上述电液伺服阀液压部分多为二级阀，图4-76所示由力矩马达、喷嘴-挡板阀和滑阀组成的力反馈型电液伺服阀是最典型的、最普遍的结构形式。电液伺服阀液压部分也有单级的和三级的，三级伺服阀主要用于大流量场合。图4-77 电-机械转换器的电磁原理图4-78 大流量电液伺服阀......
2023-06-15
电液伺服阀：双喷嘴挡板式结构及工作原理
【摘要】：从图中看出,电液伺服阀由力矩马达和液压放大元件构成。图9.7电液伺服系统的组成下面主要阐述双喷嘴挡板式电液伺服阀的结构及工作原理。在双喷嘴挡板式电液伺服阀中,最常用的是力反馈式,如QDY 系列。
在电液伺服系统中,电液伺服阀是核心部分。如图9.7 所示,输入信号ei 及反馈信号ef均为微弱的电信号,两者经过比较,在电伺服放大器中放大,并转化为差动电流Δi 输入到力矩马达中,再转换成机械位移而拨动下级液压放大元件工作。液压放大元件输出具有一定压力和流量的压力油,推动液压执行元件拖动负载运动。输出位移量xp 经反馈元件转化为电压信号ef 后返回比较元件,形成负反馈闭环系统。这里,电液伺服阀是联系电信号和液压信号的桥梁,也被称为电液伺服系统的心脏。
从图中看出,电液伺服阀由力矩马达和液压放大元件构成。其中,力矩马达是电气-机械转换器,它将差动电流信号转换成平动或摆动的机械位移信号,推动液压放大元件工作。而液压放大元件将力矩马达输出的小功率机械位移信号转换并放大成大功率的液压信号,驱动执行元件运动。
图9.7 电液伺服系统的组成
下面主要阐述双喷嘴挡板式电液伺服阀的结构及工作原理。
在双喷嘴挡板式电液伺服阀中,最常用的是力反馈式,如QDY 系列。图9.8 为力反馈双喷嘴挡板式电液伺服阀的结构原理图。它由上部电磁元件和下部液压元件两大部分组成。电磁元件就是力矩马达,由永久磁铁1、4,导磁体2,衔铁3,弹簧管5,以及绕在衔铁上的控制线圈组成。控制线圈有两组,根据需要可将它们串联、并联或差动联接,如图9.8 所示。液压元件是一个两级液压伺服阀,前置放大级是双喷嘴挡板式伺服阀,功率放大级是四边控制滑阀。阀芯9 通过力反馈杆8 的小球与衔铁挡板组件相连。
图9.8 双喷嘴挡板式电液伺服阀(力反馈式)
1、4—永久磁铁;2—导磁体;3—衔铁;5—弹簧管;6—挡板;7—喷嘴;8—力反馈杆;9—阀芯;10—固定节流口;11—精滤油器
图9.9 力反馈杆动作示意图
(a)当Δi=0 时 (b)当Δi>0 时
当输入力矩马达的差动电流Δi 为零时,衔铁由弹簧管支承在上、下导磁体之间的正中位置。此时,挡板6 也位于两喷嘴7 之间的正中位置,即伺服阀处于零位,液压源提供的恒压压力油ps 经精滤油器11、两固定节流口10 进入控制腔,并从喷嘴喷出,通过回油路流回油箱。由于挡板到两喷嘴的距离相同,两控制腔的压力相等,作用于阀芯左、右端面的压力也相等,阀芯在力反馈杆的约束之下处于中间位置,四边控制滑阀的各阀口封死,电液伺服阀无压力油输出。
若力矩马达有差动电流输入,视差动电流的极性(Δi>0 或Δi<0),衔铁将在电磁力矩作用下发生顺时针或逆时针的偏转。假设Δi>0 时衔铁顺时针偏转,如图9.9 所示,挡板随之偏转并向左喷嘴靠近。左控制腔压力升高,右控制腔压力降低,阀芯在压差作用下向右移动。这时的力反馈杆一方面要随挡板顺时针偏转而向左移动,另一方面又要随阀芯向右移动而迫使挡板向中间位置回复,结果使力反馈杆发生图示的弯曲变形。当作用于衔铁上的电磁力矩,与弹簧管和力反馈杆的弹性反力矩以及喷嘴的液流力形成的反力矩平衡时,衔铁处于一个新的平衡位置,同时,作用于阀芯的液压作用力与力反馈杆的变形弹性力也处于平衡,阀芯也处于一新的平衡位置。结果是阀芯向右移动了xv,阀口对应一相应的开启度,伺服阀输出端输出相应的流量qL。由于力矩马达的电磁力矩与输入的差动电流Δi 成正比,也可以证明,阀芯的位移量与力矩马达的电磁力矩成正比,因而阀芯的位移量与输入差动电流成正比,也就意味着伺服阀输出流量与输入差动电流成正比,而输出液流的方向取决于输入差动电流的极性。这样,输出流量与输入差动电流就对应起来了,满足了电液伺服阀的功能要求。
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