第七次课典型二级电液伺服阀的工作分析

电液伺服阀一般是指双喷嘴挡板电液伺服阀。

工作原理如下：
该阀前置放大级采用双喷嘴挡板结构，功率级采用力反馈滑阀结构。

输入指令信号给力矩马达的线圈将会产生电磁力作用于衔铁的两端，这使衔铁组件（由衔铁、挡板及弹簧管组成）发生偏转。

而挡板的偏转将减少某一个喷嘴的流量，进而改变了与该喷嘴相通的阀芯一侧的压力，推动阀芯朝一边移动。

阀芯的位移打开了进油口(J)与一个负载口之间的油路，沟通了回油口（H）与另一负载口之间的通道。

同时阀芯的位移对反馈杆产生一个作用力，此作用力形成了对衔铁组件的回复力矩。

当此回复力矩与力矩马达的电磁力矩相平衡时，衔铁挡板组件回到零位，阀芯保持在这一平衡状态的开启位置，直到输入的给定信号又发生变化。

力反馈二级电液伺服阀的动态特性分析摘要电液伺服阀是闭环控制系统中最重要的一种伺服控制元件，它能将微弱的电信号转换成大功率的液压信号（流量和压力）。

现在我们将电液伺服阀装置中加上一个具有力反馈作用的控制阀，这样就得到了力反馈二级电液伺服阀。

此种伺服阀不仅具有电液伺服阀的优点，还具有了闭环系统中的反馈功能，使得阀体的反应速度更快，稳定性更高，灵活性更强。

用它作转换元件组成的闭环系统称为力反馈电液伺服系统。

力反馈电液伺服系统用电信号作为控制信号和反馈信号，灵活、快速、方便；用液压元件作执行机构，重量轻、惯量小、响应快、精度高。

对整个系统来说，力反馈电液伺服阀是信号转换和功率放大元件；对系统中的液压执行机构来说，力反馈电液伺服阀是控制元件。

阀本身也是个多级放大的开环电液伺服系统，提高了伺服阀的控制性能。

当阀体中有流量和压力的微小变化时，就能准确分析出阀体的工作状况，这样我们就对阀体进行了动态特性分析。

关键词：力反馈，开环系统，电液伺服阀，动态特性1 力反馈二级电液伺服系统的分类力反馈电液控制系统是电液伺服系统的一大类，简称为力控制系统。

按在工程上的作用可以分为施力系统和加载系统两类。

施力系统或称力控制系统主要是对静止构件施以一定规律或是随机的外力。

按其输出量的不同，可以分为驱动力控制系统和负载力的控制系统。

加载控制系统是对某些运动构件施以一定规律的载荷。

一般，所加载荷与构件的运动量有关。

按其加载工作方式不同，可以分为加载式加载系统和阻力式加载系统。

2 施力系统中力反馈二级电液伺服阀得特性分析图12.1特性方程与传递函数图1是在施力系统中的力反馈二级电液伺服阀，下面我们对此系统进行分析。

参考上图，借用阀控系统的分析结果有：K q X—A^ 呱KP Lq dt 2卩dt或者K q X^ A S Y (V o s K m) P L①20由于力传感器装在施力杆端(不计施力杆和构件支承的结构柔度) ，活塞杆上受力即是驱动力。

电液伺服阀用途、原理及使用维护介绍１用途随着科学技术的突飞猛进，自动控制技术已经渗透到各个领域，并得到了更加广泛的应用。

由于电－液伺服阀能将微弱的电控信号按比例转换成极大的液压功率，从而使电子技术同液压技术有机的结合起来。

且伺服阀具有控制精度高、响应快、体积小、重量轻，能适应脉冲调制和模拟量调制等优点，所以在各种电液伺服控制系统中得到了极广泛的应用，同时还因伺服阀在控制系统中起着有如“心脏”的作用，因而受到特别重视。

电液伺服阀是五十年代初为适应导弹和空间技术的需要而发展起来的，目前除用于航空、航天、航海、尖端武器等军事领域外，随着计算机技术的普及，该产品已广泛应用于冶金、化工、机械制造、地质勘探、建筑工程、电力系统、纺织、印刷以及各种试验设备等领域中。

