电液伺服阀与比电液例阀的研究现状与发展趋势
王迪
学号：1101100328
（广西大学机械工程学院530004）
摘要：电液比例阀是电液比例控制技术的核心元件,它按照输入电信号指令,连续成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。电液伺服阀是电液伺服控制系统中的关键元件。二者均在电液比例系统以及电液伺服系统中起到重要作用。本文中以电液比例换向阀和电液伺服阀为例详细介绍了其工作原理，并从性能、方展、前景等方面分别对两类阀进行了阐述，使我们对其有了更深刻的认识。
关键词：电液比例阀；电液比例换向阀；电液伺服阀；现状；趋势
1 引言
液压工业己成为全球性的工业，国际液压界一些著名公司如美国的派克汉尼汾公司（PARKER HANNIFIN）、德国的力士乐（REXROTH）和博世公司（BOSCH）等居世界领先地位，我国液压工业距国外还有一定的差距。
现代液控技术始于第一次世界大战后。今天，机电一体化的进程对液控技术提出了更多的需求，而计算机技术和控制理论的发展则为液压技术注入了新的动力。电液比例阀与电液伺服阀作为液压系统中的重要控制元件，分别代表了电液比例技术与电液伺服技术的发展情况。电液伺服阀与电液比例阀的出现使液压系统与现代化的电子技术结合的更加紧。
电液比例阀,是电液比例控制技术的核心和主要功率放大元件,代表了流体控制技术的发展方向[ 1 ] 。它以传统的工业用液压控制阀为基础,采用电- 机械转换装置,将电信号转换为位移信号,按输入电信号指令连续、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。
电液伺服阀不仅能够实现微小电气信号向大功率液压信号(流量与压力)的转换,还可以根据输入电信号的大小,成比例地输出相应的流量和压力。因此,在电液伺服系统中,电液伺服阀将电气部分与液压部分连接起来,实现整个系统的控制策略和执行元件的动作。所以,电液伺服阀的性能,特别是其电液伺服阀的动特性和稳定性,直接影响到整个液压系统乃至机械设备的可靠性和寿命。电液伺服阀的发展史就是一部力图获得速度更快、精度更高、稳定性更好的创新史[ 2 ]。
2 发展历史
2.1电液伺服阀发展历史
最早使用液压伺服技术的机构也许已经湮灭在浩瀚的历史长河中。直到1750 年左右,用于控制给水系统和蒸汽锅炉水位的液位控制阀在英国出现。随着工业革命的发展,控制策略的不断改进, 进而影响到液压技术的发展。在二战前夕,由于空气动力学的应用要求一种能够实现机械信号与气体信号转换装置。在二战末期,伺服阀是采用滑阀阀芯在阀套中移动的结构。阀芯的运动是直流螺线管产生的电磁力与弹簧产生的压力共同作用的结果,因此,此时的伺服阀还仅仅是一种单级开环控制阀。二战结束后，电液伺服阀开发研制进入了迅速发展时
期,很多结构设计进一步提高了电液伺服阀
的性能。特别是1960年的电液伺服阀设计更
多地显示出了现代伺服阀的特点。如:两级
间形成了闭环反馈控制;力矩马达更轻移动
距离更小;前置级对功率级的压差通常可达
到50%以上;前置级无摩擦并且与工作油液
相互独立;前置级的机械对称结构减小了温
度、压力变化对零位的影响。
2.2电液比例阀发展历史
1967年瑞士布林格尔(Beringer)公司
生产出KL用于船体表面除锈涂漆工艺的比
例方向节流阀,这是世界上最早的比例阀[3 ] 。1971年和1972年日本油研(Yuken)公司相续申请了比例压力阀和比例流量阀的专
利,引起了许多国家及公司的广泛重视,推
动了比例阀技术的发展[ 4] 。这期间出现的比
例压力阀(溢流阀和减压阀)基本是以传统
手调液压阀为基础发展而来,区别仅是用比
例电磁阀铁取代了阀上原有的弹簧手调机
构,阀的结构原理和设计准则几乎没有变
化。小流量阀采用直接作用式结构,大流量
阀仍采用1936年美国人维克斯(Harry
Vickers)发明的“差动式压力控制原理”[ 5、6] 。因为不包含受控参数的反馈环节,导致控制压力随着负载流量的不同而改变,这是此类比例阀的主要不足,而且由于比例电磁铁性能较差, 这类比例阀的工作频宽低(仅1 ～5Hz) ,稳态磁环大(4%～7% ) ,体积也大,多用在开环系统[ 7]。
20世纪80年代初,浙江大学路甬祥提出
了压力直接检测原理,他应用该原理设计的
比例溢流阀获得了德国发明专利[ 8 ] 。按此原
理,国内外研制的比例溢流阀和比例减压阀
的性能都获得了显著提高,实现了人们长期
以来所追求的等压力特性[ 9 ] 。
从20世纪80年代后期开始,比例压力控
制技术的又一进展是采用电气闭环校正,出
现了被控压力―压力传感器检测的新一代
比例压力阀。采用这种原理可将电- 机械转
换器的非线性和先导阀的非线性扰动都包
含在闭环之内,因而可实现无静差控制,同
时利用电气校正也可以很方便地改善阀的
稳定性和快速性。
3 研究现状
3. 1 电液伺服阀研究工作综述
通过前述可以看出,电液伺服阀已经不可能出现原理的改变,要知道本身它的发展史就没有多少重要的变化。但是,我们可以就某些特定方面进行技术革新。当前电液伺服阀的研究主要集中在结构的改进、材料的使用及测试方法的改变[9] 。
（1）结构方面。在结构改进方面,针对伺服阀常见故障进行分析,提出改进方案,采用计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)手段,进行结构优化,以满足阀的性能要求。如:直驱式伺服阀的产生、压电陶瓷式伺服阀的出现。此外,还有利用三余度技术对伺服阀的机构进行改造,将伺服阀的力矩马达、反馈元件、滑阀副做成多套。若某个关键元件发生故障,可随时切换另外备用套,从而保证阀的正常工作,提高了系统的可靠性和使用寿命。
（2）材料方面。在材料替换方面,可以针对电液伺服阀的性能要求,对特定的零件采用了强度、弹性、硬度等机械性能更优越的材料。对密封圈的材料进行更替,可以使伺服阀耐高压、耐腐蚀的性能得到提高。用红宝石材料制作喷嘴档板,可以防止因气馈造成档板和喷嘴的损伤,而降低动静态性能,使工作寿命缩短。此外,永磁式力矩马达中电磁铁的材料采用超磁致伸缩材料,可以提高电液伺服阀的动态响应特性。
（3）测试方面。在对电液伺服阀的动静态特性进行测试时,测量仪器本身的影响、外界电磁信号的干扰等都会对测试结果造成影响,严重时不能正确反映伺服阀的性能。此外,尽可能地提高测量仪器的测量精度,可以更准确地反映伺服阀产品本身的特性,有助于保证整个液压系统的稳定性、快速性及经济性。因此,很多个人及单位对测试仪器、测试技术等做了深入的研究。
3.2电液比例阀研究工作综述
电液比例阀：根据用途和工作特点的不同,比例阀可以分为比例压力阀(如比例溢流阀、比例减压阀)、比例流量阀(如比例节流阀、比例调速阀)和比例方向阀(电液比例换向阀)三类。电液比例换向阀不仅能控制方向,还有控制流量的功能。下面总体介绍
电液伺服阀研究现状。
