電液伺服閥的分類及簡介

電液伺服閥的輸出流量或壓力是由輸入的電信號控制的，主要用于高速閉環(huán)液壓系統(tǒng)中，用以實(shí)現(xiàn)位置、速度和力的控制等；而比例閥多用于響應(yīng)速度相對較低的開環(huán)控制系統(tǒng)中。伺服閥具有精度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，但其價(jià)格也較高，對過濾精度的要求也很高。目前，伺服閥廣泛應(yīng)用于高精度控制的自動控制設(shè)備中。

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X_P與它的輸入電流信號I成正比，為了保證主閥芯的定位控制，主閥和先導(dǎo)閥之間設(shè)有位置負(fù)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。

1．直接位置反饋型電液伺服閥

直接位置反饋型電液伺服閥的主閥芯與先導(dǎo)閥芯構(gòu)成直接位置比較和反饋，其工作原理如圖168所示。先導(dǎo)閥由動圈式力馬達(dá)的線圈驅(qū)動，先導(dǎo)閥芯的位移x_心與輸入電流I大小成比例，其運(yùn)動方向與電流的方向保持一致。先導(dǎo)閥芯的直徑小，無法控制系統(tǒng)中的大流量；主閥芯的阻力很大，力馬達(dá)的推力叉不足以驅(qū)動主閥芯。其解決的辦法是，先用力馬達(dá)驅(qū)動直徑較小的先導(dǎo)閥芯，然后用直接位置反饋（位置隨動）的辦法讓主閥芯等量跟隨先導(dǎo)閥運(yùn)動，以達(dá)到用小信號控制系統(tǒng)中的大流量的目的。

 

可將主閥芯兩端的容腔看做一個驅(qū)動主閥芯的對稱雙作用液壓缸，該缸由先導(dǎo)閥供油，以控制主閥芯作上下運(yùn)動。先導(dǎo)閥芯直徑較小，為了較低加工難度，通常用兩個固定的節(jié)流孔代替先導(dǎo)閥上用于控制主閥芯上下兩腔的進(jìn)油閥口。為了實(shí)現(xiàn)直接位置反饋，將主閥芯、驅(qū)動液壓缸、先導(dǎo)閥閥套三者做成一體，因此主閥芯的位移x_P（被控位移）被反饋到先導(dǎo)閥上，且與先導(dǎo)閥套的位移x_套相等。當(dāng)先導(dǎo)閥芯在力馬達(dá)的驅(qū)動下向上運(yùn)動而產(chǎn)生位移x_心時，先導(dǎo)閥芯與閥套之間產(chǎn)生的開口量為x_心-x_套，此時，主閥芯上腔的回油口打開，壓力差驅(qū)動主閥芯自下而上運(yùn)動，同時先導(dǎo)閥口在反饋的作用下逐漸關(guān)小。當(dāng)導(dǎo)閥口完全關(guān)閉時，主閥停止運(yùn)動且主閥芯的位移x_p=x_套=x_心。反向運(yùn)動亦然。在這種反饋中，主閥芯等量跟隨先導(dǎo)閥運(yùn)動，故稱為直接位置反饋。

圖169 (a)所示為DY系列直接位置反饋型電液伺服閥的結(jié)構(gòu)圖。上部為動圈式力馬達(dá)，下部是兩級滑閥裝置。液壓油由P口進(jìn)入，A、B口接執(zhí)行元件，T口接回油。由線圈(動圈)7帶動的先導(dǎo)閥6與空心主滑閥4的內(nèi)孔配合，動圈與先導(dǎo)閥之間為固定連接，并用兩個彈簧8、9定位對中。先導(dǎo)閥上的兩條控制邊與主滑閥上的兩個橫向孔形成兩個可變節(jié)流口兒、12。由P口來的液壓油除流經(jīng)主控油路外，還要流經(jīng)固定節(jié)流口3、5和可變節(jié)流口兒、12，先導(dǎo)閥的環(huán)形槽和主滑閥中部的橫向孔至回油口的油路，形成前置液壓放大器的油路[見圖169(b)]。顯然，前置級液壓放大器是由具有兩個可變節(jié)流口11、12和固定節(jié)流口3、5組合而成的。油路中固定節(jié)流口與可變節(jié)流口的連接節(jié)點(diǎn)a、b分別與主滑閥上、下兩個臺肩的端面連通，主滑閥可在節(jié)點(diǎn)處液流壓力的作用下運(yùn)動；當(dāng)達(dá)到平衡位置時，節(jié)點(diǎn)a、b的壓力相同，主滑閥保持不動。如果先導(dǎo)閥在線圈的作用下向上運(yùn)動，節(jié)流口11加大、12減小，a點(diǎn)壓力降低，b點(diǎn)壓力上升，主滑閥隨之向上運(yùn)動。由于主滑閥又兼作先導(dǎo)閥的閥套（位置反饋），故當(dāng)主滑閥向上移動的距離與先導(dǎo)閥一致時，停止運(yùn)動。同樣，在先導(dǎo)閥向下運(yùn)動時，主滑閥也隨之向下移動相同的距離。所以稱其為直接位置反饋系統(tǒng)。

