动圈式两级电液流量伺服阀

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第1157页（2542字）

(1)结构和工作原理

常见的动圈式两级流量伺服阀，根据功率级滑阀的反馈或定位方式，有两大类型，即直接反馈伺服阀及电反馈伺服阀，其结构原理见图20．4－17，图20．4－18和图20．4－19。

图20．4－17 采用前置级单独供油及三通功率滑阀的动圈式滑阀直接反馈两级电液流量伺服阀

图20．4－18 采用无前置级固定节流孔及四通功率滑阀的动圈式滑阀直接反馈两级电液流量伺服阀

图20．4－19 电反馈动圈式滑阀两级电液流量伺服阀

A．直接反馈的

图20．4－17和图20．4－18为直接反馈动圈式伺服阀。

图20．4－17的结构由永磁式动圈力马达、一对固定节流孔、预开口双边滑阀式前置液压放大器和三通滑阀式功率级所组成。前置控制滑阀的两个预开口节流控制边与两个固定节流孔组成一个液压桥路，类似双喷嘴挡板放大器。滑阀副的阀芯直接与力马达的动圈骨架相连，在阀套内滑动。前置级的阀套又是功率级滑阀放大器的阀芯。

输入控制电流使力马达动圈产生的电磁力与对中弹簧的弹簧力相平衡，使动圈和前置级(控制级)阀芯移动，其位移量与动圈电流成正比。前置级阀芯若向右移动，则滑阀右侧控制口面积增大，右控制腔压力降低；左侧控制口面积减小，左控制腔压力升高。该压力差作用在功率级滑阀阀芯(即前置级的阀套)的两端上，使功率级滑阀阀芯向右移动，也就是前置级滑阀的阀套向右移动，逐渐削减右侧控制口面积，直至停留在某一位置。在此位置上，前置级滑阀副的两个可变节流控制口的面积相等，功率级滑阀阀芯两端的压力相等。这种直接反馈的作用，使功率级滑阀阀芯跟随前置级滑阀阀芯运动，功率级滑阀阀芯的位移与动圈输入电流大小成正比。

图20．4－18的结构是图20．4－17的改型，它取消了动圈式伺服阀前置级液压放大器单独供油的传统形式，又进一步取消了两个固定节流孔，直接采用前置级滑阀的两个控制节流口组成半桥液压放大器，简化了结构，降低了造价。该阀采用四通滑阀功率级，提高了阀的适应性。其工作原理与图20．4－17类似。

B．电反馈动圈式

图20．4－19为电反馈动圈式伺服阀，其结构由激磁式动圈力马达、四通前置滑阀液压放大器、功率级滑阀和电感式位移传感器组成。位移传感器检测功率级滑阀阀芯位移，并经外电路解调、放大，与综合放大器构成电反馈。

输入控制电压经综合放大器输出控制电流，使力马达动圈推动前置级滑阀阀芯移动，输出压差作用到功率级滑阀的阀芯两端。压差推动功率滑阀阀芯移动，输出流量驱动负载，同时带动位移传感器的铁芯移动，传感器输出调制的电压。与功率级滑阀阀芯位移成正比的被调制电压，经解调、放大，馈入综合放大器(伺服控制器)。当反馈电压等于(近似等于)控制电压时，前置级滑阀的阀芯回到“零位”(近似“零位”的位置)。此时，功率级滑阀阀芯则停留在某一平衡位置上。在该位置上，反馈电压与输入控制电压相等(近似相等)。这样，功率级滑阀阀芯位移与输入控制电压大小成正比。

(2)特点

(A)图20．4－17和图20．4－18直接反馈动圈式伺服阀的特点

·结构简单，造价较低；

·力马达线性范围宽，调整方便；

·前置级滑阀流量增益大，输出流量大。因此，即使在7MPa以下的低压系统中，阀也能具有满意的性能，经参数匹配设计，阀甚至可在1MPa供油压力下正常工作；

·前置级滑阀液压放大器压力增益高及力马达输出力大，阀的抗污染能力高。图20．4－18的结构，取消了两个固定节流孔，进一步提高了该型阀的抗污染能力和工作可靠性；

·和力矩马达相比，力马达体积大，工作电流和消耗功率也大；

·力马达动圈与阀芯直接连接，运动部分惯量较大。因此，一般来说，固有频率较低；

·三通功率级滑阀，适于驱动差动液压缸或柱塞缸，图20．4－18采用四通功率滑阀，与一般伺服阀通用；

·图20．4－17前置级单独供油，提高了使用灵活性及有利于油液污染度管理，但油路较复杂，而图20．4－18采用前置级和功率级公共供油，结构简化。

(B)图20．4－19的电反馈式动圈伺服阀的特点

·采用大刚度的对中弹簧和大功率力马达，可提高力马达的固有频率及输出力；

·前置级滑阀放大器流量增益和压力增益高，输出流量大，使得整个伺服阀全流量输出时的频带宽；

·调整伺服阀的额定流量及频带方便，阀的适应性较广；

·力马达输入功率要求大，功耗也大；

·体积大；

·结构及电路复杂，且易引入噪声及干扰，影响阀在小信号区的某些特性。