电液比例控制技术是一门比较年轻的技术，它的发展和普遍应用还不到50 年，然而凭借着它的优点却形成了流体传动与控制领域的一个重要分支，并成为现代液压控制工程的基本技术构成之一。电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电的形式进行反馈。对应于普通的液压阀都能够找到一种与之对应的电液比例阀。电液比例阀可以用于开环系统中实现随液压参数的遥控，也可以作为信号转换与放大元件用于闭环控制系统。电液比例技术虽然起步比电液伺服技术晚，但是近年来发展却比较迅速，而且在液压系统中的应用也是越来越广泛。
4 电液伺服阀和电液比例阀发展趋势
4.1电液伺服阀发展趋势
液压伺服系统向高性能、高精度和自动化方向发展需要，伺服阀主要发展方向是: （1）标准化日前，国内在研究、生产和使用电液伺服阀方而虽然己初具规模，型号品种也基本相当于国外大部分产品，但由于各自为政、力量分散，标准不很规范，十分不利于伺服阀的进一步发展。因此，着重解决标准化问题己成当务之急。（2）虚拟化利用CAD 技术全面支持伺服阀从概念设计、外观设计、性能设计、可靠性设计到零部件详细设计的全过程，并把计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助分析（CAT）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机
辅助检验（CAI）、计算机辅助测试（CAT）和现代管理系统集成在一起，建立计算机制造系统（CIMS）使设计与制造技术有一个突破性的发展。（3）智能化发展内藏式传感器和带有计算机、自我管理机能（故障诊断、故障排除）的智能化伺服阀，进一步开发故障诊断专家系统通用工具软件，实现自动测量和诊断。还应开发自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，这是液压行业努力的方向。另外，借助现场总线（Field Buses），实现高水平的信急系统，从而简化伺服阀的使用、调节和维护。（4）数字化电子技术与液压技术的结合的一个
方向。通过把电子控制装置安装于伺服阀内或改变阀的结构等方法，形成了种类众多的数字产品。阀的性能由软件控制，可通过改变程序，方便地改变设计方案、实现数字化补偿等多种功能。（5）微型化随着液压技术的进步及竞争的加剧，微型伺服阀的技术以体积小、重量轻、单位功率大等优点而越来越受到重视。研究重点增大压力的优势，应用先进材料和复合材料降低重量和铸造工艺的发展，如铸造流道在阀体和集成块中的广泛使用，可优化元件内部流动，实现元件小型化。（6）绿色化减少能耗，泄漏控制，污染控制。将发展降低内耗和节流损失技术以及无泄漏元件。如实现无管连接，研制新型密封等；发展耐污染技术和新的污染检测方法，对污染进行在线测量；可采用生物降解迅速的压力液体，如菜油基和合成脂基的传动用介质将得到广泛应用，减少漏油对环境危害，适应环境保护（降低噪声和振动、无泄漏）。
4.2电液比例阀发展趋势
传统电液比例阀是以比例电磁铁作为驱动装置的电- 液信号转换元件,虽然其结构坚固,抗污染能力较强,价格较为低廉。但存在着运动部件体积惯量大(两端对置) ,支撑部位多,摩擦力大、线性度差等固有弊病。同时,由于比例电磁铁固有特性的限制,导致电液比例阀无论在响应时间还是在响应速度上都不是很快,响应速度稍高的但流量又太小,滞环大、死区大,而且给系统的控制算法带来困难。以力矩马达为驱动装置的电液伺服阀虽然控制品质较好、频响高、滞环小、死区亦小、且线性度好,但伺服阀对油液的污染十分敏感,系统的过滤成本高,且其加工难度大,价格昂贵,限制了伺服阀的应用。可以看出,目前,无论是电液伺服阀还是电液比例阀,都无法同时满足液压控制系统高速、高精度、大流量、低成本、抗污染等要求。为此,必须开发一种全新的液压阀
技术,能够综合这两类阀的长处,克服它们的短处,这就是超速电液比例阀。超高速电液比例阀能实现液压控制系统液流方向和流量的控制功能,满足系统高速、高精度、大流量、低成本、抗污染的综合要求。超高速电液比例阀是采用动圈式电- 机械转换器作为驱动装置的电- 液信号转换元件,控制性能很好,某些性能指标达到甚至超过了电液伺服阀,尤其是在频率响应方面更优越,可达300Hz以上。另一方面,与传统伺服阀不同,其中不存在喷嘴一类的细小节流口,故抗污染能力强,无需高成本的过滤措施,工作可靠性高。提高电液比例阀的性能指标如频响、线性度和负载能力等,有助于提高电液比例控制系统的整体特性,这也是电液比例阀技术的发展趋势[ 10] 。提高控制精度和控制速度一直以来是各行各业的敏感话题,在许多机械行业中,特别是需要高精控制场合中,拥有较大的市场前景。随着我国建设规模的不断扩大和经济的不断发展,需求量会不增加。
目前,超高速电液比例阀技术在国外一些著名注塑机公司得到了应用。而国内一般均采低速比例阀控制,效率低,精度差。因此超高速电液比例阀的研究,成为各厂家在日益激烈的市场竞争中是否能够保持优势的关键。研制性能优良、结构简单、工作可靠、成本低廉、能同时为生产厂家和用户欢迎的超高速电液比例阀,对推动整个液压技术领域的向前发展具有重要的理论意义和实用价值。
5 结论
电液比例技术虽然起步比较晚，但是由于近年来耐高压电磁铁和比例放大器技术的成熟，使得电液比例元件的工作性能更大的得到了提高。电液伺服技术的发展也在原有高精度、高性能的基础上朝着标准化、虚拟化、智能化、数字化、微型化以及绿色化等更高的方向发展。相信，随着电子技术、液压技术的不断发展，它们的结合会越来越紧密，电液比例技术以及电液伺服技术也都会不断的向前发展。
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电液比例阀性能测试实验指导书 实验项目 1. 电液比例方向阀性能实验 2. 电液比例溢流阀性能实验 3. 电液比例调速阀性能实验 唐山学院机电工程系
实验一电液比例溢流阀性能测试 一、实验液压原理图 二、液压元件配置 1－变量叶片泵 2－先导式溢流阀 3－电磁阀 4－电液流量伺服阀2FRE6~20/10QM 5－蓄能器 6－被试阀电液比例溢流阀DBETR-10B/80M 7、8－压力传感器 9－加载用节流截止阀 10－流量传感器 11、12－截止阀 13－压力表 三、实验内容 1、稳态压力控制特性测试 测试阀控制电流与阀输出压力之间关系，画特性曲线，计算死区、滞环、非线性度。 2、稳态负载特性（压力-流量特性） 测试控制输入电流、输出压力、负载干扰（流量）之间关系。 3、输入信号阶跃响应测试（选做） 测试阀输出压力相对一定幅值输入电信号阶跃变化的过渡过程响应特性，画特性曲线，计算滞后时间、上升时间、过渡过程时间等。