 

2．噴嘴擋板武力反饋電液伺服閥

噴嘴擋板式電液伺服閥由電磁和液壓兩部分組成。電磁部分是一個動鐵式力矩馬達(dá)。液壓部分為兩級；第一級是雙噴嘴擋板閥，被稱為前置級（先導(dǎo)級）；第二級是四邊滑閥，被稱為功率放大級（主閥）。

由雙噴嘴擋板閥構(gòu)成的前置級如圖170所示，它由2個固定節(jié)流孔、2個噴嘴和1個擋板組成。兩個對稱配置的噴嘴共用一個擋板，擋板和噴嘴之間形成可變節(jié)流口，擋板一般由扭軸或彈簧支撐，可繞支撐點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，擋板的轉(zhuǎn)動由力矩馬達(dá)驅(qū)動。擋板上沒有輸入信號時，擋板處于中間位置（即零位），與兩噴嘴之間的距離均為x₀，此時兩噴嘴控制腔內(nèi)的壓力p₁與p₂相等。當(dāng)擋板轉(zhuǎn)動時，兩個控制腔內(nèi)的壓力一邊升高，另一邊降低，就有負(fù)載壓力p_L（p_L=p₁-p₂）輸出。雙噴嘴擋板閥有4個通道（1個供油口、1個回油口和2個負(fù)載口），有4個節(jié)流口，是一種全橋結(jié)構(gòu)。

 

力反饋型噴嘴擋板式電液伺服閥的工作原理如圖171所示。主閥芯兩端的容腔可以看成是一個驅(qū)動主滑閥的對稱液壓缸，且由先導(dǎo)級的雙噴嘴擋板閥控制。擋板5的下部延伸一個反饋彈簧桿11，通過鋼球與主閥芯9相連。主閥的位移通過反饋彈簧桿轉(zhuǎn)化為彈性變形力作用在擋板上與電磁力矩相平衡。當(dāng)線圈13中沒有電流通過時，力矩馬達(dá)無力矩輸出，擋板5處于兩噴嘴的中間位置。當(dāng)線圈通人電流后，銜鐵3因受到電磁力矩的作用偏轉(zhuǎn)的角度為日，由于銜鐵固定在彈簧管12上，此時，彈簧管上的擋板也相應(yīng)偏轉(zhuǎn)日角，使擋板與兩噴嘴間的間隙發(fā)生變化，如右側(cè)間隙增加，則左側(cè)噴嘴腔內(nèi)的壓力升高，右腔內(nèi)的壓力降低，主閥芯9在此壓力差的作用下向右移動。由于擋板的下端為反饋彈簧桿11，反饋彈簧桿的下端是球頭，球頭嵌放在主閥芯9的凹槽內(nèi)，在主閥芯移動的同時，球頭通過反饋彈簧桿帶動上部的擋板一起向右移動，使右側(cè)噴嘴與擋板間的間隙逐漸減小。當(dāng)作用在銜鐵擋板組件上的電磁力矩與作用在擋板下端因球頭移動而產(chǎn)生的反饋彈簧桿變形力矩（反饋力）達(dá)到平衡時，滑閥便不再移動，并使其閥口一直保持在這一開度上。該閥通過反饋彈簧桿的變形將主閥芯的位移反饋到銜鐵擋板組件上，并與電磁力矩進(jìn)行比較而構(gòu)成反饋，故稱之為力反饋式電液伺服閥。

通過線圈的控制電流越大，使銜鐵偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩、擋板的撓曲變形、滑閥兩端的壓力差以及滑閥的位移量越大，伺服閥輸出的流量也就越大。