典型电---气比例阀伺服阀的工作原理
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伺服阀的工作原理及应用伺服阀是一种利用电磁力来控制液压流量的装置,广泛应用于机械工程、航空航天、汽车工业以及其他液压系统中。
它通过调节流体流量来控制执行器的位置和速度,从而实现对系统的精确控制。
本文将介绍伺服阀的工作原理及其在各个领域的应用。
首先,让我们来了解伺服阀的工作原理。
伺服阀由阀芯、阀座、电磁铁以及定向阀组成。
当电磁铁通电时,产生的电磁力会使阀芯与阀座分离,从而打开流体通道。
通过改变电磁铁的通电状态,可以控制阀芯的位置,从而调节流体的流量。
伺服阀的工作原理与一个负反馈控制系统类似。
当执行器达到设定的位置或速度时,反馈信号将被传送回来,通过比较反馈信号与设定值,控制系统将相应地调整电磁铁的通电状态,使阀芯位置逐渐接近设定值。
这种闭环控制系统可以实现高度精确的位置和速度控制。
接下来,我们来看一下伺服阀的应用领域。
伺服阀被广泛应用于需要精确控制位置和速度的系统中。
在机械工程中,伺服阀被用于控制工业机械、机器人以及其他自动化设备。
例如,在自动化生产线上,伺服阀被用于控制机械臂的位置和运动速度,从而实现高效的生产。
在航空航天领域,伺服阀被用于控制飞机的液压系统。
它们能够精确地控制飞行器的操作和动力系统,包括起落架、襟翼和刹车系统。
由于伺服阀能够快速响应和高度精确的控制,它们在飞机的操纵系统中起到了至关重要的作用。
在汽车工业中,伺服阀被广泛应用于汽车刹车系统和液压悬挂系统。
伺服阀能够根据司机的踏板操作精确地控制刹车力度,从而提供安全和可靠的刹车体验。
在液压悬挂系统中,伺服阀能够实现对车身的主动控制,提供更平稳的行驶和更舒适的乘坐体验。
此外,伺服阀还被应用于医疗设备、舞台设备和工程机械等领域。
在医疗设备中,伺服阀被用于控制手术机器人的精确运动,提供高度精确的手术操作和治疗。
在舞台设备中,伺服阀被用于控制灯光和音响设备,实现精确的舞台效果。
在工程机械中,伺服阀被用于控制挖掘机、起重机和压力机等设备,提供高效、安全的工作。
气体比例阀的工作原理
气体比例阀是一种用于调节气体流量的装置,其工作原理基于通过改变阀门开度来控制气体的流量比例。
具体来说,气体比例阀由阀体、阀座、阀杆和阀盘组成。
当阀门关闭时,阀座和阀盘紧密配合,阻止气体流过。
当阀门开启时,阀杆将阀盘推开,形成气体通道,允许气体通过阀门。
通过调节阀杆的位置,改变阀盘与阀座之间的开度,从而控制气体的流量。
气体比例阀通常与控制系统配合使用,通过接收感应器信号或计算机指令,调节阀门开度。
传感器或计算机检测到特定条件或参数变化后,通过控制系统发送信号给气体比例阀,指示阀门开度变化。
比例阀根据接收到的信号,调节阀盘与阀座之间的开度,控制气体流量。
通过这种工作原理,气体比例阀可以精确地调节气体流量比例,满足不同应用需求。
在工业生产中,气体比例阀常用于自动化系统中,如流程控制、温度控制、压力控制等,以确保系统稳定运行并满足产品质量要求。
典型电气比例阀伺服阀的工作原理电气比例阀是将电气信号转化为液压信号的装置,通过调节电流或电压信号的大小来控制液压系统的流量。
电气比例阀一般由电磁比例阀和液控比例阀两部分组成。
1.电磁比例阀的工作原理:电磁比例阀基本上是由电磁操纵部分和主阀部分组成。
当电磁操纵部分受到电气信号的控制时,通过对电流的调节,产生力矩以移动阀芯,进而控制主阀的开度。
当主阀开度改变时,液体流量也会相应改变。
2.液控比例阀的工作原理:液控比例阀通过电磁阀内的液控比例环路,使电磁阀的流量与输入电流成正比。
液控比例阀内部有一个液体引导径向凹槽,引导凹槽上有一个弹簧推力盘,推力盘下面有一个直径较小的圆柱体,柱体的上表面和底表面之间有一个微小的液腔间隙。
当电流通过电磁阀线圈时,产生的液压力作用在柱体上,使其下移,改变推力盘上液控端的压力,从而得到输入电流与输出流量的比例关系。
伺服阀是一种根据控制信号在阀芯上施加力来控制流量或压力的装置,其工作过程通过反馈控制闭环实现。
伺服阀的工作原理可简单概括为以下几个步骤:1.控制信号输入:控制信号通过电气线路输入到伺服阀的控制电磁阀上。
2.控制电磁阀操作:控制电磁阀接收到控制信号后,将其转化为阀芯上的力。
这个力会使阀芯移动,改变主阀的开度。
3.主阀调节:通过改变主阀的开度,液压介质的流量或压力得以调节。