4、频率响应特性测试 测试阀对一组不同频率的等幅正弦输入信号的响应特性，画频响特性曲线（博德图），算幅频宽、相频宽。 四、实验方法 ●测试电回路接线操作： 1）压力传感器－把P A、P B压力传感器信号线分别扦入控制面板上的模拟信号输入口1、2口。 2）电液比例溢流阀－把比例溢流阀电磁铁A线圈扦入比例溢流阀放大器电磁铁A扦座上，位移传感器信号线扦入放大器的阀蕊反馈扦座。 比例溢流阀放大器输入测试信号、输出测试信号用四蕊测试线分别扦入控制面板上的模拟信号输入口5、6口上，差动信号输入信号用二蕊测试线扦入控制面板上的模拟信号输出口1口上。转换开关转入自动位置。3）电液比例流量阀－把比例流量阀电磁铁A线圈扦入比例流量阀放大器电磁铁A扦座上，位移传感器信号线扦入放大器的阀蕊反馈扦座。 电液比例流量阀放大器差动输入信号号用二蕊测试线分别扦入控制面板 上的模拟信号输出口2口上。转换开关转入自动位置。 4）流量传感器－把大流量传感器、小流量传感器信号线分别扦入控制面板上的脉冲信号输入口1、2口上（模拟输入信号分别9、10通道）。 ●软件操作 每个电液比例溢流阀性能实验之前都必须先根据流量来调节开口度，即开度设置画面。而且其信号发生器的幅度都为-10V~+10V；起止频率为0.1hz。同时流量计参数中的量程为0~5。 1、稳态压力控制特性 测试油回路各阀体操作： 1）打开截止阀9、11，关闭截止阀12、电磁阀3； 2）调节变量泵1，使输出流量为10L/min，由小流量传感器(10)观测输出流量为0L/min； 3）调节溢流阀2，调整压力为8MPa，做安全阀用。压力由压力表1观测；4）向电液比例流量阀输入一定幅值电信号，使流过被试电液比例溢流阀6的流量为3L/min，流量由流量传感器10观测； 5）向被试阀6输入频率为0.01Hz，在起始电流和额定电流之间变化的三角波电流信号，由压力传感器9测出被试阀6进口压力值； 5）以电流信号横坐标，以输出压力为纵坐标，画p—i特性曲线。 ●软件操作说明
电液伺服技术的发展与未来展望 电液伺服系统的特点 电液伺服系统有许多优点，其中最突出的就是响应速度快、输出功率大、控制精确性高，因而在航空、航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到了广泛的应用。人类使用水利机械及液压传动虽然已有很长的历史，但液压控制技术的快速发展却还是近几十年的事，随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着现代科学技术特别是材料科学的发展，人们更加重视动态试验。而电液伺服技术是实现动态高周疲劳、程控疲劳和低周疲劳以及静态的恒变形速率、恒负荷速率和各种模拟仿真试验系统的最佳技术手段。 国内电液伺服试验机的起步 国外试验机同行在电液伺服技术的应用和研制起步较早，自二十世纪50年代中期以来就先后生产了各种使用电液伺服系统的试验机，如美国MTS、英国Instron、瑞士Amsler(现在分为瑞士RUMUL和瑞士W+B试验机公司)、德国Sehench和日本岛津等公司都先后研制成功各种电液伺服试验机。当时我国在这个应用领域还是空白，使用的电液伺服试验机都是从这些国家进口的。 我国试验机厂家是在上世纪70年代初才开始研制电液伺服试验机，长春试验机研究所、长春试验机厂、红山试验机厂和济南试验机厂等开始进行研制。在国家财力的支持下，先后都成功地开发出电液伺服动静试验机，并开始在国内应用。正是通过当时这段时间的成功实践，培养锻炼出一批技术人员，创建了我国今后电液伺服技术发展的平台，奠定了国内在该技术领域的基础。 国内电液伺服试验机的发展阶段 国内电液伺服试验机的发展按照产品发展时期的特点大致划分成两个阶段：即自主发展阶段和与国外合作发展阶段。 自主发展阶段：二十世纪70年代末期到二十世纪90年代初期，国内的电液伺服试验机都是以自主开发为主。主要是集中在国内几个有实力的试验机厂家，如长春试验机研究所、长春试验机厂、红山试验机厂和济南试验机厂等。这个时期的主要代表性的产品有：1983年长春试验机研究所研制的2000kN电液伺服岩石压力试验机，该设备采用高压容器作为围压，模拟试样的真实受力情况。是三轴动静试验机的代表性产品，并首次把计算机引入电液伺服试验机的控制。1984年长春试验机研究所研制的3000kN电液伺服双缸卧式拉力试验机。该项目中首次应用静压支撑技术，成功地在两个卧式伺服油缸上实现静压支撑。另外，还首次应用了伺服同步技术，实现双缸系统的同步跟踪和精确定位。双缸的同步
电液伺服阀基础知识介绍 射流管式电液伺服阀与喷嘴挡板式电液伺服阀是目前世界上运用最普遍的典型两级流量控制伺服阀。博格公司的DSHR一级先导就是射流管阀，而派克公司的TDL一级先导就是喷嘴挡板阀，下面对两种阀的结构、工作原理及特点作个比较与介绍。并着重分析了射流管式伺服阀在可靠性及工作性能方面的一些优势。 工作原理： ★喷嘴挡板式伺服阀的原理：TDL 图1 为喷嘴挡板式伺服阀的原理图。它主要由力矩马达、喷嘴挡板式液压放大器、滑阀式功率级及反馈杆组件构成。其工作过程为：输入到力矩马达线圈的电气控制信号在衔铁两端产生磁力，使衔铁挡板组件偏转。挡板的偏移将一侧喷嘴挡板可变节流口减小，液流阻力增大，喷嘴的背压升高；而另一侧的可变节流口增大，液流阻力减小，液流的背压降低。这样可得到与挡板位置变化相对应的喷嘴背压，此背压加到与与喷嘴腔相通的阀芯端部，推动阀芯移动。而阀芯又推动反馈杆端部的小球，产生反馈力矩作用在衔铁挡板组件上。当反馈力矩逐渐等于电磁力矩时，衔铁挡板组件被逐渐移回到对中的位置。于是，阀芯停留在某一位置。在该位置上，反馈杆的力矩等于输入控制 电流产生的的力矩，因此，阀芯位置与输入控制电流大小成正比。当供油压力及负载压力为一定时，输出到负载的流量与阀芯位置成正比。 图1双喷嘴挡板式力反馈电液流量伺服阀
★射流管式伺服阀的原理： 图2 为射流管式伺服阀的原理图。力矩马达采用永磁结构，弹簧管支承着衔铁射流管组件，并使马达与液压部分隔离，所以力矩马达是干式的。前置级为射流放大器，它由射流管与接受器组成。当马达线圈输入控制电，在衔铁上生成的控制磁通与永磁磁通相互作用，于是衔铁上产生一个力矩，促使衔铁、弹簧管、喷嘴组件偏转一个正比于力矩的小角度。经过喷嘴的高速射流的偏转，使得接受器一腔压力升高，另一腔压力降低，连接这两腔的阀芯两端形成压差，阀芯运动直到反馈组件产生的力矩与马达力矩相平衡，使喷嘴又回到两接受器的中间位置为止。这样阀芯的位移与控制电流的大小成正比，阀的输出流量就比例于控制电流。 图2 射流管式力反馈电液流量伺服阀 ★两种阀的主要特点： 射流管式与喷嘴挡板式最大差别在于喷嘴挡板式以改变流体回路上所通过的阻抗来进行力的控制。相反，射流管式是靠射流喷嘴喷射工作液，将压力能变成动能，控制两个接受孔获得能量的比例来进行力的控制。这种方式的阀与喷嘴挡板式相比因射流喷嘴大，由污粒等工作液中杂物引起的危害小，抗污染能力强。且射流管式液压放大器的压力效率及容积效率高，一般为７０％以上，有时也可达到９０％以上的高效率。输出控制力（滑阀驱动力）大，进一步提高了抗污染能力。同样其灵敏度、分辨率及低压工作性能大大优于喷嘴挡板阀。另外，由于射流管式由于在喷嘴的下游进行力控制，当喷嘴被杂物完全堵死时，因两个接受孔均无能量输入，滑阀阀芯的两端面也没有油压的作用，反馈弹簧的弯曲变形力会使阀芯回到零位上，伺服阀可避免过大的流量输出，具有“失效对中”能力，并不会发生所谓的“满舵”现象。但射流管式液压放大器及整个阀的性能不易理论