２产品结构及原理介绍以双喷嘴――挡板力反馈两级电液流量控制伺服阀为例：其力矩马达采用永磁力矩马达，它由两个永久磁钢，衔铁组件，上、下导磁体，两个线圈等组成。

永久磁钢产生极化磁通，它平行地安装在上、下导磁体之间。

衔铁组件由衔铁、挡板、弹簧管和反馈杆用焊接和压配方法固接在一起，用两个螺钉紧固于阀体上。

衔铁两端伸入磁通回路的空气隙中。

弹簧管除起衔铁挡板的弹性支承作用外，还起阀的电磁部分和液压部分的密封作用。

第一级液压放大器的挡板从弹簧管内伸出，插在两个喷嘴之间。

液压油经过阀的内部油滤，两个固定节流孔，再经喷嘴挡板之间的可变节流孔流出。

两喷嘴腔压力分别作用于第二级阀芯的两端。

伺服阀的第二级采用一个普通的四通滑阀，阀套上有四排矩形节流窗口。

反馈杆从挡板内伸出，插入阀芯中间位置的小槽中。

3 主要技术术语额定电流：为产生额定流量对线圈任一极性所规定的输入控制电流（不包括零偏电流），以毫安表示。

通常额定电流指单线圈连接，差动连接或并联连接而言，当串联连接工作时，其额定电流为上述额定电流之半。

线圈电阻：每个线圈的直流电阻，以欧姆表示。

线圈电阻公差为名义电阻值的±10%。

电液伺服阀的原理分类和应用简介一．电液伺服阀的工作原理电液伺服阀由力矩马达和液压放大器组成。

力矩马达工作原理磁铁把导磁体磁化成N、S极，形成磁场。

衔铁和挡板固连由弹簧支撑位于导磁体的中间。

挡板下端球头嵌放在滑阀中间凹槽内；线圈无电流时，力矩马达无力矩输出，挡板处于两喷嘴中间；当输入电流通过线圈使衔铁3左端被磁化为N极，右端为S极，衔铁逆时针偏转。

弹簧管弯曲产生反力矩，使衔铁转过θ角。

电流越大θ角就越大，力矩马达把输入电信号转换为力矩信号输出。

前置放大级工作原理压力油经滤油器和节流孔流到滑阀左、右两端油腔和两喷嘴腔，由喷嘴喷出，经阀9中部流回油箱力矩马达无输出信号时，挡板不动，滑阀两端压力相等。

当力矩马达有信号输出时，挡板偏转，两喷嘴与挡板之间的间隙不等，致使滑阀两端压力不等，推动阀芯移动。

功率放大级工作原理当前置放大级有压差信号使滑阀阀芯移动时，主油路被接通。

滑阀位移后的开度正比于力矩马达的输入电流，即阀的输出流量和输入电流成正比；当输入电流反向时，输出流量也反向。

滑阀移动的同时，挡板下端的小球亦随同移动，使挡板弹簧片产生弹性反力，阻止滑阀继续移动；挡板变形又使它在两喷嘴间的位移量减小，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。