4.反馈控制:伺服阀的主阀位置会通过反馈器进行实时监测,并以信号的形式返回给控制电气系统。
这个反馈信号可以与控制信号进行比较,从而实现闭环控制。
伺服阀的反馈控制系统能够根据控制信号和反馈信息的差异,自动调整阀芯位置,使得输出流量或压力与设定值匹配。
总结:典型电气比例阀和伺服阀的工作原理分别是通过调节电流或电压信号的大小或通过控制信号在阀芯上施加力来改变液压系统的流量或压力。
其中,电气比例阀是根据电气信号来控制液压系统的流量,而伺服阀是通过反馈控制闭环来控制流量或压力。
这两种阀门装置在工业控制系统中起到了非常重要的作用。
伺服阀工作原理范文伺服阀是一种比例控制阀,在工业自动化领域广泛应用。
它通过电气信号控制液压或气压传动阀芯,实现介质的流量或压力的实时调节。
以下是伺服阀的工作原理的详细介绍。
伺服阀的结构由阀体、阀芯、位置传感器、执行器等部件组成。
阀体用于容纳介质并定位阀芯,阀芯的运动通过执行器实现。
位置传感器用于检测阀芯的位置,并将信号反馈给控制系统,从而实现闭环控制。
伺服阀的工作原理可以分为以下四个主要步骤:1.传感器检测:位置传感器测量阀芯的位置,并将信号传输给控制系统。
通过对阀芯位置的准确检测,控制系统可以得知阀芯的目标位置和实际位置之间的差异。
2.控制系统计算:控制系统接收传感器信号并根据设定的目标值计算控制信号。
通过根据差异来计算控制信号,控制系统可以实现阀芯位置的闭环控制,使其快速、准确地达到目标位置。
3.控制信号输出:控制系统根据计算结果产生相应的控制信号,然后将其输出给执行器。
执行器接收到控制信号后,通过电磁力或气动力将阀芯定位到目标位置。
4.阀芯位置调节:执行器根据控制信号的作用对阀芯进行移动,从而调节流量或压力。
当阀芯接近目标位置时,执行器会减小或消除控制信号,以实现阀芯的稳定控制。
伺服阀具有以下几个特点:1.高精度:由于采用闭环控制,伺服阀的控制精度很高,可以达到亚毫米量级。
2.高可靠性:伺服阀的关键部件采用优质材料和精湛制造工艺,具有较高的耐压和耐磨性,从而能够在恶劣工作环境下长时间稳定运行。
3.快速响应:控制系统通过实时计算控制信号,能够实现对阀芯位置的快速调节,从而快速响应工业过程中的变化需求。
4.大范围调节:伺服阀可以根据不同的工况要求,在很大的流量或压力范围内进行精确调节。
5.多种控制方式:伺服阀可以通过模拟电信号、数字信号、PLC控制等多种方式进行控制,使其在工业自动化系统中易于集成和应用。
总之,伺服阀通过控制信号的调节,实现对阀芯位置的控制,从而调节介质的流量或压力。
它具有高精度、高可靠性、快速响应、大范围调节和多种控制方式的优势,被广泛应用于工业自动化控制系统中。
伺服阀工作原理
伺服阀是一种能够控制液压系统中液压流量、压力和方向的重要元件。
它通过
控制液压油的流动来实现对液压系统的精准控制,广泛应用于各种工业领域。
那么,伺服阀的工作原理是怎样的呢?接下来,我们将深入探讨伺服阀的工作原理。
首先,伺服阀的工作原理与其内部结构密切相关。
伺服阀通常由阀芯、阀套、
电磁铁、反馈装置等部件组成。
当电磁铁受到控制信号时,会产生磁场,使阀芯在阀套内移动,从而改变液压油的流通路径和流量,实现对液压系统的控制。
同时,反馈装置可以实时监测液压系统的工作状态,并将信息反馈给控制系统,以便及时调整电磁铁的工作状态,保持系统稳定运行。
其次,伺服阀的工作原理还与液压系统的控制方式密切相关。
在液压系统中,
伺服阀可以通过不同的控制方式来实现对液压流量、压力和方向的精准控制。
例如,通过改变电磁铁的工作电流来调节阀芯的位置,从而改变液压油的流量和压力;或者通过改变控制阀的开启和关闭时间来控制液压油的流向。
这些控制方式都是基于伺服阀内部结构和工作原理的基础上实现的。
最后,伺服阀的工作原理还与液压油的性质和工作环境密切相关。
在液压系统中,伺服阀需要能够适应不同工作压力、温度和介质的要求,因此在设计和选择伺服阀时,需要考虑液压油的性质和工作环境的影响,以确保伺服阀能够稳定可靠地工作。
综上所述,伺服阀的工作原理是基于其内部结构、液压系统的控制方式以及液
压油的性质和工作环境的综合影响。
通过深入理解伺服阀的工作原理,可以更好地应用和维护液压系统,提高系统的控制精度和稳定性,为工业生产提供更加可靠的保障。
伺服阀的工作原理伺服阀是一种电动执行器,用于控制流体介质的流量和压力。
它通过电动力与液压力的相互作用,实现阀芯的平衡和移动,从而控制流体的通断与调节。