电液伺服阀与比电液例阀的研究现状与发展趋势 摘要：电液比例阀是电液比例控制技术的核心元件,它按照输入电信号指令,连续成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。电液伺服阀是电液伺服控制系统中的关键元件。二者均在电液比例系统以及电液伺服系统中起到重要作用。本文中以电液比例换向阀和电液伺服阀为例详细介绍了其工作原理，并从性能、方展、前景等方面分别对两类阀进行了阐述，使我们对其有了更深刻的认识。 关键词：电液比例阀；电液比例换向阀；电液伺服阀；现状；趋势 1 引言 液压工业己成为全球性的工业，国际液压界一些著名公司如美国的派克汉尼汾公司（PARKER HANNIFIN）、德国的力士乐（REXROTH）和博世公司（BOSCH）等居世界领先地位，我国液压工业距国外还有一定的差距。 现代液控技术始于第一次世界大战后。今天，机电一体化的进程对液控技术提出了更多的需求，而计算机技术和控制理论的发展则为液压技术注入了新的动力。电液比例阀与电液伺服阀作为液压系统中的重要控制元件，分别代表了电液比例技术与电液伺服技术的发展情况。电液伺服阀与电液比例阀的出现使液压系统与现代化的电子技术结合的更加紧。 电液比例阀,是电液比例控制技术的核心和主要功率放大元件,代表了流体控制技术的发展方向[ 1 ] 。它以传统的工业用液压控制阀为基础,采用电- 机械转换装置,将电信号转换为位移信号,按输入电信号指令连续、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。 电液伺服阀不仅能够实现微小电气信号向大功率液压信号(流量与压力)的转换,还可以根据输入电信号的大小,成比例地输出相应的流量和压力。因此,在电液伺服系统中,电液伺服阀将电气部分与液压部分连接起来,实现整个系统的控制策略和执行元件的动作。所以,电液伺服阀的性能,特别是其电液伺服阀的动特性和稳定性,直接影响到整个液压系统乃至机械设备的可靠性和寿命。电液伺服阀的发展史就是一部力图获得速度更快、精度更高、稳定性更好的创新史[ 2 ]。 2 发展历史 2.1电液伺服阀发展历史 最早使用液压伺服技术的机构也许已经湮灭在浩瀚的历史长河中。直到1750 年左右,用于控制给水系统和蒸汽锅炉水位的液位控制阀在英国出现。随着工业革命的发展,控制策略的不断改进, 进而影响到液压技术的发展。在二战前夕,由于空气动力学的应用要求一种能够实现机械信号与气体信号转换装置。在二战末期,伺服阀是采用滑阀阀芯在阀套中移动的结构。阀芯的运动是直流螺线管产生的电磁力与弹簧产生的压力共同作用的结果,因此,此时的伺服阀还仅仅是一种单级开环控制阀。二战结束后，电液伺服阀开发研制进入了迅速发展时期,很多结构设计进一步提高了电液伺服阀的性能。特别是1960年的电液伺服阀设计更多地显示出了现代伺服阀的特点。如:两级间形成了闭环反馈控制;力矩马达更轻移动距离更小;前置级对功率级的压差通常可达到50%以上;前置级无摩擦并且与工作油液相互独立;前置级的机械对称结构减小了温度、压力变化对零位的影响。
电液伺服阀论述 1.概述 电液伺服阀是电液伺服系统中的核心元件。它既是电液转换元件，又是功率放大元件。在系统中将输入的小功率电信号转换为大功率的液压能（压力与能量）输出，其性能对系统特性影响很大。电液伺服阀在电厂中被广泛使用，伺服阀是电液伺服控制系统中的重要控制元件，在系统中起着电液转换和功率放大作用。电液伺服阀的性能和可靠性将直接影响系统的性能和安全，是电液伺服控制系统中引人瞩目的关键元件。 20 世纪70 年代以来，国内开始了对电液伺服系统的研究和应用。近年来，随着国内机械工业的高速发展，对于高精度金属成型装备的需求大大增加，大规格电液伺服系统在锻压机械、轧钢机械、折弯机中的应用越来越广泛。而电液伺服阀的发展可以追溯到二战末期，1940 年前后，在飞机上最早出现了电液伺服控制系统。电液伺服阀将输入的小功率电信号转换为大功率液压输出形式( 压力和流量) ，具有控制精度高和响应速度快的特点。电液伺服阀结构精密，对油液介质要求高，价格昂贵。典型结构有喷嘴挡板式和射流管式，喷嘴挡板式动态响应快，灵敏度高，但是零位泄漏量大，喷嘴易堵塞。与喷嘴挡板式电液伺服阀相比，射流管式电液伺服阀抗污染能力强，但是响应速度略慢。 为使电液伺服系统能够可靠并廉价地应用到实际工业生产中，20 世纪60 年代末，出现了电液比例阀。电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。后来又经过了一系列的发展，20 世纪末，伺服技术与比例技术相结合，伺服比例阀应运而生。与电液伺服阀相比，电液比例阀抗污染能力强，成本低，但是其直线性和响应速度均不及电液伺服阀。 电液伺服阀和电液比例阀有其独有的特点和优势，但也因其自身结构特点的原因，有一些先天的劣势。特别是当要求输出的液压功率较大，而电－机械转换元件输出功率较小，无法直接驱动功率级主阀时，需要增加液压先导级，无疑使阀的结构更加复杂，稳定性降低。而电磁直驱式大规格电液伺服阀以其新的设计
当A相通电转为A和B同时通电时，转子的磁极将同时受到A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引，转子的磁极则停在A和B两相磁极之间，此时步距角为15°，减小一半。 三相反应式步进电机的一个通电循环周期如下：A→AB→B→BC→C→CA,每个循环周期分为六拍。 每拍转子转过15°，一个通电循环周期转子转过90°。 与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。 2.为什么说液压阻尼比是一个可变量？低阻尼对液压系统的动态 特性有什么影响？如何提高系统的阻尼？这些方法各有什么优缺 点？ 因为阀的流量-压力系数是影响液压阻尼比的重要参数，而阀开口是可变的，流量-压力会随之改变，所以液压阻尼比是一个可变量。 低阻尼会使系统的稳定性下降。 提高液压阻尼比的方法：设置液压缸管路泄露通道；采用正开口阀；增设阻尼器；采用压力反馈、动压反馈或加速度反馈等。 采用压力反馈可以提高系统的阻尼比和固有频率，但会降低系统的开环增益，系统刚度降低， 干扰误差增加。 动压反馈校正能提高系统的阻尼比同时不改变系统的刚度。 加速度反馈校正可以提高系统的阻尼比，同时降低谐振的振幅。 低阻尼是影响系统的稳定性和限制系统频宽的主要因素之一。提高系统的阻尼的方法有以下几种： 1）设置旁路泄露通道。在液压缸两个工作腔之间设置旁路通道增加泄露系C。缺点是增大了功率损失，降低了系统的总压力增益和系统的刚度，增加数 tp 外负载力引起的误差。另外，系统性能受温度变化的影响较大。 K值大，可以增加阻尼，但也要使系统刚度2）采用正开口阀，正开口阀的 c0
