸斥斥Kt17W218W2

二、先導級橋路（B+B）

帶2個固定節(jié)流孔的B+B全橋控制對稱缸擋板位移主閥位移彈簧管主閥芯主閥芯先導級油缸先導級油缸反饋桿反饋桿

通過反饋桿將主閥位移反饋至比較元件——擋板19W2

三、比較方式（力矩比較）

比較元件（擋板）要求：1）與指令元件相連（力矩馬達）2）與被控對象相連（主閥芯）3）與放大元件相連（擋板本身）主閥位移對擋板產(chǎn)生的力

以擋板作為力比較元件

指令力矩擋板位移20W2

三、比較方式（力矩比較）

偏差力矩偏差力矩

以比較結(jié)果驅(qū)動放大元件（擋板）擋桿位移擋桿位移彈簧管力矩——位移轉(zhuǎn)換器彈簧管力矩——位移轉(zhuǎn)換器21W2

四、文字方框圖

被控對象

被控對象

力矩比較元件反饋桿彈簧管22W2

五、動態(tài)方框圖

噴嘴處的壓力干擾

反饋桿

閥內(nèi)液壓動力元件

擋板

彈簧管力矩馬達

主閥芯

23W2

五、動態(tài)方框圖

反饋桿

閥內(nèi)液壓動力元件

擋板

彈簧管力矩馬達

主閥芯

24W2力矩馬達25W25.5壓力控制

在壓力閥控制壓力的過程中，需要解決壓力可調(diào)和壓力反饋兩個方面的問題。一、調(diào)壓原理

調(diào)壓是指以負載為對象，通過調(diào)節(jié)控制閥口的大小，使系統(tǒng)輸給負載的壓力大小可調(diào)。溢流式調(diào)節(jié)26W2（1）流量型油源并聯(lián)溢流式調(diào)壓

溢流式調(diào)節(jié)

顯然，只有改變負載流量QL的大小才能調(diào)節(jié)負載壓力PL。將控制閥口RX與負載Z并聯(lián)，通過閥口的溢流作用，能使負載流量QL發(fā)生變化，最終達到調(diào)節(jié)負載壓力之目的。

27W2（2）壓力型油源串聯(lián)減壓式調(diào)壓

如果油源換成恒壓源PS，并聯(lián)式調(diào)節(jié)不能改變負載壓力。這時可將控制閥口Rx串聯(lián)在壓力源PS和負載Z之間，通過閥口的減壓作用即可調(diào)節(jié)負載壓力PL

。減壓式調(diào)節(jié)28W2（3）半橋回路分壓式調(diào)壓

液壓半橋?qū)嵸|(zhì)上是由進、回油節(jié)流口串聯(lián)而成的分壓回路。為了簡化加工，進油節(jié)流口多采用固定節(jié)流孔來代替，回油節(jié)流口是由錐閥或滑閥構(gòu)成可調(diào)節(jié)流口。這種調(diào)壓方式主要用于液壓閥的先導級中。圖6.229W2二、壓力負反饋

壓力的大小能夠調(diào)節(jié)，并不等于能夠穩(wěn)壓。當負載因擾動而發(fā)生變化時，負載壓力會隨之變化。壓力的穩(wěn)定必須通過壓力負反饋來實現(xiàn)。構(gòu)造壓力反饋系統(tǒng)必須研究以下問題：

①代表期望壓力的指令信號如何產(chǎn)生？

②怎樣構(gòu)造在實際結(jié)構(gòu)上易于實現(xiàn)的比較器？

③受控壓力PL如何測量？轉(zhuǎn)換成什么信號才便于比較？，怎樣反饋到比較器上去？壓力負反饋控制的核心是要構(gòu)造一個壓力比較器。

力信號的比較最容易實現(xiàn)。30W231負反饋部分F指F指開環(huán)調(diào)壓回路PLPLAWUST2023/9/932不要形成正反饋！壓力通過微型測量油缸測量反饋指令力通過調(diào)壓彈簧產(chǎn)生