伺服阀广泛应用于工业自动化领域,例如液压系统、液力传动装置、机床塑性压力加工等。
1.输入信号:通过电磁线圈输入电流信号给伺服阀的驱动装置。
输入信号的大小和方向决定了驱动装置的力大小和方向。
2.反馈信号:伺服阀的驱动装置会从伺服阀的阀芯位置中获取一个反馈信号,以便实时了解阀芯的位置。
这通常是通过安装在阀芯上的位移传感器来实现的。
3.驱动装置:伺服阀的驱动装置通常由电磁线圈、弹簧和阀芯组成。
驱动装置的作用是通过电磁力和弹簧力来平衡流体介质的压力力,并驱动阀芯的移动。
当输入信号为零时,弹簧力将阀芯推回原位,阀芯关闭流体通道。
4.动作阀芯:伺服阀的动作阀芯可能采用平衡式或不平衡式。
平衡式阀芯通过液压平衡力来实现开关控制。
液压平衡力通常通过两端的压力力达到平衡。
当输入信号变化时,阀芯将朝着增长压力力的方向移动,直到达到平衡位置。
5.流体流动:当阀芯打开时,流体介质将通过伺服阀的通道流动。
伺服阀的阀口和通道的形状和大小可以根据流量和压力要求进行设计。
6.反馈调节:伺服阀的反馈调节可以通过位移传感器来实现,从而实时监测阀芯位置,并反馈给驱动装置。
驱动装置将根据反馈信号对输入信号进行调整,以保持阀芯在所需位置上的稳定。
总结起来,伺服阀的工作原理可以概括为:输入信号驱动驱动装置,驱动装置通过平衡输入信号和反馈信号的力来驱动阀芯的移动,阀芯的移动控制流体介质的通断与调节。
需要注意的是,伺服阀的工作原理和具体实现方式可能因不同的应用而有所差异。
此外,伺服阀还有各种类型,例如直动式、角行程式、微型伺服阀等,它们的工作原理也可能有所不同。
因此,在实际应用中,需要根据具体的需求选择合适的伺服阀类型与规格。
伺服阀与比例阀原理介绍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。
伺服比例阀工作原理
伺服比例阀(Servo Proportional Valve)是一种常用于流量控制和压力控制的液压元件。
其工作原理是利用电磁感应的力来控制阀芯的位置,从而调整流量或压力的大小。
伺服比例阀由电磁比例动作器和阀芯组成。
电磁比例动作器是一个由线圈和磁芯构成的电磁铁,在电源通电时会产生磁场。
阀芯是一个带有阀口的金属柱,通过电磁比例动作器和弹簧的力来调节阀口的大小和位置。
当电源通电时,电磁铁产生的磁场会吸引磁芯,使阀芯向开口方向移动。
相应地,阀口逐渐打开,流量或压力逐渐增大。
当电源断电时,磁场消失,弹簧的力会使阀芯返回原来的位置,阀口关闭,停止流量或降低压力。
通过改变电源的电压大小,可以控制电磁铁的磁场强度,从而控制阀芯的位置。
通过调整阀芯的位置,可以实现流量或压力的精确控制。
伺服比例阀的工作原理使其能够应用于各种液压系统中,如工业机械、汽车、航空等领域。
其优点是具有精确的控制、快速响应和可靠性高。
气体比例阀的工作原理气体比例阀(Gas Proportional Valve)是一种用于控制气体流动比例的设备,广泛应用于工业控制系统、实验室仪器和医疗设备等领域。
它的工作原理是通过控制阀的开启程度来调节气体流动的比例,从而实现对混合气体比例的精确控制。
气体比例阀通常由阀体、阀芯、电磁铁和控制电路等部件组成。
当电磁铁通电时,产生磁场使阀芯受到吸引力而向开口方向移动,从而打开阀门;当电磁铁断电时,磁场消失,阀芯受到弹簧的作用向闭口方向移动,关闭阀门。
控制电路可以通过调节电磁铁的通电时间和间隔来控制阀门的开启程度,从而实现对气体流动比例的精确调节。
气体比例阀的工作原理可以通过以下步骤来解释:1. 通电控制:当控制电路向电磁铁施加电流时,电磁铁产生磁场,使阀芯受到吸引力而向开口方向移动,打开阀门,气体开始流动。
电磁铁的通电时间和间隔可以根据实际需要进行调节,从而控制阀门的开启程度。
2. 气体流动:随着阀门的开启,气体开始从高压侧流向低压侧,通过调节电磁铁通电时间和间隔,可以精确控制阀门的开启程度,从而控制气体流动的比例。
3. 断电关闭:当控制电路停止向电磁铁施加电流时,电磁铁的磁场消失,阀芯受到弹簧的作用向闭口方向移动,关闭阀门,气体流动停止。
通过以上步骤,气体比例阀实现了对气体流动比例的精确控制。
它的工作原理简单清晰,操作方便,能够稳定地控制气体混合比例,广泛应用于各个领域。
气体比例阀的工作原理是利用电磁铁控制阀芯运动来实现对气体流动比例的调节。
当电磁铁通电时,产生的磁场使阀芯向开口方向移动,打开阀门,气体开始流动;当电磁铁断电时,磁场消失,阀芯受到弹簧的作用向闭口方向移动,关闭阀门,气体流动停止。