降低，而且零位泄漏量引起的功率损失比第一种办法还要大。另外正开口阀还要带来非线性流量增益、稳态液动力变化等问题。 3）增加负载的粘性阻尼。需要另外设置阻尼器，增加了结构的复杂性。 4）在液压缸两腔之间连接一个机-液瞬态压力反馈网络，或采用压力反馈或动压反馈伺服阀。 3、影响液压动力执行元件特性的因素有哪些？有什么影响？如 何实现液压动力执行元件与负载的匹配？ 答:影响液压动力执行元件特性的因素有液压源压力、负载流量大小、液压缸尺寸。 影响：1)提高液压源压力，特性曲线形状不变，顶点右移。 2）提高流量大小，特性曲线顶点不变，形状变宽。 3）提高液压缸活塞面积，顶点右移，形状变窄，功率不变。 液压动力执行元件特性曲线包含负载特性曲线，且两曲线在最大功率处有公共切点，即为 液压动力执行元件与负载的最佳匹配。 4、液压固有频率有什么意义？提高液压固有频率对系统有什么 好处？如何提高系统固有频率？ 答：液压固有频率是负载惯性与液压缸封闭油腔中液体的压缩性相互作用的结果。 它常常是系统的最低频率，它的大小决定着伺服系统的响应速度。 提高液压固有频率可以提高系统的响应速度和动态品质。 提高方法:1)尽可能使阀靠近液压缸，减少管道体积，使系统油液体积减小到最低。2）选择高 品质液压油，弹性模量尽可能高。3）增加液压系统管道和腔室结构的刚度。液压固有频率是负载质量与液压缸工作腔中的油压缩性所形成的液压弹簧相互作用的结果。液压固有频率标示液压动力元件的响应速度。 提高液压固有频率的办法：增大液压缸活塞杆面积，Ap。减小总压缩体积Vt。减小折算到活塞上的总质量Mt。提高油液的有效体积弹性模量βe,液压阻尼比合适。 5.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 6.什么叫动力元件，有哪几种动力元件？ 液压动力元件是由液压放大元件（液压控制单元）和液压执行元件组成。液压放大元件可以使液压控制阀，也可以是伺服变量泵。液压执行元件是液压缸或液压马达。由他们组成四种基本型式的液压动力元件：阀控液压缸，阀控液压马达，泵控液压缸，泵控液压马达。前两种动力元件可以构成阀控（节流控制）系统，后两种动力元件可以构成泵控（容积控制）系统。
电液伺服阀的发展与研究现状 陈潜201302070902 健行理工1301班 电液伺服阀是电液伺服控制中的关键元件，它是一种接受模拟电信号后，相应输出调制的流量和压力的液压控制阀。电液伺服阀具有动态响应快、控制精度高、使用寿命长等优点，已广泛应用于航空、航天、舰船、冶金、化工等领域的电液伺服控制系统中。电液伺服阀是电液联合控制的多级伺服元件，它能将微弱的电气输入信号放大成大功率的液压能量输出。它具有控制精度高和放大倍数大等优点，在液压控制系统中得到广泛的应用。 一发展过程 1750年左右，用于控制给水系统和蒸汽锅炉水位的液位控制阀在英国出现。随着工业革命的发展,控制策略的不断改进，进而影响到液压技术的发展。在二战前夕，由于空气动力学的应用，要求发明一种能够实现机械信号与气体信号转换装置。在二战末期,伺服阀是采用滑阀阀芯在阀套中移动的结构。阀芯的运动是直流螺线管产生的电磁力与弹簧产生的压力共同作用的结果,因此,此时的伺服阀还仅仅是一种单级开环控制阀。二战结束后，电液伺服阀开发研制进入了迅速发展时期,很多结构设计进一步提高了电液伺服阀的性能。特别是1960年的电液伺服阀设计更多地显示出了现代伺服阀的特点。 1946年，英国人获得了两级阀的专利。 1950年，W.C.Moog第一个发明了单喷嘴两级伺服阀。 1953年至1955年间，T.H.Carson发明了机械反馈式两级伺服阀，W.C.Moog 发明了双喷嘴两级伺服阀，Wolpin发明了干式力矩马达，消除了原来浸在油液内的力矩马达由油液污染带来的可靠性问题。 1957年Atchley利用射流管原理研制了两级射流管伺服阀。 1959年Atchley研制了三级电反馈伺服阀。 1959年2月，国外某液压与气动杂志对当时的伺服阀情况作了12页的报道，显示了当时伺服阀蓬勃发展的状况。那时生产各种类型的伺服阀的制造商有20多家。大多数生产具有反馈及力矩马达的两级伺服阀。
一般说来，好像伺服系统都是闭环控制，比例多用于开环控制；其次比例阀类型要多，有比例压力、流量控制阀等，控制比伺服药灵活一些。从他们内部结构看，伺服阀多是零遮盖，比例阀则有一定的死区，控制精度要低，反应要慢。但从发展趋势看，，抗特别在比例方向流量控制阀和伺服阀方面，两者性能差别逐渐在缩小，另外比例阀的成本比伺服阀要低许多污染能力也强 伺服阀通过闭环控制可以实现位置环和压力环而且精度非常高如：AGC、AWC等，比例阀加工精度和控制精度较低所以造价较低，有比例换向阀和比例压力阀和比例流量阀。但一些设备也用高频响的比例阀（如：连铸的动态轻压下），这种比例阀主要用于闭环控制，造价相对与伺服阀较低，频宽能达到20～30个HZ 伺服阀应用多用于 1.控制精度要求高，（高到什么程度？反馈精度如何计算？） 2.动态特性好(什么状况下叫动态特性好？怎么衡量？) 伺服阀、比例阀区别： 1.驱动装置不同。比例阀的驱动装置是比例电磁铁；伺服阀的驱动装置是力马达或力矩马达。 2.性能参数不同。滞环、中位死区、频宽、过滤精度等特性不同，因此应用场合不同，伺服阀和伺服比例阀主要应用在闭环控制系统，其它结构的比例阀主要应用在开环控系统及闭环速度控制系统。 3.阀芯结构及加工精度不同。比例阀采用阀芯+阀体结构，阀体兼作阀套。伺服阀和伺服比例阀采用阀芯+阀套的结构。 4.中位机能种类不同。比例换向阀具有与普通换向阀相似的中位机能，而伺服阀中位机能只有O型（Rexroth 产品的E型）。 5.阀的额定压降不同。 电液比例阀（还有其他种类的比例阀？伺服比例阀）是阀内比例电磁铁根据输入电压（电压从何而来？来自于控制信号或控制电路。控制信号从何而来？开环控制无信号反馈）信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电的形式进行反馈（开环控制为何需要反馈信号？）。 电液比例阀 1.形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制的各种电液系统、（充当液压控制\传动系统的电-液、电-气转换环节）（其他电-液、电-气转换元件？） 2.控制精度高、 3.安装使用灵活 4.抗污染能力强 插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械的使用特点(?1.成本控制，2.控制的可靠性，3.批量大，安装方便，4.控制精度适中（何谓适中？）5.移动车载系统，动态特性？)，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。 Application: 1.移动式液压机械整体技术水平的提升 2.电控先导操作、 3.无线遥控 4.有线遥控操作 电液比例阀 1.比例流量阀、 作用 2.比例压力阀、 3.比例换向阀。 (三者在结构上有什么区别？和传统的流量、压力、换向阀有什么区别？) 按结构分 1.螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），应用灵活、节省管路和成本低廉
