电液伺服阀的使用

2. 电液伺服阀的使用 主讲人：王学星 研究员

3. 电液伺服阀是电气一液压伺服系统中关键的精密控制元件，价格昂贵，所以伺服阀的选择，应用要谨慎，保养要特别仔细。本文介绍电液伺服阀选择、使用和保养的一些基本方法。电液伺服阀是电气一液压伺服系统中关键的精密控制元件，价格昂贵，所以伺服阀的选择，应用要谨慎，保养要特别仔细。本文介绍电液伺服阀选择、使用和保养的一些基本方法。

4. 主要内容 一、电液伺服阀的选用 二、通用型伺服阀的介绍 三、伺服阀规格的选择 四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响 五、电液伺服阀使用维护说明 六、伺服阀的故障、原因及排除

5. 一、电液伺服阀的选用 电液伺服阀是电气一液压伺服系统中关键的 精密控制元件，选用时主要考虑以下因素： • A ：可靠性第一 • B：满足工作条件 • C：价格合理 • D：工作液、油源 • E：电气性能和放大器 • F：安装结构、重量、外型尺寸

6. 一、电液伺服阀的选用 伺服阀的选用方式 ： • A：按精度要求选用 • B：按用途选用 • C：按控制形式选用

7. 一、电液伺服阀的选用 • 按控制形式选用 • 位置伺服系统

8. 一、电液伺服阀的选用 • 压力或力控制伺服系统

9. 一、电液伺服阀的选用 • 速度控制伺服系统

10. 二、通用型伺服阀的介绍 1、双喷嘴挡板力反馈电液流量伺服阀

11. 二、通用型伺服阀的介绍 2、射流管式力反馈电液流量伺服阀

12. 二、通用型伺服阀的介绍 3、动圈式（或动铁式）电液流量伺服阀

13. 二、通用型伺服阀的介绍 4、直接驱动单级伺服阀（DDV）

14. 二、通用型伺服阀的介绍 5、偏导射流式电液伺服阀

15. 二、通用型伺服阀的介绍 6、射流管式电液压力伺服阀

16. 二、通用型伺服阀的介绍 • 双喷挡阀、射流管阀和偏导射流式阀都是力反馈型伺服阀，线性度好，性能稳定，抗干扰能力强，零漂小。 • 双喷挡阀的档板与喷嘴间隙小，易被污物卡住。 • 射流管阀喷嘴为最小流通面积处，过流面积大，不易堵塞，抗污染性好。 • 射流管阀具有“失效对中能力”。

17. 二、通用型伺服阀的介绍 • 射流管阀动态性能稍低于喷挡阀。 • 原因一：同规格阀，射流管阀阀芯直径＞喷挡阀 • 原因二：射流管喷嘴直径大小（内泄） 事实上： • 射流管阀相频宽可超过100Hz，高的达200Hz 。 • 射流放大器压力效率和容积效率高，分辨率比双喷挡阀高得多 。 • 低压工作性能优良 （0.5MPa）。

18. 二、通用型伺服阀的介绍 • 动圈式伺服阀：直接反馈式伺服阀。 • 结构简单，造价低，外部可调整零位。 • 动态比较低，廉价的工业伺服阀。 • 双滑阀结构摩擦力较大，分辨率和滞环较差，使用中要加颤振信号。 • 对油液清洁度较敏感。

19. 二、通用型伺服阀的介绍 • DDV阀：一级电反馈脉宽调制阀，力马达直接驱动阀芯，动态特性与供油压力没有直接关系,低压工作性能比较好。 • 两个问题： • 大流量输出时控制电流可达1.4A或更大。 • 力马达输出力较电磁铁大，但比有液压前置级的两级阀还是小很多。

20. 二、通用型伺服阀的介绍 M公司认为射流管先导级工作特点： • 流量接受效率高 ，能耗低。 • 具有很高的无阻尼自然频率（500Hz）。 • 性能可靠。压力效率高，阀芯驱动力大，阀芯的位置重复精度好。 • 最低先导级控制压力2.5MPa ，可用于低压系统。 • 先导级过滤器的寿命几乎是无限的 。 • 由于阀的频率响应改善，功率级滑阀的增益得到 了提高，因此阀具有优异的静、动态性能。

21. 二、通用型伺服阀的介绍 我们认为： • 射流放大器没有双喷挡放大器的压力负反馈，是它性能优良的重要原因，这是偏导射流并不具备的或不完全具备的。 • 射流先导级（力矩马达）动态高达700～800Hz。 • 射流放大器能在0.5MPa条件推动阀芯正常工作 。 • 先导级流量利用率可达先导级总流量的90% ，几乎是喷挡阀的两倍。

22. 三、伺服阀规格的选择 1. 首先估计所需的作用力的大小，再来决定油缸的作用面积：满足以最大速度推拉负载的力FG。如果系统还可能有不确定的力，那么我们最好将FG 力放大20%～40%，具体计算如下： 面积A： A= P为供油压力。