二.电液伺服阀的分类1 按液压放大级数可分为单级电液伺服阀，两级电液伺服阀，三级电液伺服阀。

2 按液压前置级的结构形式，可分为单喷嘴挡板式，双喷嘴挡板式，滑阀式，射流管式和偏转板射流式。

3 按反馈形式可分为位置反馈式，负载压力反馈式，负载流量反馈式，电反馈式等。

4 按电机械转换装置可分为动铁式和动圈式。

5 按输出量形式可分为流量伺服阀和压力控制伺服阀。

三.电液伺服阀的发展趋势1/新型结构的设计在20 世纪90 年代,国外研制直动型电液伺服阀获得了较大的成就.现形成系列产品的有Moog 公司的D633,D634 系列的直动阀,伊顿威格士(EatonVickers)公司的LFDC5V 型,德国Bosch 公司的NC10 型,日本三菱及KYB 株式会社合作开发的MK 型阀及Moog 公司与俄罗期沃斯霍得工厂合作研制的直动阀等.该类型的伺服阀去掉了一般伺服阀的前置级, 利用一个较大功率的力矩马达直接拖动阀芯, 并由一个高精度的阀芯位移传感器作为反馈.该阀的最大特点是无前置级,提高了伺服阀的抗污染能力.同时由于去掉了许多难加工零件,降低了加工成本,可广泛使用于工业伺服控制的场合.国内有些单位如中国运载火箭技术研究院第十八研究所, 北京机床研究所, 浙江工业大学等单位也研制出了相关产品的样机. 特别是北京航空航天大学研制出转阀式直动型电液伺服阀. 该伺服阀通过将普通伺服阀的滑阀滑动结构转变为滑阀的转动, 并在阀芯与阀套上相应开了几个与轴向有一定倾角的斜槽.阀芯阀套相互转动时,斜槽相互开通或相互封闭,从而控制输出压力或流量.由于在工作时阀芯阀套是相互转动的,降低了阀工作时的摩擦阻力,同时污染物不容易在转动的滑阀内堆积,提高了抗污染性能.此外,Park 公司开发了"音圈驱动(Voice Coil Drive)"技术(VCD),以及以此技术为基础开发的DFplus 控制阀.所谓音圈驱动技术, 顾名思义, 即是类似于扬声器的一种驱动装置, 其基本结构就是套在固定的圆柱形永久磁铁上的移动线圈,当信号电流输入线圈时,在电磁效应的作用下,线圈中产生与信号电流相对应的轴向作用力,并驱动与线圈直接相连的阀芯运动,驱动力很大.线圈上内置了位移反馈传感器,因此,采用VCD 驱动的DFplus 阀本质上是以闭环方式进行控制的,线性度相当好.此外,由于VCD 驱动器的运动零件只是移动线圈,惯量极小,相对运动的零件之间也没有任何支承,DFplus 阀的全部支承就是阀芯和阀体间的配合面,大大减小了摩擦这一非线性因素对控制品质的影响.综合上述的技术特点,配合内置的数字控制模块,使DFplus 阀的控制性能佳,尤其在频率响应方面更是优越,可达400Hz.从发展趋势来看,新型直动型电液伺服阀在某些行业有替代传统伺服阀特别是喷嘴挡板式伺服阀的趋向, 但它的最大问题在于体积大, 重量重, 只适用于对场地要求较低的工业伺服控制场合. 如能减轻其重量, 减小其体积,在航空,航天等军工行业亦具有极大的发展潜力.另外,近年来伺服阀新型的驱动方式除了力矩马达直接驱动外,还出现了采用步进电机,伺服电机,新型电磁铁等驱动结构以及光-液直接转换结构的伺服阀.这些新技术的应用不仅提高了伺服阀的性能, 而且为伺服阀发展开拓了思路, 为电液伺服阀技术注入了新的活力.2/新型材料的采用当前在电液伺服阀研制领域的新型材料运用,主要是以压电元件,超磁致伸缩材料及形状记忆合金等为基础的转换器研制开发.它们各具有其自己的优良特性.2.1 压电元件压电元件的特点是"压电效应":在一定的电场作用下会产生外形尺寸的变化,在一定范围内,形变与电场强度成正比.压电元件的主要材料为压电陶瓷(PZT),电致伸缩材料(PMN)等.比较典型的压电陶瓷材料有日本TOKIN 公司的叠堆型压电伸缩陶瓷等.PZT 直动式伺服阀的原理是: 在阀芯两端通过钢球分别与两块多层压电元件相连. 通过压电效应, 使压电材料产生伸缩驱动阀芯移动.实现电-机械转换.PMN 喷嘴挡板式伺服阀则在喷嘴处设置一与压电叠堆固定连接的挡板,由压电叠堆的伸,缩实现挡板与喷嘴间的间隙增减,使阀芯两端产生压差推动阀芯移动.目前压电式电-机械转换器的研制比较成熟并已得到较广泛的应用.