第２４卷２００５年第１２期 １２月 机械科学与技术 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１．２４Ｎｏ．１２ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２００５ 肖俊东文章编号；Ｊ００３—８７２８ｆ２００５）１２—１４２３－０３ 新型高性能直接驱动电液伺服阀 肖傻东１，王占林１，陈克昌２ （１北京航空航天大学自动化科学与哇尊工程学院，北京１０００８３ ２北京成科昌伺服阀有限公司，北京１００１８６） 摘要：研制了一种全新结构的直接驱动电液伺服闽。谈阀在结构土采用转动阀芯取代滑动网芯，变滑阀蛄构为转阐，有效的减少了阀的液动力．极大地提高了闯的抗污染性能；在驱动控制上采用直流力矩电机直接驱动闽芯，将对罔的控制转变为对电机的控制，易于实现阀的数字控制。实验结果表明该网的主要动、静特性指标均已超过国内外相同规格不同驱动控制类型的各种电液伺服闯．尤其是具有现有阔无法比拟的抗污染能力。 关键词：转动阀芯；直接驱动；电液伺服阀；直流力矩电机；ＰｗＭ 中盈分类号：ＴＨｌ３７５；ＴＭ３８３文献标识码：Ａ ＡＮｅｗＴｙｐｅＨｉｇｈＲｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＤｉｒｅｃｔ－ｄｒｉｖｅＥｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒａｕｌｉｃＳｅｒｖｏＶａｌｖｅ ｘｉａｏＪｕｎｄｏｎｇ‘，ｗ８ｎｇｚｈａｎｌｉｎｌ，ｃｈｅｎＫｅｃｈａｎ∥ （１ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｏｔｏｍａｔｉｏｎｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅ“ｎｇ，Ｂｅｉｈａｎｇｕｎｉｖｅｒ８ｉｔｙ，Ｂｅ玎ｉｎ窖１０００８３； １（：ｈｅｎｋｅｃｈａ“ｇｓｅｒｖｏＶａｌｖｅｃｏｍｐａｎｙ０ｆＢｅ玎ｉ“ｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１８６） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｖｅｌｏｐｓａｄｉｒｅｃｔ—ｄｒｉｖｅｅｌｅｃｔｍｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｖａｌｖｅｏｆａｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｎｅｗ咖咖陀．ＴｈｅｖａｌｖｅｒｅＰｌａｃｅｓｇｌｉｄｉｎｇｖａｌｖｅｃｏｒｅ８ｂｙｒｏｔａｔｉｏｎａｌｖａｌｖｅｃｏｒｅｓ，ｃｈａｎ舀“ｇｇｌｉｄｉ“ｇｖａｌｖｅ８ｉｎｔｏｒｏｔ８ｄｏｎＢｌｖＢｌｖｅｓ．ＩｔｎｏｔｏｎｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｓｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｂｕｔａｌｓｏｇｒｅａｔｌｙｉｍＰｍｖｅｓｔｈｅｃａｐａｂｉｌ时ｏｆｔｈｅｒｅ８ｉ８ｔ８ｎｃｅ．Ｉｎｔｅｒｍｓｏｆｄｒｉｖｅｃｏｎｔｒ０１．ｔｈｅｕｓｅｏｆｄｉ陀ｃｔｄｒｉｖｅｍｏｔｏｒｓｔｏｄｒｉｖｅｖａｌｖｅｃｏｒｅ８ｄｉｒｅｃｔｌｖｗｉｌｌｃｈ蚰ｇｅｔｈｅｃｏｎｔｆｏｌｏｆｖａｌｖｅ８ｉｎｔｏｔｈａｔｏｆｍｏｔｏｒｓ，ｔｈｕｓｆａｃｉｌｉｔｎ【ｉ“ｇｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｍｌｓ０ｆｍｏｔｄ聘．Ｅ１ｐｅｒｉｍｅｎｔ８ｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔ｝Ｉａｔｔｈｅｎｅｗｔｙｐｅｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｖ８ｌｖｅｈａｓｂｅｔｔｅｒａｎｄｕｎｐａｍｌｌｅｌｅｄｄｖｎａｍｉｃａｎｄｓＥａｔｉｃｐｅｒｆｊｍａｎｃｅｏｆｒｅｓｉ８ｔｉｎｇｐｏｌｌｕｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｔ８ｔｉｏｎ出ｖａ】ｖｅｃｏｒｅ；ｄｊｒｅｃｔ－ｄｒｉｙｏ；ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒａｕ】ｊｃｓｅｗｏｖａｌｖｅ；ｂｎｌｓｂＪｅＢｓＤＣｍｏｍｅｎｌｍｏ．ｔｏｒ：ＰＷＭ 电液伺服阔是电液伺服系统的关键元件，目前广泛使用的伺服阀主要是带有先导阀的两级或三级喷嘴挡板阀和射流阀，这些闷虽然性能优良，但结构复杂，制造困难，而且抗污能力差，使用条件极为苛刻，对油液的蒋染非常敏感，故障率较高，另外，由于该类阀的传递环节多，因此其带宽亦受到限制，很难满足宽带高频响电液系统的需要。而直接驱动伺服阀具有结构简单、抗污染能力强、可靠性高等特点，其动态特性和控制精度电优于普通的电液伺服阈。本文从直接驱动伺服阀的结构及机理出发，研制出一种基于转动阀芯结构的伺服阀。它采用直流力矩电机直接带动转阀的阀芯，为单级结构，不但可靠性高，而且具有很强的抗搏染能力，适用领域非常广泛。 ｌ新型直接驱动电液伺服阀的组成与工作原理 图１为转阀式新型直接驱动电液伺服阀的组成和工作原理图。其工作原理为：直流力矩电机通过弹性联轴器带 收辅日期：２００４一１０一１８ 作者简介：肖俊东（】９７５一）．男（汉）．湖南．博士研究生 Ｅ—ｉｌ：ｘ州＿ｈｕａ口＠ｓ“ｕｃｏｍ动转阀阁芯在一定角度范围内转动，转阀阀芯与阀套上对应开了ｎ个与轴向有一定倾角的斜槽，阀芯相对阀套转动，使阎芯和阀套上的斜槽相互贯通或互相封闭，从而控制伺服阀前后的流量和压力。 匣馈角位臀 幽Ｊ转阀式新型盲接驱动电液伺服闽的组成原理图 由新型直接驱动阀的结构和工作原理，可以看出该阀的结构十分简单，并且将普通伺服阀的滑阀精动结构转变为转阙的转动，不仅可以有效地降低阀工作时的摩擦阻力， 而且由于阀芯和阀套上斜槽的工作面积在阀芯转动过程中 万方数据
CSDY1射流管电液伺服阀 产品说明书 编制： 校对： 审核： 审定： 九江仪表厂 一九八九年十二月
CSDY1射流管电液伺服阀产品说明书 一、概述： CSDY1系列射流管电液伺服阀是力反馈型两级流量伺服控制阀，具有性能良好，抗污染能力强，安全可靠以及寿命长的突出特点，适用于电液伺服系统的位置、速度、加速度和力的控制。 二、结构原理： 图1是CSDY1系列射流管电液伺服阀的原理图，力矩马达采用永磁力矩马达，由两个永久磁钢产生极化磁通，衔铁两端伸入磁通回路的空气隙中，弹簧管一端固定在壳体上，另一端固定在衔铁组件的钢套中。反馈弹簧组件的一端固定在射流管喷嘴上，反馈杆被夹牢在阀芯的中心位置。 高压油连续地从供油腔Ps通过滤油器及固定节流孔，到射流管喷嘴向两个接受孔喷射，接受孔分别与阀芯两端控制腔相通。 当力矩马达线圈组件输入控制电流时，由于控制磁通和极化磁通的相互作用，在衔铁上产生一个力矩，该力矩使衔铁组件绕弹簧管旋转，从而使射流管喷嘴运动导致两个接受孔腔产生压差引起阀芯位移，且一直持续到由反馈弹簧组件弯曲产生的反馈力矩与控制电流产生的控制力矩相平衡为止。 由于阀芯位移与反馈力矩成比例，控制力矩与控制电流成比例，伺服阀的输出流量与阀芯位移成比例，所以伺服阀的输出流量与输入的指令控制电信号亦成比例，若给伺服阀输入反向电控信号，则伺服阀就有反向流量输出。 三、技术性能指标：
