伺服阀工作原理是什么

伺服阀工作原理是什么

液控伺服阀主要是指电液伺服阀,它在接受电气模拟信号后，相应输出调制的流量和压力。它既是电液转换元件，也是功率放大元件，它能够将小功率的微弱电气输入信号转换为大功率的液压能（流量和压力）输出。在电液伺服系统中，它将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大。

伺服阀是在伺服系统中将电信号输入转换为功率较大的压力或流量压力信号输出的执行元件。它是一种电液转换和功率放大元件。伺服阀的灵敏度高，快速性好，能将很小的电信号（例如10毫安）转换成很大的液压功率（如几十匹马力以上），可以驱动多种类型的负载。过去人们曾把喷嘴档板阀、射流管或滑阀伺服马达等液压放大装置都列入伺服阀范围内。

典型的伺服阀由永磁力矩马达、喷嘴、档板、阀芯、阀套和控制腔组成(见图)。当输入线圈通入电流时，档板向右移动，使右边喷嘴的节流作用加强，流量减少，右侧背压上升；同时使左边喷嘴节流作用减小，流量增加，左侧背压下降。阀芯两端的作用力失去平衡,   阀芯遂向左移动。高压油从S流向C2，送到负载。负载回油通过   C1流过回油口，进入油箱。阀芯的位移量与力矩马达的输入电流成正比，作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡，因此在平衡状态下力矩马达的差动电流与阀芯的位移成正比。如果输入的电流反向，则流量也反向。

输出量与输入量成一定函数关系并能快速响应的液压控制阀，是液压伺服系统的重要元件。液压伺服阀按结构分为滑阀式、喷嘴挡板式、射流管式、射流板式和平板式等；按输入信号可分为机液伺服阀、电液伺服阀和气液伺服阀。 机液伺服阀是将小功率的机械动作转变为液压输出量(流量或压力)的机液转换元件。机液伺服阀大都是滑阀式结构，在船舶的舵机、机床的仿形装置、飞机的助力器上应用最早。 电液伺服阀是将电量转变成液压输出量的电液转换元件，出现於1940年。到50年代，这种元件的结构趋於成熟。随著电子技术和计算机技术的发展，电液伺服系统的性能得到显著改善，大大优於其他的液压伺服系统，因而得到广泛应用。电液伺服阀的内部结构可分滑阀位置反馈、载荷压力反馈和载荷流量反馈；阀的级数可分单级、双级和多级。在电液伺服阀中，将电信号转变为旋转或直线运动的部件称为力矩马达或力马达。力矩马达浸泡在油液中的称为湿式，不浸泡在油液中的称为乾式。其中以滑阀位置反馈、两级乾式电液伺服阀应用最广。电液伺服阀的工作原理是力矩马达在线圈中通入电流后产生扭矩，使弹簧管上的挡板在两喷嘴间移动，移动的距离和方向随电流的大小和方向而变化。例如挡板向右移近喷嘴时，就在主阀芯两端面上产生压力差推动主阀芯左移，使压力油口P   S与载荷1口相通，回油口与载荷   2口相通。主阀芯左移的同时通过反馈杆对力矩马达产生的力矩和挡板的位移进行负反馈。因此，主阀芯的位移量就能精确地随著电流的大小和方向而变化，从而控制通向液压执行元件的流量和压力。 气液伺服阀是将气动量转变为液压输出量的气液转换元件。 性能指标：流量（L／min），最高压力（MPa）。