它具有频率响应快的特点,伺服阀频宽甚至能达到上千赫兹,但亦有滞环大,易漂移等缺点,制约了压电元件在电液伺服阀上的进一步应用.2.2 超磁致伸缩材料液压与电气论坛超磁致伸缩材料(GMM)与传统的磁致伸缩材料相比,在磁场的作用下能产生大得多的长度或体积变化. 利用GMM 转换器研制的直动型伺服阀是把GMM 转换器与阀芯相连,通过控制驱动线圈的电流,驱动GMM 的伸缩,带动阀芯产生位移从而控制伺服阀输出流量.该阀与传统伺服阀相比不仅有频率响应高的特点,而且具有精度高,结构紧凑的优点.目前,在GMM 的研制及应用方面,美国,瑞典和日本等国处于领先水平.国内浙江大学利用GMM 技术对气动喷嘴挡板阀和内燃机燃料喷射系统的高速强力电磁阀, 进行了结构设计和特性研究.从目前情况来看GMM 材料与压电材料和传统磁致伸缩材料相比,具有应变大,能量密度高,响应速度快,输出力大等特点.世界各国对GMM 电-机械转换器及相关的技术研究相当重视,GMM 技术水平快速发展,已由实验室研制阶段逐步进入市场开发阶段.今后还需解决GMM 的热变形,磁晶各向异性,材料腐蚀性及制造工艺, 参数匹配等方面的问题,以利于在高科技领域得到广泛运用.2.3 形状记忆合金形状记忆合金(SMA)的特点是具有形状记忆效应.将其在高温下定型后,冷却到低温状态,对其施加外力.一般金属在超过其弹性变形后会发生永久变形,而SMA 却在将其加热到某一温度之上后, 会恢复其原来高温下的形状. 利用其特性研制的伺服阀是在阀芯两端加一组由形状记忆合金绕制的SMA 执行器, 通过加热和冷却的方法来驱动SMA 执行器, 使阀芯两端的形状记忆合金伸长或收缩, 驱动阀芯作用移动, 同时加入位置反馈来提高伺服阀的控制性能.从该阀的情况来看,SMA 虽变形量大,但其响应速度较慢,且变形不连续, 也限制了其应用范围.与传统伺服阀相比,采用新型材料的电-机械转换器研制的伺服阀,普遍具有高频响, 高精度,结构紧凑的优点.虽然目前还各自呈在某些关键技术需要解决,但新型功能材料的应用和发展,给电液伺服阀的技术发展发展提供了新的途径.3/电子化,数字化技术的运用液压与电气论坛目前电子化, 数字化技术在电液伺服阀技术上的运用主要有两种方式: 其一,在电液伺服阀模拟控制元器件上加入D/A 转换装置来实现其数字控制.随着微电子技术的发展,可把控制元器件安装在阀体内部,通过计算机程序来控制阀的性能,实现数字化补偿等功能.但存在模拟电路容易产生零漂,温漂,需加D/A 转换接口等问题.其二, 为直动式数字控制阀. 通过用步进电机驱动阀芯, 将输入信号转化成电机的步进信号来控制伺服阀的流量输出.该阀具有结构紧凑,速度及位置开环可控及可直接数字控制等优点,被广泛使用.但在实时性控制要求较高的场合,如按常规的步进方法,无法兼顾量化精度及响应速度的要求.浙江工业大学采用了连续跟踪控制的办法,消除了两者之间的矛盾,获得了良好的动态特性. 此外还有通过直流力矩电机直接驱动阀芯来实现数字控制等多种控制方式或伺服阀结构改变等方法来形成众多的数字化伺服阀产品.随着各项技术水平的发展,通过采用新型的传感器和计算机技术研制出机械,电子, 传感器及计算机自我管理(故障诊断,故障排除)为一体的智能化新型伺服阀.该类伺服阀可按照系统的需要来确定控制目标:速度,位置,加速度,力或压力.同一台伺服阀可以根据控制要求设置成流量控制伺服阀, 压力控制伺服阀或流量/ 压力复合控制伺服阀. 并且伺服阀的控制参数,如流量增益,流量增益特性,零点等都可以根据控制性能最优化原则进行设置.伺服阀自身的诊断信息,关键控制参数(包括工作环境参数和伺服阀内部参数)可以及时反馈给主控制器;可以远距离对伺服阀进行监控,诊断和遥控.在主机调试期间,可以通过总线端口下载或直接由上位机设置伺服阀的控制参数, 使伺服阀与控制系统达到最佳匹配,优化控制性能.而伺服阀控制参数的下载和更新,甚至在主机运转时也能进行.而在伺服阀与控制系统相匹配的技术应用发展中, 嵌入式技术对于伺服阀已经成为现实. 按照嵌入式系统应定义为:"嵌入到对像体系中的专用计算机系统"."嵌入性","专用性"与"计算机系统"是嵌入式系统的三个基本要素.