1、供油压力范围（MPa） 2.1～31.5 2、额定供油压力（MPa）20.6 3、额定流量（L/min）2—40（按用户要求） 4、滞环（%）≤3 ≤5（用于低频控制系统） 5、分辨率（%）≤0.25 6、线性度（%）≤7.5 7、对称度（%）≤10 8、压力增益（%Ps/1%In）≥30 9、静耗流量（L/min）≤0.45+3%Qn 10、零偏（%）≤2 11、幅频宽（－3Db）(HZ) ≥70 ≥40（用于低频控制系列） 12、相频宽（－90°）（HZ）≥90 四、线圈连接方法： 伺服阀线圈的连接方法，插销头标号，外引出线颜色及控制电流的极性等参照下表和射流管电液伺服阀安装图（图2）
电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。 螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。 滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。 出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器和其它电子电路组成高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术 节约能量、降低油温和提高控制精度，同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰，现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与压力补偿是一个很相似概念，都是利用负载变化引起压力变化去调节泵或阀压力与流量以适应系统工作需求。负载传感对定量泵系统来讲是将负载压力负载感应油路引至远程调压溢流阀上，当负载较小时，溢流阀调定压力也较小；负载较大，调定压力也较大，但也始终存一定溢流损失。变量泵系统是将负载传感油路引入到泵变量机构，使泵输出压力随负载压力升高而升高（始终为较小固定压差），使泵输出流量与系统实际需要流量相等，无溢流损失，实现了节能。
液压伺服工作原理 1.1 液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。 电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。 液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统的工作原理可由图1来说明。 图1所示为一个对管道流量进行连续控制的电液伺服系统。在大口径流体管道1中，阀板2的转角θ变化会产生节流作用而起到调节流量qT的作用。阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现。这个系统的输入量是电位器5的给定值 x i 。对应给定值x i ，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流 信号加到伺服阀的电磁线圈上，使阀芯相应地产生一定的开口量x v 。阀开口x v 使液压油进入液压缸上腔，推动液压缸向下移动。液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱。液压缸的向下移动，使齿轮、齿条带动阀板产生偏转。同时，液压缸 活塞杆也带动电位器6的触点下移x p 。当x p 所对应的电压与x i 所对应的电压相 等时，两电压之差为零。这时，放大器的输出电流亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的阀板停在相应的qT位置。 图1 管道流量（或静压力）的电液伺服系统 1—流体管道；2—阀板；3—齿轮、齿条；4—液压缸；5—给定电位器；6—流量传感电位器；7—放大器；8—电液伺服阀 在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端，并与给定值进行比较而形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用，这种控制形式称之为反
电液伺服阀的原理和性能介绍 电液伺服阀是一种比电液比例阀的精度更高、响应更快的液压控制阀，其输出流量或压力受输入的电气信号控制，主要用于高速闭环液压控制系统，而比例阀多用于响应速度相对较低的开环控制系统中，伺服阀价格高且对过滤精度要求也高，比例阀广泛用于要求对液压参数进行连续控制或程序控制但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。 另外，1.伺服阀中位没有死区，比例阀有中位死区； 2.伺服阀的频响（响应频率）更高，可以高达200Hz左右，比例阀一般最高几十Hz； 3.伺服阀对液压油液的要求更高，需要精过滤才行，否则容易堵塞，比例阀要求低一些。 比例伺服阀性能介于伺服阀和比例阀之间。 比例换向阀属于比例阀的一种，用来控制流量和流向。 伺服阀跟比例阀的本质区别就是他有两横 1、伺服阀和比例阀上下都有两横； 2、比例阀两边都有比例电磁铁，而且有比例电磁铁的符号上都箭头。但是伺服阀确是只有一边有力马达，要强调的是只有一边有。 比例阀多为电气反馈，当有信号输入时，主阀芯带动与之相连的位移传感器运动，当反馈的位移信号与给定信号相等时，主阀芯停止运动，比例阀达到一个新的平衡位置伺服阀，阀保持一定的输出； 伺服阀有机械反馈和电气反馈两种，一般电气反馈的伺服阀的频响高，机械反馈的伺服阀频响稍低，动作过程与比例阀基本相同。 区别：一般比例阀的输入功率较大，基本在几百毫安到1安培以上，而伺服阀的输入功率较小，基本在几十毫安； 比例阀的控制精度稍低，滞环较伺服阀大，伺服阀的控制精度高，但对油液的要求也高
一个粗液压缸一个细液压缸长短样怎么同步升起 最简单的就是在细油缸的进油口加一个节流阀，控制一下进入油缸的流量使细油缸慢下来。但节流阀的节流效果受负载和液压油粘度的影响比较大，如果负载变化大，你得经常调整。 不用节流阀，用调速阀也可以，不受负载影响，但有发热的趋势。 也可以用分流阀，但分流阀的分流比是确定的，通常是1:1或1:2。粗细油缸的面积比不一定合适。 最贵的方案就是带有长度传感器的伺服缸和比例阀或者伺服阀，在计算机控制下，能达到液压系统能达到的最高精度。但价格很难接受。 |评论 同步精度要求不高的话，直接用个同步分流阀就行了。有负载补偿的 建议用分流集流阀，好一些的阀，精度可以达到正负3% 尽可能用机械同步。分流阀不用试，一定失败。原因是流量太小，形成不了压差。马达式同步有机会成功，但要选排量非常小的。算手泵流量时把人算100瓦的功率。 如果能做到机械式同步，那是最好不过的了，如果没条件，在同步精度要求较低的情况下，可以用同步阀（分流-集流阀），精度要求再高点的话，可以用同步马达。再高点，就无法达到了，因为要用伺服阀，但现场无法用电 分流阀在负载相同时效果非常好,但负载偏差严重时同步效果大打折扣,建议用同步马达或 同步缸,同步精高时不妨用传感器 油缸不大的话用同步缸要好点，油缸大的话用同步马达应该可以满足 流马达又叫同步马达，一般为齿轮的，与多联齿轮泵的外形有点象，就是两组或两组以上的齿轮马达串联在一起，转速一致，按一定比例分配液压泵提供来的油液供执行元件使用，不