伺服阀的结构和原理，无信号电流输入时，衔铁和挡板处于中间位置。这时喷嘴4二腔的压力pa=pb，滑阀7二端压力相等，滑阀处于零位。输入电流后，电磁力矩使衔铁2连同挡板偏转θ角。设θ为顺时针偏转，则由于挡板的偏移使pa＞pb，滑阀向右移动。滑阀的移动，通过反馈弹簧片又带动挡板和衔铁反方向旋转（逆时针），二喷嘴压力差又减小。在衔铁的原始平衡位置（无信号时的位置）附近，力矩马达的电磁力矩、滑阀二端压差通过弹簧片作用于衔铁的力矩以及喷嘴压力作用于挡板的力矩三者取得平衡，衔铁就不再运动。同时作用于滑阀上的油压力与反馈弹簧变形力相互平衡，滑阀在离开零位一段距离的位置上定位。这种依靠力矩平衡来决定滑阀位置的方式称为力反馈式。如果忽略喷嘴作用于挡板上的力，则马达电磁力矩与滑阀二端不平衡压力所产生的力矩平衡，弹簧片也只是受到电磁力矩的作用。因此其变形，也就是滑阀离开零位的距离和电磁力矩成正比。同时由于力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比，所以滑阀的位移与输入的电流成正比，也就是通过滑阀的流量与输入电流成正比，并且电流的极性决定液流的方向，这样便满足了对电液伺服阀的功能要求。

伺服阀分为几类，不同伺服阀工作原理不同。 机液伺服阀是将小功率的机械动作转变为液压输出量（流量或压力）的机液转换元件。机液伺服阀大都是滑阀式结构，在船舶的舵机、机床的仿形装置、飞机的助力器上应用最早。电液伺服阀是将电量转变成液压输出量的电液转换元件，出现于1940年。到50年代，这种元件的结构趋于成熟。随着电子技术和计算机技术的发展，电液伺服系统的性能得到显著改善，大大优于其他的液压伺服系统，因而得到广泛应用。电液伺服阀的内部结构可分滑阀位置反馈、载荷压力反馈和载荷流量反馈；阀的级数可分单级、双级和多级。在电液伺服阀中，将电信号转变为旋转或直线运动的部件称为力矩马达或力马达。力矩马达浸泡在油液中的称为湿式，不浸泡在油液中的称为干式。其中以滑阀位置反馈、两级干式电液伺服阀应用最广。图为电液伺服阀的工作原理。力矩马达在线圈中通入电流后产生扭矩，使弹簧管上的挡板在两喷嘴间移动，移动的距离和方向随电流的大小和方向而变化。例如挡板向右移近喷嘴时，就在主阀芯两端面上产生压力差推动主阀芯左移，使压力油口P   S与载荷1口相通,回油口与载荷   2口相通。主阀芯左移的同时通过反馈杆对力矩马达产生的力矩和挡板的位移进行负反馈。因此，主阀芯的位移量就能精确地随着电流的大小和方向而变化，从而控制通向液压执行元件的流量和压力。气液伺服阀是将气动量转变为液压输出量的气液转换元件。

典型的伺服阀由永磁力矩马达、喷嘴、档板、阀芯、阀套和控制腔组成(见图)。当输入线圈通入电流伺服阀 伺服阀 时，档板向右移动，使右边喷嘴的节流作用加强，流量减少，右侧背压上升;同时使左边喷嘴节流作用减小，流量增加，左侧背压下降。阀芯两端的作用力失去平衡,   阀芯遂向左移动。高压油从S流向C2，送到负载。负载回油通过   C1流过回油口，进入油箱。阀芯的位移量与力矩马达的输入电流成正比，作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡，因此在平衡状态下力矩马达的差动电流与阀芯的位移成正比。如果输入的电流反向，则流量也反向。表中是伺服阀的分类。 伺服阀主要用在电气液压伺服系统中作为执行元件(见液压伺服系统)。在伺服系统中，液压执行机构同电气及气动执行机构相比，具有快速性好、单位重量输出功率大、传动平稳、抗干扰能力强等特点。另一方面，在伺服系统中传递信号和校正特性时多用电气元件。因此，现代高性能的伺服系统也都采用电液方式，伺服阀就是这种系统的必需元件。 伺服阀结构比较复杂，造价高，对油的质量和清洁度要求高。新型的伺服阀正试图克服这些缺点，例如利用电致伸缩元件的伺服阀，使结构大为简化。另一个方向是研制特殊的工作油(如电气粘性油)。这种工作油能在电磁的作用下改变粘性系数。利用这一性质就可通过电信号直接控制油流。