它是在传统的伺服阀中嵌入专用的微处理芯片和相应的控制系统, 针对客户的具体应用要求而构建成具有最优控制参数的伺服阀并由阀自身的控制系统完成相应的控制任务(如各控制轴同步控制),再嵌入到整个的大控制系统中去.从目前的技术发展和控制系统对伺服阀的要求看, 伺服阀的自诊断和自检测功能应该有更大的发展. 结束语当前的液压伺服控制技术已经能将自动控制技术, 液压技术与微电子有机的结合起来, 形成新一代的伺服阀产品.而随着电子设备,控制策略,软件及材料等方面的发展与进步, 电液控制技术及伺服阀产品将在机,电,液一体化获得长足的进步.四 .电液伺服阀的发展历程液压控制技术的历史最早可追溯到公元前240 年,当时一位古埃及人发明了人类历史上第一个液压伺服系统――水钟. 然而在随后漫长的历史阶段, 液压控制技术一直裹足不前, 直到18 世纪末19 世纪初,才有一些重大进展.在二战前夕,随着工业发展的需要,液压控制技术出现了突飞猛进地发展,许多早期的控制阀原理及专利均是这一时代的产物.如: Askania 调节器公司及Askania-Werke 发明及申请了射流管阀原理的专利.同样, Foxboro 发明了喷嘴挡板阀原理的专利.而德国Siemens 公司发明了一种具有永磁马达及接收机械及电信号两种输入的双输入阀,并开创性地使用在航空领域.在二战末期,伺服阀是用螺线管直接驱动阀芯运动的单级开环控制阀.然随着控制理论的成熟及军事应用的需要, 伺服阀的研制和发展取得了巨大成就. 1946 年, 英国Tinsiey 获得了两级阀的专利;Raytheon 和Bell 航空发明了带反馈的两级阀;MIT 用力矩马达替代了螺线管使马达消耗的功率更小而线性度更好.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R.Atchley 利用Askania 射流管原理研制了两级射流管伺服阀.并于1959 年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.各生产厂家为了争夺伺服阀生产的霸权地位展开了激烈地竞争. 回顾历史, 可以看到最终取胜的几个厂家, 大多数生产具有反馈及力矩马达的两级伺服阀.我们可以看到, 1960 年的伺服阀已具有现代伺服阀的许多特点.如:第二级对第一级反馈形成闭环控制;采用干式力矩马达;前置级对功率级的压力恢复通常可达到50%;第一级的机械对称结构减小了温度,压力变化对零位的影响. 同时, 由早期的直动型开环控制阀发展变化而来的直动型两级闭环控制伺服阀也已出现.当时的伺服阀主要用于军事领域,随着太空时代的到来,伺服阀又被广泛用于航天领域,并研制出高可靠性的多余度伺服阀等尖端产品.与此同时,随着伺服阀工业运用场合的不断扩大,某些生产厂家研制出了专门使用于工业场合的工业伺服阀. Moog 公司就在1963 年推出了第一款专为工业场合使用的73 如系列伺服阀产品.随后,越来越多的专为工业用途研制的伺服阀出现了.它们具有如下的特征:较大的体积以方便制造;阀体采用铝材(需要时亦可采用钢材);独立的第一级以方便调整及维修;主要使用在14MPa 以下的低压场合;尽量形成系列化,标准化产品.然而Moog 公司在德国的分公司却将其伺服阀的应用场合主要集中在高压场合, 一般工作压力在21MPa,有的甚至到35MPa,这就使阀的设计专重于高压下的使用可靠性.而随着伺服阀在工业场合的广泛运用, 各公司均推出了各自的适合工业场合用的比例阀. 其特点为低成本, 控制精度虽比不上伺服阀, 但通过先进的控制技术和先进的电子装置以弥补其不足, 使其性能和功效逼近伺服阀.1973 年,Moog 公司按工业使用的需要,把某些伺服阀转换成工业场合的比例阀标准接口.Bosch 研制出了其标志性的射流管先导级及电反馈的平板型伺服阀.1974 年,Moog 公司推出了低成本,大流量的三级电反馈伺服阀.Vickers 公司研制了压力补偿的KG 型比例阀.Rexroth,Bosch 及其他公司研制了用两个线圈分别控制阀芯两方向运动的比例阀等等五. 电液伺服阀运转不良引起的故障1 油动机拒动在机组启动前做阀门传动试验时，有时出现个别油动机不动的现象，在排除控制信号故障的前提下，造成上述现象的主要原因是电液伺服阀卡涩。