通过调节电磁铁的通电时间和间隔,可以实现对阀门的开启程度的精确控制,进而实现对气体流动比例的精确调节。
在工业控制系统中,气体比例阀可以用于控制不同气体的混合比例,例如用于气体分析仪器和环境监测设备中;在实验室仪器中,气体比例阀可以用于控制反应体系中气体的比例,例如用于化学合成实验中;在医疗设备中,气体比例阀可以用于调节呼吸机中氧气和气体的混合比例,保障患者的呼吸安全。
伺服比例阀工作原理
伺服比例阀是一种通过控制阀芯位置来控制流量和压力的装置。
它由一个电磁比例阀和一个伺服阀组成。
工作原理如下:
1. 电磁比例阀:伺服比例阀的控制信号来自一个电磁比例阀,该阀根据输入的电流信号来控制阀芯的位置。
阀芯位置的改变会改变液压流量和压力。
2. 伺服阀:伺服阀是一个气动机械装置,通过控制插入阀芯的气压来调节阀芯位置。
当电磁比例阀接收到控制信号后,它会产生气压信号,将气压传递给伺服阀。
伺服阀会根据气压信号来调整阀芯的位置。
3. 阀芯位置控制:通过改变阀芯位置,伺服比例阀可以调节液压系统中的流量和压力。
当阀芯位于某个位置时,液压油会通过阀芯的通道流过,从而控制流量。
同时,改变阀芯位置也会影响阀的开口面积,从而调节液压系统中的压力。
4. 反馈控制:伺服比例阀会不断地对阀芯位置进行反馈,以保持阀芯在目标位置。
这个反馈控制可以通过一些传感器来实现,例如位置传感器或压力传感器。
这些传感器会监测阀芯的位置和液压系统中的压力,并将这些信息反馈给伺服比例阀,以进行修正控制。
通过以上的工作原理,伺服比例阀可以精确地控制液压系统中的流量和压力,以满足特定的工作要求。
伺服阀的工作原理及应用1. 什么是伺服阀伺服阀是一种用于控制流体的阀门。
它通过调整阀门开口的大小,以控制流体的流量和压力。
伺服阀通常由阀体、阀门、阀芯、驱动装置和控制系统等组成。
2. 伺服阀的工作原理伺服阀的工作原理基于电磁力和流体力的相互作用。
当通过控制系统的信号传递给驱动装置时,驱动装置产生的电磁力将阀芯移动,从而改变阀门的开口大小。
改变阀门开口大小可以调节流体的流量和压力。
3. 伺服阀的应用伺服阀广泛应用于各种工业领域,特别是需要精确控制流体流量和压力的系统中。
以下是几个常见的应用领域:•液压系统控制:伺服阀可以用于控制液压系统中的流量和压力,实现对液压系统的精确控制。
•风力发电系统:在风力发电系统中,伺服阀可以用于调节液压装置的工作,控制叶片的角度和转速,以实现稳定的发电效果。
•汽车制动系统:伺服阀可以用于汽车制动系统中的液压控制,通过调节制动力的大小,实现刹车的精确控制。
•机械加工设备:伺服阀可以用于机械加工设备中的液压控制,实现对加工过程的精确控制。
•工厂自动化设备:伺服阀可以用于工厂自动化设备中的流体控制,例如机器人的运动控制、装配线的调节等。
4. 伺服阀的特点伺服阀具有以下特点:•高精度控制:伺服阀可以实现对流体流量和压力的精确调节,其控制精度通常在0.1%以内。
•快速响应:伺服阀能够迅速响应控制信号的变化,并实时调整阀门开口大小,以实现快速而准确的流体控制。
•耐高压:伺服阀通常能够承受较高的工作压力,适用于高压液体控制系统。
•可靠性高:伺服阀由于使用先进的控制技术和材料,具有较长的使用寿命和较高的可靠性。
5. 伺服阀的选择和维护选择合适的伺服阀需要考虑以下因素:•流量和压力范围:根据实际需求选择适合的流量和压力范围的伺服阀。
•控制精度:根据所需的控制精度选择合适的伺服阀。
•工作环境:考虑伺服阀工作环境的温度、液体性质等因素,选择耐高温、耐腐蚀等特殊要求的伺服阀。
维护伺服阀同样重要,以下是一些常见的维护措施:•定期检查阀门和阀芯的磨损情况,及时更换磨损的部件。
伺服阀的工作原理下面介绍两种主要的伺服阀工作原理。
3.3.1力反馈式电液伺服阀力反馈式电液伺服阀的结构和原理如图28所示,无信号电流输入时,衔铁和挡板处于中间位置。
这时喷嘴4二腔的压力pa =pb,滑阀7二端压力相等,滑阀处于零位。
输入电流后,电磁力矩使衔铁2连同挡板偏转θ角。
设θ为顺时针偏转,则由于挡板的偏移使pa >pb,滑阀向右移动。
滑阀的移动,通过反馈弹簧片又带动挡板和衔铁反方向旋转(逆时针),二喷嘴压力差又减小。
在衔铁的原始平衡位置(无信号时的位置)附近,力矩马达的电磁力矩、滑阀二端压差通过弹簧片作用于衔铁的力矩以及喷嘴压力作用于挡板的力矩三者取得平衡,衔铁就不再运动。
同时作用于滑阀上的油压力与反馈弹簧变形力相互平衡,滑阀在离开零位一段距离的位置上定位。
