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液压伺服阀结构及工作原理

作者/出处: 网络 发布时间: 2019-06-11

液压伺服阀包括:滑阀式伺服阀、喷嘴挡板式伺服阀、射流管式伺服阀。

滑阀式伺服阀:采用动圈式力马达,结构简单,功率放大系数较大,滞环小和工作行程大;固定节流口尺寸大,不易被污物堵塞;主滑阀两端控制油压作用面积大,从而加大了驱动力,使滑阀不易卡死,工作可靠。

喷嘴挡板式伺服阀:该伺服阀,由于力反馈的存在,使得力矩马达在其零点附近工作,即衔铁偏转角θ很小,故线性度好。此外,改变反馈弹簧杆11的刚度,就能在相同输入电流时改变滑阀的位移。 该伺服阀结构紧凑,外形尺寸小,响应快。但喷嘴挡板的工作间隙较小,对油液的清洁度要求较高。

射流管式伺服阀:对油液的清洁度要求较低。缺点是零位泄漏量大;受油液粘度变化影响显著,低温特性差;力矩马达带动射流管,负载惯量大,响应速度低于喷嘴挡板阀。

一、滑阀式伺服阀

由永磁动圈式力马达、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。滑阀副的阀心(控制阀芯)直接与力马达的动圈骨架相连,(控制阀芯)在阀套内滑动。前置级的阀套又是功率级滑阀放大器的阀心。

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)阀心(控制阀芯)移动,其位移量与动圈电流成正比。前置级阀心(控制阀芯)若向右移动,则滑阀右腔控制口·面积增大,右腔控制压力降低;左侧控制口·面积减小,左腔控制压力升高。该压力差作用在功率级滑阀阀心(即前置级的阀套)的两端上,使功率级滑阀阀心(主滑阀)向右移动,也就是前置级滑阀的阀套(主滑阀)向右移动,逐渐减小右侧控制孔的面积,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孔的面积相等,功率级滑阀阀心(主滑阀)两端的压力相等。这种直接反馈的作用,使功率级滑阀阀心跟随前置级滑阀阀心运动,功率级滑阀阀心的位移与动圈输入电流大小成正比。

二、喷嘴挡板式伺服阀

图中上半部为衔铁式力马达,下半部为喷嘴挡板式和滑阀式液压放大器。衔铁与挡板和弹簧杆连接在一起,由固定在阀体上的弹簧管支承。弹簧杆下端为一球头,嵌放在滑阀的凹槽内,永久磁铁 和导磁体形成一个固定磁场。当线圈中没有电流通过时,衔铁和导磁体间的四个气隙中的磁通相等,且方向相同,衔铁与挡板都处于中间位置,因此滑阀没有油输出。当有控制电流流入线圈时,一组对角方向的气隙中的磁通增加,另一组对角方向的气隙中的磁通减小,于是衔铁在磁力作用下克服弹簧管的弹性反作用力而以弹簧管中的某一点为支点偏转θ角,并偏转到磁力所产生的转矩与弹簧管的弹性反作用力产生的反转矩平衡时为止。这时滑阀尚未移动,而挡板因随衔铁偏转而发生挠曲,改变了它与两个喷嘴之间的间隙,一个间隙减小,另一个间隙增大。

通入伺服阀的压力油经滤油器,两个对称的固定节流孔和左右喷嘴流出,通向回油。当挡板挠曲,喷嘴挡板的两个间隙不相等时,两喷嘴后侧的压力pa和pb就不相等,它们作用在滑阀的左右端面上,使滑阀向相应方向移动一段距离,压力油就通过滑阀上的一个阀口输向执行元件,由执行元件回来的油经滑阀上另一个阀口通向回油。滑阀移动时,弹簧杆下端球头跟着移动,在衔铁挡板组件上产生转矩,使衔铁向相应方向偏转,并使挡板在两喷嘴间的偏移量减少,这就是所谓力反馈。反馈作用的结果,是使滑阀两端的压差减小。当滑阀通过弹簧杆作用于挡板的力矩,喷嘴作用于挡板的力矩以及弹簧管反力矩之和等于力矩马达产生的电磁力矩时,滑阀不再移动,并一直使其阀口保持在这一开度上。通入线圈的控制电流越大,使衔铁偏转的转矩,弹簧杆的挠曲变形,滑阀两端的压差以及滑阀的偏移量就越大,伺服阀输出的流量也就越大。由于滑阀的位移,喷嘴与挡板之间的间隙,衔铁转角都依次和输入电流成正比,因此这种阀的输出流量也和输入电流成正比。输入电流反向时,输出流量也反向。

三、射流管式伺服阀

该阀采用衔铁式力矩马达带动射流管,两个接收孔直接和主阀两端面连接,控制主阀运动。主阀靠一个板簧定位,其位移与主阀两端压力差成比例。这种阀的最小通流尺寸(射流管口尺寸)比喷嘴挡板的工作间隙大4~10倍,故对油液的清洁度要求较低。缺点是零位泄漏量大;受油液粘度变化影响显著,低温特性差;力矩马达带动射流管,负载惯量大,响应速度低于喷嘴挡板阀。

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