电液伺服阀知识讲解，电液伺服阀组成和工作原理第1章电液伺服阀概论电液伺服阀是电液伺服控制系统中的重要控制元件，在系统中起电液转换和功率放大作用。

具体地说，系统工作时它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将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。

由于系统服务对象和使用环境各式各样，相应地为系统服务的电液伺服阀型号、结构、性能也多种多样。

它们有个性，也有共性。

本章将对常见电液伺服阀的结构原理、组成、分类及有关特点作简要介绍。

1.1电液伺服阀组成电液伺服阀本身是一个闭环控制系统，一般由下列部分组成：（1）电－机转换部分；（2）机－液转换和功率放大部分；（3）反馈部分；（4）电控器部分。

大部分伺服阀仅由前三部分组成，只有电反馈伺服阀才含有电控器部分。

1. 电－机转换部分电－机转换部分的工作原理是把输入电信号的电能通过特定设计的元件转换成机械运动的机械能，由此机械能进而驱动液压放大器的控制元件，使之转换成液压能。

将电能转换为机械能的元件，人们通常称为力矩马达（输出为转角）或力马达（输出为位移）。

力矩马达和力马达有动铁式和动圈式两种结构。

常用的典型结构示于图1.1中。

图1.1（a）为永磁桥式动铁式力矩马达。

它结构紧凑体积小，固有频率高；但是输出转角线性范围窄；适用于驱动喷嘴挡板液压放大器的挡板，射流管液压放大器的射流管或偏转射流管的偏转板。

图1.1（b）为高能永磁动铁式直线力马达。

它体积大，加工工艺性好；驱动力大、行程较大；固有频率较低，约≤300Hz，适用于直接驱动功率级滑阀。

图1.1（c）为永磁动圈式力马达，它又有内磁型和外磁型两种结构形式。

图1.1（d）为激磁动圈式力马达。

它们的共同特点是体积大、加工工艺性好；但是同样的体积下输出力小；机械支撑弹簧的刚度通常不是很大，在同样的惯性下，动圈组件固有频率低；为提高固有频率，可增加支撑刚度及激磁和控制线圈功率，但尺寸大，功耗大。

电液伺服阀的工作原理电液伺服阀的工作原理000电液伺服阀电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件，它能够把微小的电气信号转换成大功率的液压能（流量和压力）输出。

它的性能的优劣对系统的影响很大。

因此，它是电液控制系统的核心和关键。

为了能够正确设计和使用电液控制系统，必须掌握不同类型和性能的电液伺服阀。

伺服阀输入信号是由电气元件来完成的。

电气元件在传输、运算和参量的转换等方面既快速又简便，而且可以把各种物理量转换成为电量。

所以在自动控制系统中广泛使用电气装置作为电信号的比较、放大、反馈检测等元件；而液压元件具有体积小，结构紧凑、功率放大倍率高，线性度好，死区小，灵敏度高，动态性能好，响应速度快等优点，可作为电液转换功率放大的元件。

因此，在一控制系统中常以电气为“神经”，以机械为“骨架”，以液压控制为“肌肉”最大限度地发挥机电、液的长处。

由于电液伺服阀的种类很多，但各种伺服阀的工作原理又基本相似，其分析研究的方法也大体相同，故今以常用的力反馈两级电液伺服阀和位置反馈的双级滑阀式伺服阀为重点，讨论它的基本方程、传递函数、方块图及其特性分析。

其它伺服阀只介绍其工作原理，同时也介绍伺服阀的性能参数及其测试方法。

一电液伺服阀的组成电液伺服阀在电液控制系统中的地位如图1所示。

电液伺服阀包括电力转换器、力位移转换器、前置级放大器和功率放大器等四部分。

1.1 电力转换器包括力矩马达（转动）或力马达（直线运动），可把电气信号转换为力信号。

1.2 力位移转换器包括钮簧、弹簧管或弹簧，可把力信号变为位移信号而输出。

1.3 前置级放大器包括滑阀放大器、喷嘴挡板放大器、射流管放大器。

1.4 功率放大器——滑阀放大器由功率放大器输出的液体流量则具有一定的压力，驱动执行元件进行工作。

图1 电液控制系统方块图电液伺服阀的分类电液伺服阀的种类很多，根据它的结构和机能可作如下分类：1）按液压放大级数，可分为单级伺服阀、两级伺服阀和三级伺服阀，其中两级伺服阀应用较广。