这种依靠力矩平衡来决定滑阀位置的方式称为力反馈式。
如果忽略喷嘴作用于挡板上的力,则马达电磁力矩与滑阀二端不平衡压力所产生的力矩平衡,弹簧片也只是受到电磁力矩的作用。
因此其变形,也就是滑阀离开零位的距离和电磁力矩成正比。
同时由于力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比,所以滑阀的位移与输入的电流成正比,也就是通过滑阀的流量与输入电流成正比,并且电流的极性决定液流的方向,这样便满足了对电液伺服阀的功能要求。
图28 力反馈式伺服阀的工作原理1—永久磁铁;2—衔铁;3—扭轴;4—喷嘴;5—弹簧片;6—过滤器;7—滑阀;8—线圈;9—轭铁由于采用了力反馈,力矩马达基本上在零位附近工作,只要求其输出电磁力矩与输入电流成正比(不象位置反馈中要求力矩马达衔铁位移和输入电流成正比),因此线性度易于达到。
另外滑阀的位移量在电磁力矩一定的情况下,决定于反馈弹簧的刚度,滑阀位移量便于调节,这给设计带来了方便。
采用了衔铁式力矩马达和喷嘴挡板使伺服阀结构极为紧凑,并且动特性好。
但这种伺服阀工艺要求高,造价高,对于油的过滤精度的要求也较高。
所以这种伺服阀适用于要求结构紧凑,动特性好的场合。
MOOG伺服阀原理典型的MOOG伺服阀由永磁力矩马达、喷嘴、档板、阀芯、阀套和控制腔组成。
当输入线圈通入电流伺服阀时,档板向右移动,使右边喷嘴的节流作用加强,流量减少,右侧背压上升;同时使左边喷嘴节流作用减小,流量增加,左侧背压下降。
阀芯两端的作用力失去平衡,阀芯遂向左移动。
高压油从S流向C2,送到负载。
负载回油通过C1流过回油口,进入油箱。
阀芯的位移量与力矩马达的输入电流成正比,作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡,因此在平衡状态下力矩马达的差动电流与阀芯的位移成正比。
如果输入的电流反向,则流量也反向。
1、电液伺服阀主要用于电液伺服自动控制系统,其作用是将小功率的电信号转换为大功率的液压输出,经过液压执行机构来完成机械设备的自动化控制.SupeSite/X-Space官方站y Q d:E p p.P伺服阀是一种经过改动输入信号。
依据输入信号的方式不同,分为电液伺服阀和机液伺服阀。
SupeSite/X-Space官方站(R w_}/i-A电液伺服阀既是电液转换元件,又是功率放大元件,它的作用是将小功率的电信号输入转换为大功率的液压能(压力和流量)输出,完成执行元件的位移、速度、加速度及力控制。
+C6S c{(p a0液压泵的输出压力是指液压泵在实践工作时输出油液的压力,即泵工作时的出口压力,通常称为工作压力,其大小取决于负载。
SupeSite/X-Space官方站Y\h+I r2k L电液伺服阀通常由电气—机械转换安装、液压放大器和反应(均衡)机构三局部组成。
反应战争衡机构使电液伺服阀输出的流量或压力取得与输入电信号成比例的特性。
压力的稳定通常采用压力控制阀,比方溢流阀等。
2.细致材料:典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理电---气比例阀和伺服阀按其功用可分为压力式和流量式两种。
压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力;流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。
美国威格士VICKERS柱塞泵由于气体的可紧缩性,使气缸或气马达等执行元件的运动速度不只取决于气体流量。
典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理电---气比例阀和伺服阀按其功能可分为压力式和流量式两种。
压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力;流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。
由于气体的可压缩性,使气缸或气马达等执行元件的运动速度不仅取决于气体流量。
还取决于执行元件的负载大小。
因此精确地控制气体流量往往是不必要的。
单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多,往往是压力和流量结合在一起应用更为广泛。
