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液壓伺服控制系統 第7章 電液伺服閥圖片

第七章電液伺服閥液壓伺服系統編輯電液伺服閥不僅是電液轉換元件,還是功率放大元件。它可以將輸入的微小電信號轉換成大功率的液壓信號(流量和壓力)輸出。根據輸出液壓信號的不同,電液伺服閥可分為電液流量控制伺服閥和電液壓力控制伺服閥兩大類。電液伺服閥控制精度高,響應速度快。它是一種高性能的電液控制元件,已廣泛應用于液壓伺服系統。 7.1電液伺服閥的組成及分類一、電液伺服閥的組成電液伺服閥通常由三部分組成:力矩電機(或力電機)、液壓放大器、反饋機構(或平衡機構)組成。 二、電液伺服閥的分類分為液力放大級:單級伺服閥結構簡單,價格低廉,但由于輸出扭矩或力小,扭矩定位剛度低馬達或力馬達,閥門的輸出流量是有限的電液伺服閥原理動畫,它對負壓的動態變化很敏感。閥門的穩定性很大程度上取決于負載動態,容易出現不穩定狀態。僅適用于壓力低、流量小、負載動態變化小的場合。兩級伺服閥 這種閥克服了單級伺服閥的缺點,是最常用的類型。三級伺服閥 這種閥通常由一個二級伺服閥作為前級控制第三級動力滑閥。功率級滑閥閥芯的位移通過電反饋形成閉環控制,實現功率級滑閥閥芯的定位。三級伺服閥通常只用于大流量應用。按一級閥結構分類:可分為:滑閥、單噴嘴擋板閥、雙噴嘴擋板閥射流管閥和導流板射流閥。按反饋形式分類:可分為滑閥位置反饋、負載流量反饋和負載壓力反饋三種。根據力矩電機是否浸油:濕式可使力矩電機被油冷卻,但油中的鐵污染使短力電機的耐久性變差,干式可使力矩電機變差電機不受油的影響。由于油污的影響閥門公司,目前的伺服閥都是干式的。雙噴嘴擋板力反饋電液伺服閥1—閥體2—固定節流孔3—第一個

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二級滑閥閥芯4—閥套5—噴嘴和擋板6—永磁體7—電樞8—電磁線圈9—力矩電機殼體10—彈簧管11—反饋彈簧12—固定孔13—過濾器2力矩.2 電液伺服閥中力矩電機的作用是將電信號轉換為機械運動,所以是機電轉換器。機電轉換器使用電磁原理工作。它通過永磁體或勵磁線圈產生極化磁場。電控制信號通過控制線圈產生控制磁場,兩個磁場相互作用產生與控制信號成正比的力或力矩,并能反映控制信號的極性,使其運動部件產生機械力。直線位移或角位移的運動。 一、力矩電機的分類及要求1、力矩電機的分類1)按活動部件的運動形式可分為:直線位移型和角位移型。稱為力矩電機。 2)根據活動部件的結構可分為動鐵式和動圈式兩種。前者可動部分為電樞,后者可動部分為控制線圈。 3)根據極化磁場的產生方式,可分為無勵磁型、定電流勵磁型和永磁型三種。 2、對力矩電機的要求作為閥門的驅動裝置,對其提出如下要求; 1)能產生足夠的輸出力和行程,體積小,重量輕。 2)良好的動態性能和快速的響應時間。 3)直線性好,死區小,靈敏度高,遲滯低。 4)在某些用例中,還要求抗振、抗沖擊,不受環境溫度和壓力的影響。 二、永磁力矩電機1、力矩電機的工作原理 圖2顯示了一種常用的永磁力矩電機的工作原理。磁鐵、銜鐵、控制線圈、彈簧管等。銜鐵固定在彈簧管的上端,由彈簧管支撐在上下導磁體的中間位置,可以繞著彈簧管輕微轉動。彈簧管的旋轉中心。銜鐵兩端與上下導磁體(磁極)形成四個工作氣隙①、②、⑤、①。兩個控制線圈放置在電樞上。鞋面,

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下磁鐵除了磁極外,還為永磁體產生的極化磁通和控制線圈產生的控制磁通提供磁路。永磁動鐵力矩電機的工作原理 力矩電機磁路原理圖三、永磁動鐵力矩電機展示了永磁動力電機的結構原理。動力馬達的可動線圈懸浮在工作氣隙中,永磁體在工作氣隙中形成極化磁通。當控制電流加在線圈上時,線圈會在電磁力的作用下移動。 四、動鐵力矩電機與動圈力矩電機對比1)由于磁滯的影響,動鐵力矩電機的輸出位移滯后大于動圈力電機。 2)動圈力電機的線性范圍比動鐵力矩電機的要寬。所以。動圈力電機的工作行程大,而動鐵力矩電機的工作行程小。 3)相同慣量下,動鐵力矩電機輸出力矩大,而動圈力電機輸出力小。由于動鐵力矩電機的輸出力矩大,可以使支撐彈簧的剛度大,使銜鐵總成的固有頻率高,而力電機的彈簧剛度小,固有頻率動圈總成低。 4)減小工作氣隙長度可以提高動圈力電機和動鐵力矩電機的靈敏度。但是,動圈式力電機受動圈尺寸的限制,而動鐵式力矩電機則受靜態不穩定性的限制。 5)在相同功率的情況下,動圈力電機比動鐵力矩電機大,但動圈力電機成本更低。 7.3力反饋二級伺服閥一、工作原理在無控制電流時,銜鐵由上下磁鐵中間位置的彈簧管支撐,擋板為也在兩個噴嘴的中間位置。滑閥閥芯在反饋桿小球的約束下處于中位,閥門無液壓輸出。當有差分控制電流輸入時。在銜鐵上產生逆時針電磁力矩,使銜鐵擋板組件繞彈簧旋轉中心逆時針偏轉,彈簧管和反饋桿變形,擋板偏離中立位置。此時噴嘴擋板閥右側間隙減小,左側間隙增大,使滑閥左腔控制壓力增大,右腔控制壓力減小,從而推動閥芯。滑閥向左移動。同時帶動反饋桿末端向左移動