电液伺服阀常见故障分析摘要:电液伺服阀因其优良的静动态性能和控制精度而广泛应用于航空领域。

由于电液伺服阀的高采购价值属性，其维修的经济价值较高。

故障诊断是维修过程的核心内容，以维修为目标的专业化伺服阀故障分析目前处于广泛缺失的状况。

基于此背景，本文主要研究了喷挡式电液伺服阀故障进行理论分析、故障模拟及试验研究，获取基本的喷挡式伺服阀故障特征信息。

关键词:电业伺服阀；维修；故障分析1电液伺服阀概述1.1 电液伺服阀的作用电液伺服阀简称伺服阀，是液压伺服系统中的关键元件。

伺服阀主要是接收系统给定的模拟量信号，然后输出相应的流量和压力，能够将系统中的电气部分与液压部分联系起来。

在伺服控制系统中，伺服阀既是信号转换元件，又是功率放大元件。

1.2 电液伺服阀的结构电液伺服阀可以看成一个小型的电液系统，主要包括电、机械转换部分、机械液压转换和功率放大部分、反馈部分、电控部分。

1.3喷挡式伺服阀工作原理喷挡式伺服阀没有信号输入时，控制线圈内无电流通过，在永久磁铁的磁场作用下不产生力，衔铁不受力作用，挡板及阀芯均处于初始中间位置，伺服阀无输出。

有信号输入时，控制线圈内有电流通过，在永久磁铁的磁场作用下产生力，衔铁受力作用偏向一侧，挡板偏离初始中间位置，两侧喷嘴挡板输出控制油压不再相同，两侧产生压力差，其压差使阀芯向某一侧运动，直到在某一点重新达到受力平衡。

阀芯运动改变阀芯与阀套开口度，从而输出不同的流量或压力。

2喷挡式伺服阀的常见故障为堵塞、磨损2.1 堵塞故障模拟根据统计，70%的伺服阀故障均是由液压油污染造成的，按照航空液压行业现行的油液污染度统一标准，是以油液中颗粒数的多少来确定油液污染度等级的，污染度等级越高，伺服阀出现堵塞的概率也会升高。

本研究选取对颗粒敏感度最高的喷嘴作为控制变量，通过改变喷嘴口尺寸大小来模拟伺服阀堵塞故障。

设定喷嘴口直径模拟喷嘴无堵塞、两侧喷嘴均堵死及单侧喷嘴堵死三种情况得到仿真结果。

穆格伺服阀的工作原理及运行维护穆格电液伺服阀是电液转换元件，它能把微小的电气信号转换成大功率的液压输出。

其性能的优劣对电液调节系统的影响很大，因此，它是电液调节系统的核心和关键。

为了能够正确使用电液调节系统，必须了解电液伺服阀的工作原理。

1、电液伺服阀的分类1）按液压放大级数可分为单级电液伺服阀，两级电液伺服阀，三级电液伺服阀。

2）按液压前置级的结构形式，可分为单喷嘴挡板式，双喷嘴挡板式，滑阀式，射流管式和偏转板射流式。

3）按反馈形式可分为位置反馈式，负载压力反馈式，负载流量反馈式，电反馈式。

4）按电机械转换装置可分为动铁式和动圈式。

5）按输出量形式分为流量伺服阀和压力控制伺服阀。

2、穆格电液伺服阀结构及工作原理（以双喷嘴挡板为例）双喷嘴挡板式力反馈二级电液伺服阀由电磁和液压两部分组成。

电磁部分是永磁式力矩马达，由永久磁铁，导磁体，衔铁，控制线圈和弹簧管组成。

液压部分是结构对称的二级液压放大器，前置级是双喷嘴挡板阀，功率级是四通滑阀。

画法通过反馈杆与衔铁挡板组件相连。

力矩马达把输入的电信号（电流）转换为力矩输出。

无信号时，衔铁有弹簧管支撑在上下导磁体的中间位置，永久磁铁在四个气隙中产生的极化磁通是相同的力矩马达无力矩输出。

此时，挡板处于两个喷嘴的中间位置，喷嘴两侧的压力相等，滑阀处于中间位置，阀无液压输出；若有信号时控制线圈产生磁通，其大小和方向由信号电流决定，磁铁两极所受的力不一样，于是，在磁铁上产生磁转矩（如逆时针），使衔铁绕弹簧管中心逆时针方向偏转，使挡板向右偏移，喷嘴挡板的右侧间隙减小而左侧间隙增大，则右侧压力大于左侧压力，从而推动滑阀左移。