电---气比例阀和伺服阀主要由电---机械转换器和气动放大器组成。
但随着近年来廉价的电子集成电路和各种检测器件的大量出现,在1电---气比例/伺服阀中越来越多地采用了电反馈方法,这也大大提高了比例/伺服阀的性能。
电---气比例/伺服阀可采用的反馈控制方式,阀内就增加了位移或压力检测器件,有的还集成有控制放大器。
一、滑阀式电---气方向比例阀流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度,这类阀也称方向比例阀。
图示即为这类阀的结构原理图。
它由直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6等赞成。
位移传感器采用电感式原理,它的作用是将比例电磁铁的衔铁位移线性地转换为电压信号输出。
控制放大器的主要作用是:1)将位移传感器的输出信号进行放大;2)比较指令信号Ue和位移反馈信号U f U;3)放大,转换为电流信号I输出。
此外,为了改善比例阀的性能,控制放大器还含有对反馈信号Uf的处理环节。
比如状态反馈控制和PID调节等。
带位置反馈的滑阀式方向比例阀,其工作原理是:在初始状态,控制放大器的指令信号UF=0,阀芯处于零位,此时气源口P与A、B两端输出口同时被切断,A、B两口与排气口也切断,无流量输出;同时位移传Uf=0。
若阀芯受到某种干扰而偏离调定的零位时,位移传感器将输出一定的电压Uf,控制放放大后输出给电流比例电磁铁,电磁铁产生的推力迫使阀芯回到零位。
电动比例阀的工作原理
电动比例阀是一种控制液体或气体流量的装置,其工作原理是通过电动机驱动阀芯的运动来调节流量。
电动比例阀包括驱动部分和阀体部分两部分。
驱动部分通常由电动机、减速机和控制器组成,控制器接受输入信号并将其转换为电机旋转的速度和方向信号。
电动机通过减速机带动阀芯运动,从而调节介质流量。
阀体部分包括阀体、阀座和阀芯。
阀座和阀芯之间的间隙可以通过旋转阀芯来调节,从而控制流量。
当电机旋转时,阀芯会随之运动,阀芯相对阀座的位置决定了介质流量的大小。
通过控制器发出的指令,电机可以精确地控制阀芯的位置,从而实现精确的流量控制。
电动比例阀具有响应快、可靠性高、精度高等优点,广泛应用于工业生产中的流量控制和压力控制领域。
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典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理电---气比例阀和伺服阀按其功能可分为压力式和流量式两种。
压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力;流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。
由于气体的可压缩性,使气缸或气马达等执行元件的运动速度不仅取决于气体流量。
还取决于执行元件的负载大小。
因此精确地控制气体流量往往是不必要的。
单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多,往往是压力和流量结合在一起应用更为广泛。
电---气比例阀和伺服阀主要由电---机械转换器和气动放大器组成。
但随着近年来廉价的电子集成电路和各种检测器件的大量出现,在1电---气比例/伺服阀中越来越多地采用了电反馈方法,这也大大提高了比例/伺服阀的性能。
电---气比例/伺服阀可采用的反馈控制方式,阀内就增加了位移或压力检测器件,有的还集成有控制放大器。
一、滑阀式电---气方向比例阀流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度,这类阀也称方向比例阀。
图示即为这类阀的结构原理图。
它由直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6等赞成。
位移传感器采用电感式原理,它的作用是将比例电磁铁的衔铁位移线性地转换为电压信号输出。
控制放大器的主要作用是:1)将位移传感器的输出信号进行放大;2)比较指令信号Ue和位移反馈信号U f U;3)放大,转换为电流信号I输出。
此外,为了改善比例阀的性能,控制放大器还含有对反馈信号Uf的处理环节。
比如状态反馈控制和PID调节等。
