双喷嘴挡板式反馈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1146页（2400字）

(1)结构和工作原理

原理图见图20．4－1

图20．4－1 双喷嘴挡板式力反馈电液流量同服阀

这种伺服阀通常采用桥型永磁式力矩马达。薄壁弹簧管支承衔铁挡板组件，并作为喷嘴挡板式液压放大器的液压密封。反馈杆的圆柱形尾部压合在衔铁挡板组件的挡板孔内，其端部从衔铁挡板组件中伸出，端部小球插入阀芯中间的小槽内，构成阀芯对力矩马达的力反馈。作为功率级液压放大器的滑阀采用四凸肩四通或三凸肩四通滑阀。

A．力矩马达

上、下导磁体被前后对置的两块永久磁铁(磁钢)磁化，在气隙中形成固定磁通，见图20．4－2(a)，线圈中的直流电流在气隙中形成控制磁通［图20．4－2(b)］。控制磁通与固定磁通的相互作用，导致斜对角气隙处磁通增加，另一斜对角气隙处磁通减少，产生输出力矩［图20．4－2(c)］。磁钢的充磁程度，确定了作用在衔铁上的回转力矩梯度。

图20．4－2 力矩马达工作原理

B．双喷嘴挡板式液压放大器

衔铁、挡板和反馈杆刚性固接，并由薄壁弹簧管支撑(图20．4－3)。液压油不断地从供油腔P_s流过两个固定节流孔、经过喷嘴和挡板形式的两个可变节流口进入溢油腔，再经回油节流孔流回回油腔PT。衔铁挡板组件的偏转运动，使一侧可变节流口减小，另一侧可变节流口增大。这将导致液压油分流到A腔或B腔，若A、B腔锁闭，则建立压力。

图20．4－3 双喷嘴挡板液压放大器

C．滑阀式功率级

阀芯在阀套中(或直接在与之相配的壳体中)滑动(图20．4－4)。阀套上开有矩形或环形槽，分别与供油腔P_s和回油腔P_T相通。当滑阀处于“零位”时，阀芯被置于阀套的中位；阀芯上的凸肩恰好将进油口和回油口遮盖住［图20．4－4(a)］。当阀芯偏离“零位”向任一侧运动时，导致液压油从供油腔P_s流入一控制腔(控制腔C₁或C₂)，从另一控制腔(控制腔C₂或C₁)流入回油腔P_T［图20．4－4(b)］。

图20．4－4 功率滑阀

(a)滑阀处于“零位”；(b)阀芯向左运动

D．工作过程

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，使衔铁挡板组件绕弹簧管支承旋转。挡板的偏移将一侧喷嘴挡板可变节流口关小，使液流分流到与该喷嘴腔相通的阀芯端部［图20．4－5(a)］，阀芯移动，同时打开滑阀进油节流边和回油节流边，使一侧控制腔与供油腔P_s相通，另一侧控制腔与回油腔P_T相通。阀芯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［图20．4－5(b)］。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(近似对中的位置)。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(或压差)为一定时，输出到负载的流量与阀芯位置(开口量)成正比(滑阀节流孔型为矩形孔或环形槽时)。

图20．4－5 力反馈伺服阀工作过程

(a)阀对输入电流变化的反应；(b)阀的平衡状态

(2)用途

该型伺服阀的精度高、静动态性能优良、体积小，适用于航空航天及一般工业用的高精度电液位置伺服、速度伺服系统及信号发生装置。

高响应型可用于中小型振动台和疲劳试验机。

特殊的负重叠型可用于小型伺服加载及伺服压力控制系统。

(3)特点

·衔铁及挡板均工作在中立位置附近，线性好。

·喷嘴挡板级输出驱动力大。

·阀芯基本处于浮动状态，不易卡住。

·阀的性能不受伺服阀中间参数的影响，阀的性能稳定，抗干扰能力强，零漂小。

·缺点是力反馈回路包围力矩马达，阀频带进一步提高受到限制，特别是在大流量阀的情况下。

·节流孔及挡板与喷嘴端面的间隙小，易被污物卡住，使用时必须保持油的清洁度，并在阀的进油口前设置过滤精度小于10μm的滤油器。

(4)典型产品结构

该型伺服阀的品种规格较多，但其结构不尽相同，典型产品及结构列于表20．4－1。

表20．4－1 双喷嘴挡板式力反馈两级电液流量伺服阀典型产品类型及结构原理