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進一步變形反饋桿。當反饋桿和彈簧管變形產生的反作用力矩與電磁力矩平衡時,銜鐵擋板總成處于平衡位置。當反饋桿末端向左移動并進一步變形時,擋板的撓度減小并趨于中立位置。這降低了左室的控制壓力并增加了右室的控制壓力。當閥芯兩端的液壓與閥芯上的反饋桿變形產生的反作用力和滑塊的液壓平衡時,閥芯停止運動,其位移與控制電流成正比在負載壓差正時,閥門的輸出流量也與控制電流成正比。所以這是一個流量控制伺服閥。 1—噴嘴 2—噴嘴 3—固定孔 4—固定孔 5—二級滑閥 6—永磁體 7—銜鐵 8—電磁線圈 9—彈簧管 10—反饋彈簧二、@ >基本方程及框圖力矩電機的運動方程包括基本電壓方程、銜鐵和擋板總成的運動方程、擋板位移與轉角的關系、噴嘴擋板到滑閥的傳遞函數、閥控液壓缸功能的傳遞,以及作用在擋板上的壓力反饋方程,由此可以得出電液伺服閥的框圖。伺服閥系統框圖三、力反饋伺服閥的傳遞函數給出的傳遞函數是慣性和振蕩的一個環節,重點是近似傳遞函數:在大多數電液伺服系統中,動態響應往往高于功率元件的動態響應。為了簡化系統的動態持久性分析和領導形象的設計,循環運行的設計,輔助項目的設計,施工組織設計,伺服閥的傳遞函數可以進一步簡化,一般可以用二階振蕩環節來表示。如果伺服閥二階環節的固有頻率高于功率元件的固有頻率,則伺服閥的傳遞函數也可以用一階慣性環節來表示。當伺服閥的固有頻率遠大于功率元件的固有頻率時,伺服閥可視為比例環節。 數學模型 如果伺服閥相位滯后 -90º 頻率比液壓控制系統的動態特性頻率高 3 到 5 倍 如果伺服閥相位滯后 -90º 頻率接近液壓控制系統的動態特性頻率 如果伺服閥相位滯后-90º頻率高于液壓頻率控制系統的動態特性

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電液伺服閥的動態特性如果頻率大于5倍可以忽略不計,即7.4直接反饋二級滑動閥伺服閥1—閥體2—固定節流孔 3—二級閥芯 4—固定節流孔 5—一級節流閥閥芯 6、7—定位彈簧7.5 其他類型伺服閥一、射流管力反饋流量電-液壓伺服閥1-供油管2-永磁體3-銜鐵4-噴射管5-電磁線圈6-彈簧管7-接收器8-反饋彈簧9-滑閥噴射管力反饋電液伺服閥電液伺服閥,抗工作流體污染能力強,安全性好,低壓性能優良。 二、噴射管式兩級電液伺服閥的原理如圖所示。噴射管由扭矩馬達偏轉。噴射管焊接在電樞上并由薄壁彈簧片支撐。液壓油通過柔性供壓管進入噴射管。從噴射管噴出的液壓油進入滑閥兩端分別與控制室連通的兩個接收孔,推動閥芯運動。射流管側面裝有彈簧板和反饋彈簧線。公共端插入閥體中間的小槽內,閥芯移動推動反饋彈簧線。構成對力矩電機的力反饋。扭矩馬達通過薄壁彈簧片與液壓部件密封隔離。 二、三級流量電液伺服閥 三級電液流量伺服閥是為滿足大功率和超大功率負載驅動和控制的需要而設計的。采用二次電液流量伺服閥作為前級控制元件,控制大功率圓柱滑閥(大口徑滑閥)閥芯的位移。因此可以控制大流量(如500-1000L/min)電液伺服閥原理動畫,甚至可以控制特大流量。 1—位移傳感器 2—控制電路板 3—電纜 4—二級電液伺服閥 5—三級滑閥 三、直驅閥 直驅閥(,DDV)也稱為直-驅動伺服比例伺服閥(-),是一種新型控制閥,主要用于構建電液反饋控制系統。性能明顯優于比例電磁換向閥(不僅明顯優于內部無反饋比,而且明顯優于內部反饋比例電磁閥)。 7.6特性及主要性能指標一、靜態特性電液流量伺服閥的靜態性能可根據負載流量特性曲線、空載流量特性曲線、壓力特性曲線、內部對泄漏特性等性能指標進行評價。包括1、負載流量特性2、壓力特性3、內漏特性4、負載流量特性伺服閥的規格也可以由額定流量、額定電流和額定壓力來確定額定流量( ):在額定電流和額定壓力下,輸出伺服閥的流量。額定電流( ):為產生額定流量,向任意極性的線圈輸入控制電流,通常指單線圈接法。工作壓力( ):一般給出最大工作壓力( )和回油壓力( ) 遲滯( )(%):為了產生額定流量,向線圈的任意極性輸入控制電流,通常指單線圈接法分辨率()()零偏差()零漂移():供油壓力零漂移();回油壓力零漂移(); Zero Drift(ture) (): (): (Non-): 二、動態特性主要用頻率響應和瞬態響應來表示。 三、輸入特性線圈連接液壓控制系統清華大學出版社ISBN:978-7-302-37899-0 編輯ppt

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