23. 2.确定负载流量Q ，负载运动的最大速度为 V Q =A·V 同时知道负载压力PL： 决定伺服阀供油压力P ： 三、伺服阀规格的选择

24. 三、伺服阀规格的选择 3. 确定伺服阀的流量规格： 注意：为补偿一些未知因素，建议额定流量选择要 大10%。

25. 三、伺服阀规格的选择 4.动态指标的确定 开环系统：伺服阀频宽大于3~4Hz 闭环系统：计算系统的负载谐振频率，选相频大于 该频率3倍的伺服阀。 负载谐振频率计算如下：

26. 三、伺服阀规格的选择 • 要求流量大、频率又较高时，可选用电反馈阀。 （三级电反馈伺服阀） 电反馈阀 机械反馈阀 滞环： < 0.3%< 3% 分辨率： < 0.1% < 0.5% 线性度等指标比力反馈阀好，但温度零漂较大，目 前价格较贵。

27. 四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响 压力增益曲线 流量增益曲线

28. 四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响 主要静态性能指标： 线性度，对称性，滞环，零位区域特性， 分辨率，压力增益、内泄

29. 四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响 • 线性度和对称度：影响伺服系统的精度，对速度控制系统影响最直接、最大 。 • 零位区域特性 ：对位置控制精度影响较大 。 • 分辨率：精度要求较高的系统对分辨率要求高 ，另一种办法就是添加颤振信号。 • 压力增益：位置控制系统要求压力增益尽可能高，提高系统刚性；力控制系统要求增益平坦点，便于力控系统的调节。

30. 四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响 • 为了系统的稳定，系统的前置增益，要求其 • 较高的伺服阀频宽可以保证系统增益足够大，这样系统精度、快速性和稳定性能得到保证。

31. 四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响 对伺服放大器的要求： • 具有深度电流负反馈的放大器 • 放大器要带有限流功能 • 输出调零电位器 • 有时还带有颤振信号发生电路 • 输出端不要有过大的旁路电容或泄漏电容

32. 四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响 放大器的功率级输出的一般原理图

33. 四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响 放大器放大倍数的确定 • 上限的确定 系统的前向通道增益 Kv：

34. 四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响 • 放大倍数下限：由系统精度确定 Kd要足够大，让e满足精度要求。

35. 五、电液伺服阀使用维护说明 • 液压系统污染度要求 • 安装伺服阀的液压系统必须进行彻底清洗。 • 伺服阀进油口前必须配置公称过滤精度不低于10的滤油器 • 使用射流管电液伺服阀的液压系统油液推荐清洁度等级为： • 长寿命使用时应达到-/16/13级（NAS 7级） • 一般使用最差不劣于-/19/15级（相当于NAS10级）。

36. 五、电液伺服阀使用维护说明 • 安装要求 • 安装座表面粗糙度值应小于Ra1.6，表面不平度不大于0.025mm 。 • 不允许用磁性材料制造安装座，周围不允许有明显的磁场干扰。 • 安装工作环境应保持清洁 ，清洁时应使用无绒布或专用纸张 。 • 进口油和回油口不要接错。 • 检查底面各油口的密封圈是否齐全 。

37. 五、电液伺服阀使用维护说明 • 安装要求 • 每个线圈的最大电流不要超过2倍额定电流 • 油箱应密封，并尽量选用不锈钢板材。油箱上应装有加油及空气过滤用滤清器。 • 禁止使用麻线、胶粘剂和密封带作为密封材料。 • 伺服阀的冲洗板应在安装前拆下，并保存起来，以备将来维修时使用。

38. 五、电液伺服阀使用维护说明 • 安装要求 • 对于长期工作的液压系统，应选较大容量的滤油器。 • 动圈式伺服阀使用中要加颤振信号，有些还要求泄油直接回油箱，伺服阀还必须垂直安装。 • 双喷挡伺服阀要求先通油后给电信号。

39. 五、电液伺服阀使用维护说明 • 维修保护 • 定期检查工作液的污染度 。 • 建立新油是“脏油”的概念 ，注入新油前应彻底清洗油箱 ，清洗24小时以上 • 不得擅自分解伺服阀 • 定期返回生产单位清洗、调整 • 油质保持相对较好的油源，可较长时间不换油

40. 五、电液伺服阀使用维护说明 • 维修保护 • 切忌让铁磁物质长期与马达壳体相接触 • 除非外部有机械调零装置，否则不要自己擅拆伺服阀去调零。 • 最好接受厂方的指导更换伺服阀滤器 • 伺服阀装卸时千万要注意干净 ，这是最重要的保养要求。

41. 六、伺服阀的故障、原因及排除 伺服阀的故障常在伺服系统调试或工作不正常情况 下发现的。这里有时是系统问题包括放大器、反馈 机构、执行机构等故障，有时是伺服阀问题。 • 方法一：上试验台复测 • 方法二：将系统开环，备用独立直流电源、经万用表给伺服阀供正负不同量值电流，根据阀的输出情况来判断

42. 六、伺服阀的故障、原因及排除 阀的主要故障： • 阀不工作 • 阀有一固定输出，但已失控 • 阀反应迟钝、响应变慢等 • 系统出现频率较高的振动及噪声 • 阀输出忽正忽负，不能连续控制，成“开关”控制。 • 漏油

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