电液伺服阀的发展历史及研究现状分析(一) 论文关键词：电液伺服阀发展历史发展趋势 论文摘要：电液伺服阀是电液伺服控制系统中的关键元件。文章详细论述了电液伺服阀的发展历史及研究现状。最后对电液伺服阀的趋势进行了展望。 一、概述 电液伺服阀不仅能够实现微小电气信号向大功率液压信号(流量与压力)的转换，还可以根据输人电信号的大小，成比例地输出相应的流量和压力。因此，在电液伺服系统中，电液伺服阀将电气部分与液压部分连接起来，实现整个系统的控制策略和执行元件的动作。所以，电液伺服阀的性能，特别是其电液伺服阀的动特性和稳定性，直接影响到整个液压系统乃至机械设备的可靠性和寿命。电液伺服阀的发展史就是一部力图获得速度更快、精度更高、稳定性更好的创新史。 二、发展历史 1.早期。最早使用液压伺服技术的机构也许已经湮灭在浩瀚的历史长河中。但是最早对这门学科作出了突出贡献的人可以肯定的说是Ktesbios。公元前247年到285年，生活在亚历山大城的古埃及人Ktesbios发明了很多液压伺服机构。其中最为杰出的一种是水钟，他设计的水钟可以显示长达一个月的准确时间。其原理是通过节流孔将浮标显示的液面高度与容器形成一个闭环反馈系统。从某种意义上说，这种浮标已经具备现代液压伺服阀的雏形。 但是，在随后漫长的历史阶段，液压控制技术一直停滞不前。直到1750年左右，用于控制给水系统和蒸汽锅炉水位的液位控制阀在英国出现。随着工业革命的发展，控制策略的不断改进，进而影响到液压技术的发展。1795年，约瑟夫·布拉马应用帕斯卡原理制作了水压机，1796年，莫兹利为了使水压机更好的工作，设计了水压机泵的密封装置—皮碗密封。而它是我们现在密封技术的初形。到了18世纪末期，蓄能器在英国出现。19世纪早期，开始采用油液代替水成为液压系统的介质，同时方向控制阀采用电信号进行驱动。 2二战期间。在二战前夕，由于空气动力学的应用要求一种能够实现机械信号与气体信号转换装置。阿斯卡尼亚控制器公司及Askania-Werke根据射流原理发明了射流管阀并申请了专利。根据同样的原理，福克斯波罗申请了双喷嘴挡板阀的专利。德国西门子公司发明了永磁式力矩马达，它可以接受通过弹簧输人的机械信号和移动线圈产生的电信号，并开创性地使用在航空领域。 在二战末期，伺服阀是采用滑阀阀芯在阀套中移动的结构。阀芯的运动是直流螺线管产生的电磁力与弹簧产生的压力共同作用的结果，因此，此时的伺服阀还仅仅是一种单级开环控制阀。 3二战后。二次世界大战之后，由于军事的刺激，自动控制理论特别是武器和飞行器控制系统的研究得到进一步发展。这从另一个方面大大刺激了液压伺服阀的研制与创新。 1946年，英国的廷斯利发明了两级液压阀;雷神和贝尔飞机公司获得了带反馈两级伺服阀的专利;麻省理工学院采用线性度更好、更节能的力矩马达代替螺线管作为滑阀的驱动装置。1950年，穆格发明了采用喷嘴节流孔作前置级的两级伺服阀。在此基础上，从1953年至1955年，卡森发明了机械反馈式两级伺服阀;穆格改进了双喷嘴节流孔结构;沃尔平则将湿式电磁铁改为干式的，消除了原来浸在油液内的力矩马达由油液污染带来的可靠性问题。1957年，阿奇利发明了射流管阀作为前置级的两级电液伺服阀。并于1959年成功研制出了兰级电信号反馈伺服阀。 此时的电液伺服阀开发研制进人了迅速发展时期，很多结构设计进一步提高了电液伺服阀的性能。特别是1960年的电液伺服阀设计更多地显示出了现代伺服阀的特点。如:两级间形成了闭环反馈控制;力矩马达更轻移动距离更小;前置级对功率级的压差通常可达到50%以上;前置级无摩擦并且与工作油液相互独立;前置级的机械对称结构减小了温度、压力变化对零
电液伺服阀的应用及发展趋势 摘要：电液伺服阀是电液伺服控制系统中的重要控制元件，在系统中起着电业转换和功率放大作用。具体地说，系统工作时，他直接接收系统传递来的电信号，并把电信号转换成具有相应极性的、成比例的、能够控制电液伺服阀的负载流量或负载压力的信号，从而使系统输出较大的液压功率，用以驱动相应的执行机构。电液伺服阀的性能和可靠性可以直接影响系统的性能和可靠性，是电液伺服控制系统中引人注目的关键元件。 关键字：电液伺服阀；现状；发展趋势；应用；展望 引言：电液伺服阀是一种变电气信号为液压信号以实现流量或压力控制的转换装置。它充分发挥了电气信号传递快、线路连接方便，适于远距离控制，易于测量、比较和校正的有点，和液压输出力大、惯性小、反应快的优点。这两者的结合使电液伺服阀成为一种反应灵活、精度高、快速性好、输出功率大的控制元件。[1] 一、电液伺服阀研究现状 群控系统(DNC)和柔性制造系统(FMS)等新工艺装备的使用，计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助测试(CAT)的广泛应用，为我们进一步简化伺服阀结构，完善设计，降低工艺制造成本和管理费用，提高产品性能，稳定产品质量，增加产品可靠性和延长使用寿命创造了极其有利的条件。 1、伺服阀的结构改进 (1)在电液伺服阀的部分结构上，主要从余度技术、结构优化和材料的更替等方面进行改造，以提高相关性能。采用三余度技术的电液伺服作动系统[1]将伺服阀的力矩马达、喷嘴挡板阀、系统的反馈元件等做成一式三份，若伺服阀线圈有一路断开，而系统仍能够正常工作，且有系统动态品质性能基本不变，从而提高了伺服作动系统的可靠性和容错能力。在结构的改进上，针对阀出现的故障提出改进措施，进行结构优化，以满足其相关性能的要求。从材料方面考虑，阀的某些元件采用了强度、塑性、韧性、硬度等机械性能优良的材料，既可以减少故障，又让阀具备良好的动态性能。 (2)从阀芯和阀套磨配加工工艺的改进上，采用不同的磨配原理，如磁力研磨法等原理来提高阀的工作性能。阀芯和阀套组成的滑阀副是伺服阀的核心，阀套窗口棱边的几何精度决定了阀的工作性能。在阀芯加工最后磨配端面时，不能直接获得尖锐的棱边，而是在棱边处产生“毛刺”，然后采取措施加以去除。上海交大的陈鹏研制了智能化、全自动的伺服阀配磨系统，以计算机为核心，能自动测量阀的输出特性，并给出配磨参数，从而使阀芯、阀套的制造简便、迅速。1992年由美国某公司在加州制造了一台加工阀芯棱边的CNC液压磨床，由另一公司制造了一台配合磨床的液压测试台，二者结合起来就是自动化流量磨削系统，使产品的完好率从50%提高到85%～90%，生产阀芯的时间缩减75%～80%，制造厂称加工精度可达±015μm，性能相当优良。[2]