带位置反馈的滑阀式方向比例阀,其工作原理是:在初始状态,控制放大器的指令信号UF=0,阀芯处于零位,此时气源口P与A、B两端输出口同时被切断,A、B两口与排气口也切断,无流量输出;同时位移传Uf=0。
若阀芯受到某种干扰而偏离调定的零位时,位移传感器将输出一定的电压Uf,控制放放大后输出给电流比例电磁铁,电磁铁产生的推力迫使阀芯回到零位。
若指令Ue>0,则电压差增大,使控制放大器的输出电流增大,比例电磁铁的输出推力也增大,推动阀芯右移。
而阀芯的右移又引起反馈电压Uf的增大,直至Uf与指令电压Ue基本相等,阀芯达到力平衡。
此时。
Ue=Uf=KfX(Kf为位移传感器增益)上式表明阀芯位移X与输入信号Ue成正比。
若指令电压信号Ue<0,通过上式类似的反馈调节过程,使阀芯左移一定距离。
阀芯右移时,气源口P与A口连通,B口与排气口连通;阀芯左移时,P与B连通,A与排气口连通。
节流口开口量随阀芯位移的增大而增大。
上述的工作原理说明带位移反馈的方向比例阀节流口开口量与气流方向均受输入电压Ue的线性控制。
这类阀的优点是线性度好,滞回小,动态性能高。
二、滑阀式二级方向伺阀下图所示为一种动圈式二级方向伺服阀。
它主要由动圈式力马达、喷嘴挡板式气动放大器、滑阀式气动放大器、反馈弹簧等组成。
喷嘴档板气动放大器做前置级,滑阀式气动放大器做功率级。
这种二级方向伺服阀的工作原理是:在初始状态,左右两动圈式力马达均无电流输入,也无力输出。
在喷嘴气流作用下,两挡板使可变节流器处于全开状态,容腔3、7内压力几乎与大气压相同。
滑阀阀芯被装在两侧的反馈弹簧5、6推在中位,两输出口A、B与气源口P和排气口O均被隔开。
当某个动圈式马达有电流输入是(例如右侧力马达),输出与电流I成正比的推力Fm将挡板推向喷嘴,使可变节流器的流通面积减小,容腔6内的气压P6升高,升高后的P6又通过喷嘴对档板产生反推力Ff。
当Ff 与Fm平衡时,P6趋于稳定,其稳定值乘以喷嘴面积Ay等于电磁力。
另一方面,P6升高使阀芯两侧产生压力差,该压力差作用于阀芯断面使阀芯克服反馈弹簧力左移,并使左边反馈弹簧的压缩量增加,产生附加的弹簧力Fs,方向向右,大小与阀芯位移X成正比。
当阀芯移动到一定位置时,弹簧附加作用力与7、3容腔的压差对阀芯的作用力达到平衡,阀芯不在移动。
此时同时存在阀芯和挡板的受力平衡方程式:Fs=KsX=(P6-P5)AxFf=P6Ay=KiI式中KS----反馈弹簧刚度Ax----阀芯断面积Kf----动圈式力马达的电流增益。
在上述的调节过程中,左侧的喷嘴挡板始终处于全开状态,可以认为P5=0,代入后整理上述两式可得X=(AxKi/AyKs)*I阀芯位移与输入电流成正比。
当另一侧动圈式马达有输入时,通过上述类似的调节过程,阀芯将向相反方向移动一定距离。
当阀芯左移时,气源口P与输出口A连通,B口通大气;阀芯右移时,P与B通,A口通大气。
阀芯位移量越大,阀口开口量也越大。
这样就实现了对气流的流动方向和流量的控制。
这类阀采用动圈式马达,动态性能好,缺点是结构比较复杂。
三、动圈式压力伺服阀图示是一种压力伺服阀,其功能是将电信号成比例地转换为气体压力输出。
主要组成部分有:动圈式力马达1、喷嘴2、挡板3、固定节流口4、阀芯5、阀体6、复位弹簧7、租尼孔8等。
初始状态时,力马达无电流输入,喷嘴与挡板处在全开位置,控制腔内的压力与大气压几乎相等。
滑阀阀芯在复位弹簧推力的作用下处在右位,这时输出口A与排气口通,与气源口P断开。
当力马达有电流I输入时,力马达产生推力Fm(=KiI),将挡板推向喷嘴,控制腔内的气压P9升高。
P9的升高使挡板产生反推力,直至与电磁力Fm相平衡时P9才稳定,这时Fm=Iki=P9Ay+Yksy式中Ay----喷嘴喷口面积;Y----挡板位移;Ksy----力马达复位弹簧刚度。
另一方面,P9升高使阀芯左依,打开A口与P口,A口的输出压力P10升高,而P10经过阻尼孔8被引到阀芯左腔,该腔内的压力P11也随之升高。
P11作用于阀芯左端面阻止阀芯移动,直至阀芯受力平衡,这时(P9-P11)Ax=(X+X0)Ksx式中 A x----阀芯断面积;X----阀芯位移;X0----滑阀复位弹簧的预压缩量;Ksx----滑阀复位弹簧刚度。
由以上两式可得到P11=[P9Ax-(X+X0)Ksx]/Ax=(Iki-Yksy)/Ay-(X+X0)Ksx/Ax由设计保证,使工作时阀芯有效行程X与弹簧预压缩量X0相比小得多,可忽略不计,同时挡板位移量Y 在调节过程中变化很小,可近似为一常数,则上式简化为P11=KI+C其中K=Ki/Ay,称为电-气伺服阀的电流—压力增益,而C=-(X0Ksx/Ax+Yksy/Ay)是一常数。
