电液伺服阀原理及应用

电液伺服阀是电液伺服控制系统的核心元件，它将系统的电气部分与液压部分连接起来，起电液转换和功率放大的作用。

电液伺服阀由电气-机械转换器、液压放大元件和检测反馈机构3个部分组成。电气-机械转换器有动铁式、动圈式和压电陶瓷等形式。液压放大元件可以由一级、两级或三级组成。常用的电液伺服阀多为两级阀，其第一级为先导级或前置级，第二级为输出级或功率级。电液伺服阀有压力型伺服阀和流量型伺服阀之分，绝大部分伺服阀为流量型伺服阀。

图8.3.1所示为一个喷嘴挡板式两级电液伺服阀的机构原理图。它由电磁和液压两部分组成，电磁部分是一个动铁式力矩马达，液压部分为两级，第一级是双喷嘴挡板阀，第二级是四边滑阀（主阀）。

图8.3.1　喷嘴挡板式两级电液伺服阀的机构原理

1—永久磁铁；2，4—导磁体；3—衔铁；5—线圈；6—弹簧管；7—挡板；8—喷嘴；9—滑阀；10—固定节流孔；11—过滤器

1.力矩马达(www.xing528.com)

力矩马达主要由一对永久磁铁1、导磁体2和4、衔铁3、线圈5、弹簧管6和挡板7等组成（图8.3.1）。永久磁铁把上下两块导磁体磁化成N极和S极，形成一个固定磁场。衔铁和挡板连在一起，由固定在阀座上的弹簧管支承，使之位于上下导磁体中间。挡板下端为一球头，嵌放在滑阀的中间凹槽内。

当线圈无电流通过时，力矩马达无力矩输出，挡板处于两喷嘴中间位置。当输入信号电流通过线圈时，衔铁3被磁化，如果通入的电流使衔铁左端为N极，右端为S极，则根据同性相斥、异性相吸的原理，衔铁向逆时针方向偏转。于是弹簧管弯曲变形，产生相应的反力矩，致使衔铁转过θ角便停止下来。电流越大，θ角就越大，两者成正比关系。这样，力矩马达就把输入的电信号转换为力矩输出。

2.液压放大器

力矩马达产生的力矩很小，无法操纵滑阀的启闭以产生足够的液压功率，因此要在液压放大器中进行两级放大，即前置放大和功率放大。前置放大级是一个双喷嘴挡板阀，它主要由挡板7、喷嘴8、固定节流孔10和过滤器11组成（图8.3.1）。液压油经过滤器和两个固定节流孔流到滑阀左、右两端油腔及两个喷嘴腔，由喷嘴喷出，经滑阀9的中部油腔流回油箱。力矩马达无输出信号时，挡板不动，左右两腔压力相等，滑阀9也不动。若力矩马达有信号输出，则挡板偏转，使两喷嘴与挡板之间的间隙不等，造成滑阀两端的压力不等，便推动阀芯移动。功率放大级主要由滑阀9和挡板下部的反馈弹簧片组成。当前置放大级有压差信号输出时，滑阀阀芯移动，传递动力的液压主油路即被接通（见图8.3.1下部油口的通油情况）。因为滑阀移动后的开度是正比于力矩马达输入电流的，所以阀的输出流量也和输入电流成正比。输入电流反向时，输出流量也反向。滑阀移动的同时，挡板下端的小球也随同移动，使挡板弹簧片产生弹性反力，阻止滑阀继续移动。另外，挡板变形又使它在两喷嘴间的位移量减小，从而实现了反馈。当滑阀上的液压作用力和挡板弹性反力平衡时，滑阀便保持在这一开度上不再移动。因为这一最终位置是由挡板弹性反力的反馈作用平衡的，所以这种反馈是力反馈。力反馈型电液伺服阀是最典型、最普遍的结构形式。

电液伺服阀用伺服放大器进行控制。伺服放大器的输入电压信号是来自电位器、信号发生器、同步机组和计算机的D/A转换器等输出的电压信号，其输出的电流与输入电压信号成正比。