WUST2023/9/9QLfCL33W234W2三、二級（先導）壓力控制

直動型壓力控制中，由力比較器直接驅(qū)動主控制閥芯，驅(qū)動力遠小于彈簧力，因此驅(qū)動能力十分有限。這種控制方式導致主閥芯不能做得太大，不適合用于高壓大流量系統(tǒng)中。

所謂先導型壓力控制，是指控制系統(tǒng)中有大、小兩個閥芯，小閥芯為先導閥芯，大閥芯為主閥芯，并相應形成先導級和主級兩個壓力調(diào)節(jié)回路。在高壓大流量系統(tǒng)中一般應采用先導控制。35W236WUST2023/9/937WUST2023/9/938WUST2023/9/9半橋式先導控制部分圖6.4圖6.6主閥的指令信號

主閥的反饋壓力

導閥比較：主閥比較：主級為并聯(lián)溢流式壓力負反饋控制

39W2半橋式先導控制部分主閥的指令信號

主閥的反饋壓力

導閥比較：主閥比較：主級為串聯(lián)減壓式壓力負反饋控制

40W2

先導型溢流閥的主要特點：由主閥芯負責控制系統(tǒng)的壓力，先導級負責向主閥提供指令力，作用在主閥芯上的主油路液壓力與先導級所輸出的“指令壓力”相平衡。41W2閥口主級測壓面主級指令導閥比較主閥比較：半橋式先導控制部分42W2主級測壓面主級指令閥口黑三角代表先導型液壓控制43W244安全閥先導比例閥

電液比例溢流閥WUST2023/9/9先導式減壓閥原理圖主級測壓面主級指令半橋式先導控制部分主閥比較：導閥比較45W2直動型溢流閥與符號的對應關(guān)系

減壓閥符號閥口閥口測壓孔測壓面測壓面46W2475.6 流量負反饋

負載變化引起的流量波動可以通過流量負反饋來加以控制。與壓力負反饋一樣，流量負反饋控制的核心是要構(gòu)造一個流量比較器和流量測量傳感器。流量閥的流量測量方法主要有“壓差法”和“位移法”兩種。WUST2023/9/948一、流量的“壓差法”測量

在主油路中串聯(lián)一個節(jié)流面積A0已調(diào)定的液阻RQ作為流量一次傳感器，其壓力差ΔPq代表流量QL；Q流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx（1）流量測量原理WUST2023/9/949Q流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx

再設置一個作為流量二次傳感的測壓油缸A，將一次傳感器輸出的壓差PQ引入該測壓油缸A的兩腔，即可將流量轉(zhuǎn)化成與之相關(guān)的活塞推力FQ，F(xiàn)Q即為反饋信號。液阻RQ和壓差測量缸A一起構(gòu)成“壓差法”流量傳感器。WUST2023/9/9

與壓力負反饋相類似，可用彈簧預壓力F指作為指令信號，并與流量傳感器的反饋力FQ共同作用在力比較器上，構(gòu)成“流量-壓差-力負反饋”，利用比較信號驅(qū)動流量調(diào)節(jié)器閥芯（液阻Rx），最終達到流量自動穩(wěn)定控制之目的。Q流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx代表流量大小的壓差力指令力50W2Q流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx流量大?。▔翰盍Γ┲噶盍?1W2流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx代表流量大小的壓差力指令力

所謂“壓力源串聯(lián)減壓式調(diào)節(jié)”是指系統(tǒng)采用壓力源供油，流量調(diào)節(jié)閥口Rx與負載Z相串聯(lián)，此時閥口Rx稱為減壓閥口。52W253W254圖7.8WUST2023/9/955

與“壓差法”相反，本方法是在主油路中串聯(lián)一個壓差PQ基本恒定，但節(jié)流面積A0可變的節(jié)流口RQ作為流量的一次傳感器。因傳感器的壓差恒定，故液阻RQ及傳感器閥芯位移xQ將隨負載流量QL而變化。二、流量的“位移法”測量根據(jù)節(jié)流口流量公式，有：WUST2023/9/956

流量的“位移法”測量

通過定壓差的可變液阻RQ和位移測量彈簧一起構(gòu)成了具有“流量-位移-力負反饋”的所謂“位移法”流量傳感器。

為了將一次傳感