由上式可见,P11与输入电流成线性关系。
阀芯处于平衡时,P10=P11,因此伺服阀的输出压力与输入电流成线性关系。
四、脉宽调制伺服阀与模拟式伺服阀不同,脉宽调制气动伺服控制是一种数字式伺服控制,采用的控制阀是开关式气动电磁阀。
脉宽调制气动伺服系统如图所示。
输入的模拟信号经脉宽调制器调制成具有一定频率和一定幅值的脉冲信号,经数字放大后控制气动电磁阀。
电磁阀输出的是具有一定压力和流量的气动脉冲信号,但已具有足够的功率,能借助气动执行元件对负载做功。
脉冲信号必须通过低通滤波器还原成模拟信号去控制负载。
低通滤波器可以是气动执行元件,也可以是负载本身。
采用前者滤波方式的称脉宽调制线性化系统,采用后者滤波的是依靠负载的较大惯性,它不能响应高频的脉冲信号,只能响应脉宽调制信号的平均效果。
负载响应的平均效果是与脉宽调制信号的调制量成正比的,其控制机理是:对于一个周期的脉冲波,设正脉冲和负脉冲的时间分别为T1和T2,周期为T,脉冲幅值为Ym ,则一个周期内的平均输出Ya为Ya=Ym(T1-T2)/T=YmKm式中Km=(T1-T2)/T称调制量(也称调制系数)。
一个周期的脉冲波及调制量与平均输出的关系如下图。
由于调制量Km与输入的模拟信号U成正比(这正是控制系统所要求的),因此平均输出与输入的模拟信号之间存在线性关系。
在脉宽调制气动伺服系统中,脉宽调制伺服阀完成信号的转换与放大作用,其常见的结构有四通滑阀型和三通球阀型。
下图所示为滑阀式脉宽调制伺服阀的结构原理图。
滑阀两端各有一个电磁铁,脉冲信号电流加在两个电磁铁上,控制阀芯按脉冲信号的频率往复运动。
脉宽调制伺服阀的性能主要是动态响应和对称性要求。
假设加在电磁铁上的是方波脉冲信号,从电磁铁接到信号到执行元件开始动作这段时间称信号的延迟时间。
延迟时间包括三部分,一是电磁线圈中电流由零逐渐增大到衔铁开始运动的电流增长时间;二是衔铁与阀芯一起运动的时间;三是从节流口打开、执行元件工作腔进行放气到执行元件开始动作的固定容器充放时间。
前两部分时间是由脉宽调制伺服阀决定。
脉宽调制气动伺服的工作频率一般是十几赫兹到二三十赫兹。
为了满足动态响应快的特点,要求延迟时间越短越好,一般控制在1~2ms以内。
所谓对称性要求,对四通滑阀,阀芯往复运动的响应要一致,即加在两个电磁铁上的脉冲信号在传递过程中延迟时间应基本相同,两输出口的压力与流量应基本相同;对三通球阀,对应脉冲信号上升沿下降沿的延迟时间应基本相同,球阀的充气过程和排气过程应基本相同。
由于三通球阀与差动气缸匹配,其对称性不如四通滑阀好。
为了提高四通滑阀的快速响应,常采用力反馈来提高阀芯反向运动的速度。
图所采用的是弹簧反馈的形式。
当信号反向时,弹簧力帮助阀芯反向运动,当阀芯运动过了中位,弹簧力改变,起阻止阀芯运动的作用,并能减轻阀芯到位的冲击力,降低噪声。
也有采用气压反馈的形式,其作用原理是一样的。
脉宽调制控制与模拟控制相比有很多优点:控制阀在高频开关状态下工作,能消除死区、干摩擦等非线性因素;控制阀加工精度要求不高,降低了控制系统成本;控制阀节流口经常处于全开状态,抗污染能力强,工作可靠。
缺点是功率输出小,机械振动和噪声较。
电—气比例伺服系统的应用实例一、柔性定位伺服气缸图示为一柔性定位气缸(又称位置伺服控制系统)。
该系统可以根据输给的电信号使气缸活塞在任意位置定位。
位置伺服控制系统由电—气方向比例阀由气缸1、2、位移传感器3、控制放大器4等组成。
该系统的基本原理是通过控制放大器、电—气比例阀、气缸的调节作用,使输入电压信号Ue与气缸位移反馈信号Uf(Uf与气缸位移之间是线性关系)之差U减小并趋于零,以实现气缸位移对输入信号的跟踪。
调节过程如下:若给定的输入信号Uf大于反馈信号Uf>0,控制放大器输出电流I增大,使-电—气比例阀的阀芯左移,气源口与A口之间的节流面积增大,气缸A力Pa升高并推动活塞右移。
气缸活塞的右移又使反馈电压信号Uf U几乎为零(采用PID调节的控制放大器可将稳态偏差调节至零)。
当给定的Uf U<0,同样通过类似于上述的调节过程使偏差趋于零。
因U=0即Ue=Uf=KX(K为常数)这就实现了输入信号Uf对气缸活塞位移X的比例控制。
上述的调节过程是在一段很短的时间内完成的,故只要输入信号Ue的主要频率分量在系统的频宽之内,气缸活塞位移就可以跟踪Ue的变化。