电液伺服阀课件

第五章电液伺服阀5.1.构造及类型5.2.力矩马达式伺服阀分析5.1.构造与类型5.1.1电液伺服阀作用：信号转换元件：电信号——机械信号（机-电接口）功率放大元件：信号功率（毫瓦-瓦级）——驱动功率（千瓦-数百千瓦级）1-永磁铁2-下导磁体3-衔铁4-线圈5-弹簧管6-上导磁体7喷嘴8-滑阀9-固定节流孔5.1.构造与类型5.1.2构造电-机械转换器（力马达、力矩马达）电流——电磁力（力矩）——机械位移（角位移）液压功率放大器（液压阀）前置放大：双喷嘴挡板阀，正开口四边滑阀，喷管阀功率放大：零开口四边滑阀反馈装置（放大级间反馈）1-永磁铁2-下导磁体3-衔铁4-线圈5-弹簧管6-上导磁体7喷嘴8-滑阀9-固定节流孔1-永磁铁2-下导磁体3-衔铁4-线圈5-弹簧管6-上导磁体7喷嘴8-滑阀9-固定节流孔5.1.构造与类型3-永磁铁4-衔铁5-导磁体6-弹簧管53动铁式力矩马达衔铁在磁场中受力的原理输入电流I=10～30mA输出力矩T=0.02～0.06Nm输出角位移±0.25mm

或±10-4rad频响200～1000Hz5.1.构造与类型5.1.3类型(1).动圈力马达伺服阀构造机-电转换的动圈式力马达两级滑阀放大前置级—正开口滑阀功率级—零开口四边滑阀位置反馈DY系列，工业用5.1.构造与类型(2).力矩马达式双喷嘴挡板电液伺服阀构造动铁式力矩马达前置级：双喷嘴挡板阀功率级：零开口四边滑阀位置（力）反馈。QDY系列（MooG）系列工程用1-永磁铁2-下导磁体3-衔铁4-线圈5-弹簧管6-上导磁体7喷嘴8-滑阀9-固定节流孔5.2.力矩马达式伺服阀分析因此就有：设计时保证了所以就有：（3）等效磁路的磁动势（柯希霍夫第2定律）磁路1：永磁铁气隙1线圈气隙3永磁铁∵∴力矩马达磁路5.2.力矩马达式伺服阀分析于是就有：式中：—磁铁的磁动势—线圈的磁动势—磁铁在气隙中的磁通—衔铁中位时气隙磁阻，—线圈电流产生的磁通—线圈匝数磁路2：永磁铁气隙2线圈气隙4永磁铁力矩马达磁路5.2.力矩马达式伺服阀分析，分别是气隙1，2处的磁阻

g—衔铁中位时气隙长度，x—衔铁在气隙中的偏转量带入相关参数整理后得：∴因为并且5.2.力矩马达式电液伺服阀分析5.2.2.喷嘴挡板阀分析（1）.挡板组件的力矩方程式中：—挡板组件的转动惯量—挡板组件的粘性阻尼系数

—弹簧管的刚度系数

—反馈力矩，其中是反馈杆的弹簧刚度。将和代入上式拉斯变换后得

式中：，设计时保证了即挡板刚度等于磁弹簧刚度。（1）5.2.力矩马达式电液伺服阀分析（2）挡板角位移与挡板线位移之间的关系

（，偏转角很小时，正切值就等于角的弧度）拉斯变换后得:（3）挡板线位移与滑阀位移之间的关系拉斯变换整理后得：（3）式中：—喷嘴挡板阀的流量增益，—挡板在喷嘴出的位移m

—滑阀的阀芯截面积，m2，—滑阀阀芯位移，m

由上3式可得以滑阀位移为输出，马达线圈电流为输入的方框图（2）5.2.力矩马达式电液伺服阀分析---化简后得：---其中：—开环增益，

—无阻尼自然频率—阻尼比

5.2.力矩马达式电液伺服阀分析5.2.3伺服阀线圈电路分析（1）伺服阀的线圈连接方式（a）（b）（c）（d）a）单线圈：用于力马达，其中rp为放大器内阻b）双线圈串联：相对单线圈匝数加倍，电阻加倍，电流减半c）双线圈并联：电阻减半，电流加倍，工作可靠，一只线圈损坏仍能工作d）双线圈差动连接：电路对称，温度和电源波动影响可互补，控制灵敏度高都要接入颤振（Dither）信号，以便消除阀芯的静摩擦影响5.2.力矩马达式电液伺服阀分析对颤振信号的要求：正弦波形振幅是阀芯最大位移的(0.5-1)%频率是指令信号的2—4倍（2）双线圈差动联接的电路分析采用单端输入，双端输出的推挽直流放大器Ebb用于线圈产生空载电流I0的稳压电源A）.

当输入信号eg=0时，放大器的输出电压e1=e2=0，所以两线圈电流大小相等，方向相反，所产生的磁通抵消，衔铁不偏转，阀对外无输出，仅颤振信号使阀芯在原位附近高频振荡

5.2.力矩马达式电液伺服阀分析B).当时两线圈电流不同，磁通不同，必引起与电流成正比的衔铁偏转差动连接灵敏度高如果I0=0.5Icmax=imax

当eg=egmax时I1=2imax，I2=0当eg=-egmax时I1=0，I2=2imax其中：I0

—空载电流（稳压电源）

Ic

—线圈的控制电流

i

—信号电流（信号电压产生）线圈的实际控制电流：Ke—放大器单边的增益Ku—放大器的总增益是信号电流的2倍5.2.力矩马达式电液伺服阀分析于是代入式整理后得：式中：—线圈自感系数，—反电动势常数

对上式拉斯变换的：式中：L=2Lc（总电感），Eγ=2Kb（反电动势常数）

以放