同时，使反馈杆产生弹性形变，对衔铁挡板组件产生一个顺时针方向的反转矩。

当作用在衔铁挡板组件上的电磁转矩、弹簧管反转矩反馈杆反转矩等诸力矩达到平衡时，滑阀停止移动，取得一个平衡位置，并有相应的流量输出。

滑阀位移，挡板位移，力矩马达输出力矩都与输出的电信号（电流）成比例变化。

电液伺服系统的性能分析与控制电液伺服系统是一种非常重要的机电一体化控制系统。

其中，电液伺服阀、电液伺服油泵和电液缸等都是其基本组成部分。

从理论上讲，电液伺服系统的工作原理非常复杂。

但实际上，只要将其主要组成部分捆绑在一起，就可以满足由系统所需要的控制。

实现电液伺服系统的控制是非常重要的，因为控制系统的稳定性、响应性和准确度直接影响系统的运行效果。

通过为电液伺服系统提供适当的控制策略，可以增强其控制能力，优化系统性能，满足不同的应用需求。

下面将针对电液伺服系统的性能分析和控制进行详细的讨论。

电液伺服系统的性能分析在分析电液伺服系统的性能方面，需要考虑以下三个方面：稳定性、响应时间和准确度。

稳定性电液伺服系统的稳定性是保证系统长期稳定运行的关键因素。

稳定性可以从两个方面进行分析：动态稳定性和静态稳定性。

动态稳定性是指系统在受到外界扰动后，能够尽快地恢复到平衡状态。

动态稳定性可以通过考虑电液伺服系统的振动频率和阻尼来建立模型。

该模型允许分析阻尼特性和振动频率的影响，即了解系统在受到冲击负载时如何响应，以及系统如何通过自适应调节来消除这种影响。

当电液伺服系统出现大幅度振动时，可以通过在系统中添加小幅度振动来实现自适应调节的目标。

静态稳定性是指系统在整个控制过程中能够保持一致性和准确性。

在电液伺服系统中，静态稳定性往往与系统PID控制器有关。

通过调整PID参数，可以分析系统的错误响应并进行系统准确性的校正。

要重点关注的是，增加比例控制器的参数会增加静态稳定性，但为了防止系统过度振荡，需要减少PID系统的增益。

响应时间电液伺服系统的响应时间是指系统从接收输入到产生反应的时间。

响应时间直接决定了系统的反馈速度和准确度。

响应时间可能受到如下因素的影响：传感器响应时间、放大器响应时间和电液伺服阀的动态性能等。

传感器响应时间是从输出信号增加到满量程的时间，是指放大器输出充分变化的时间。

如果从传感器的角度出发，那么输出响应特性是指输出恢复到0%需要的时间（即从输出信号增加到输出反转的时间）。

电液伺服阀工作原理
电液伺服阀是一种能够控制液压系统中液压执行元件运动方向、速度和力的装置。

它通过电磁铁控制阀芯的运动，从而改变液压系
统的工作状态。

下面我们来详细了解一下电液伺服阀的工作原理。

首先，电液伺服阀的工作原理基于液压力和电磁力的相互作用。

在电液伺服阀中，液压力是主要的动力来源，而电磁力则是控制阀
芯的运动。

当电磁铁通电时，产生的磁场会使阀芯移动，改变液压
系统中液体的流动方向和流量，从而实现对液压执行元件的控制。

其次，电液伺服阀的工作原理涉及到阀芯的结构和工作方式。

电液伺服阀通常由阀体、阀芯、电磁铁和弹簧等部件组成。

当电磁
铁通电时，产生的磁力会克服弹簧的作用，使阀芯移动到相应的位置，改变液压系统中的流动路径。

当电磁铁断电时，弹簧会使阀芯
返回原位，恢复液压系统的初始状态。

此外，电液伺服阀的工作原理还涉及到控制电磁铁的电气信号
和阀芯的运动特性。

电液伺服阀可以根据不同的电气信号来控制阀
芯的运动，实现对液压系统的精准控制。

同时，阀芯的运动特性也
是影响电液伺服阀性能的重要因素，它决定了阀芯的响应速度和控
制精度。

总的来说，电液伺服阀的工作原理是基于液压力和电磁力的相互作用，通过控制阀芯的运动来改变液压系统的工作状态。

了解电液伺服阀的工作原理对于正确使用和维护液压系统具有重要意义，也有助于提高液压系统的工作效率和性能。

希望通过本文的介绍，读者能够更加深入地了解电液伺服阀的工作原理，为液压系统的应用和维护提供一定的参考和帮助。