《第五章电液伺服阀.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章电液伺服阀.ppt（22页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第五章 电液伺服阀,5.1. 构造及类型 5.2. 力矩马达式伺服阀分析,5.1. 构造与类型,5.1.1电液伺服阀作用： 信号转换元件：电信号机械信号（机-电接口） 功率放大元件：信号功率（毫瓦-瓦级）驱动功率（千瓦-数百千瓦级）,1-永磁铁 2-下导磁体 3-衔铁 4-线圈 5-弹簧管 6-上导磁体 7 喷嘴 8-滑阀 9-固定节流孔,5.1. 构造与类型,5.1.2构造 电-机械转换器（力马达、力矩马达） 电流电磁力（力矩）机械位移（角位移） 液压功率放大器（液压阀） 前置放大：双喷嘴挡板阀，正开口四边滑阀，喷管阀 功率放大：零开口四边滑阀 反馈装置（放大级间反馈）,1-永磁铁 2-下导
2、磁体 3-衔铁 4-线圈 5-弹簧管 6-上导磁体 7 喷嘴 8-滑阀 9-固定节流孔,1-永磁铁 2-调整螺钉 3平衡弹簧 4-动圈,5.1. 构造与类型,力马达与力矩马达 动圈式力马达 载流体在磁场中受力的原理 输出力：F=DNBgI=KfI 输入电流I=150300mA，F=35N 最大位移(13)mm，频响100Hz 式中：D-线圈直径，N-线圈匝数 Bg-磁感强度，Kf-电磁力系数,1-永磁铁 2-下导磁体 3-衔铁 4-线圈 5-弹簧管 6-上导磁体 7 喷嘴 8-滑阀 9-固定节流孔,5.1. 构造与类型,动铁式力矩马达 衔铁在磁场中受力的原理 输入电流I=1030mA 输出力矩
3、T=0.020.06Nm 输出角位移0.25mm 或10-4rad 频响2001000Hz,5.1. 构造与类型,5.1.3 类型 (1). 动圈力马达伺服阀 构造 机-电转换的动圈式力马达 两级滑阀放大 前置级正开口滑阀 功率级零开口四边滑阀 位置反馈 DY系列，工业用,5.1. 构造与类型,(2). 力矩马达式双喷嘴挡板电液伺服阀 构造 动铁式力矩马达 前置级：双喷嘴挡板阀 功率级：零开口四边滑阀 位置（力）反馈。 QDY系列（MooG）系列 工程用,1-永磁铁 2-下导磁体 3-衔铁 4-线圈 5-弹簧管 6-上导磁体 7 喷嘴 8-滑阀 9-固定节流孔,5.2.力矩马达式伺服阀分析,5
4、.2.1力矩马达分析 （1）电磁力矩： （2）电磁力：,式中：,气隙中的磁通,空气的磁导率，H/m,气隙的面积，,5.2.力矩马达式伺服阀分析,因此就有：,设计时保证了,所以就有：,（3）等效磁路的磁动势（柯希霍夫第2定律）,5.2.力矩马达式伺服阀分析,于是就有：,线圈的磁动势,磁铁在气隙中的磁通,衔铁中位时气隙磁阻，,线圈电流产生的磁通,线圈匝数,5.2.力矩马达式伺服阀分析,g衔铁中位时气隙长度，,x衔铁在气隙中的偏转量,带入相关参数整理后得：,因为,并且,5.2.力矩马达式伺服阀分析,磁弹簧系数,力矩马达电磁力矩方程,5.2.力矩马达式电液伺服阀分析,5.2.2. 喷嘴挡板阀分析,（1
5、）. 挡板组件的力矩方程,挡板组件的粘性阻尼系数,弹簧管的刚度系数,即挡板刚度等于磁弹簧刚度。,（1）,5.2.力矩马达式电液伺服阀分析,（2）挡板角位移与挡板线位移之间的关系,拉斯变换后得:,（3）挡板线位移与滑阀位移之间的关系,拉斯变换整理后得：,（3）,滑阀的阀芯截面积，m2 ，,滑阀阀芯位移，m,由上3式可得以滑阀位移为输出，马达线圈电流为输入的方框图,（2）,5.2.力矩马达式电液伺服阀分析,化简后得：,无阻尼自然频率,阻尼比,5.2.力矩马达式电液伺服阀分析,电液伺服阀是固有频率很高，当其频宽与动力元件液压频率相近时，可近似地看成一个二阶振荡环节 当其频率的被控对象的35倍时，电液
6、伺服阀可近似地看成为一阶惯性环节：,其传递函数就是：,如果伺服阀的固有频率是被控对象频率的（5-10）倍，可近似地看成为一个比例环节，传递函数就变成：,5.2.力矩马达式电液伺服阀分析,5.2.3 伺服阀线圈电路分析 （1） 伺服阀的线圈连接方式,（a）,（b）,（c）,（d）,a）单线圈：用于力马达，其中rp为放大器内阻 b）双线圈串联：相对单线圈匝数加倍，电阻加倍，电流减半 c）双线圈并联：电阻减半，电流加倍，工作可靠，一只线圈损坏仍能工作 d）双线圈差动连接：电路对称，温度和电源波动影响可互补，控制灵敏度高 都要接入颤振（Dither）信号，以便消除阀芯的静摩擦影响,5.2.力矩马达式电
7、液伺服阀分析,对颤振信号的要求： 正弦波形 振幅是阀芯最大位移的(0.5-1)% 频率是指令信号的24倍,（2） 双线圈差动联接的电路分析,采用单端输入，双端输出的推挽直流放大器 Ebb用于线圈产生空载电流I0的稳压电源 A）. 当输入信号eg=0时，放大器的输出电压e1=e2=0 ，所以,两线圈电流大小相等，方向相反，所产生的磁通抵消，衔铁不 偏转，阀对外无输出，仅颤振信号使阀芯在原位附近高频振荡,5.2.力矩马达式电液伺服阀分析,两线圈电流不同，磁通不同，必引起与电流成正比的衔铁偏转,差动连接灵敏度高 如果I0=0.5Icmax=imax 当eg=egmax时I1=2imax，I2=0 当
8、eg=-egmax时I1=0，I2=2imax 其中：I0 空载电流（稳压电源） Ic 线圈的控制电流 i 信号电流（信号电压产生）,线圈的实际控制电流：,Ke放大器单边的增益,Ku放大器的总增益,是信号电流的2倍,5.2.力矩马达式电液伺服阀分析,C). 线圈电压平衡方程：,线圈1：,线圈2：,放大器内阻，,公用边阻抗，,穿过衔铁的总磁通,线圈匝数,5.2.力矩马达式电液伺服阀分析,于是,代入式整理后得：,式中：,线圈自感系数，,反电动势常数,对上式拉斯变换的：,式中：L=2Lc（总电感），E=2Kb（反电动势常数） 以放大器信号电压eg为输入，滑阀位移xv为输出的电液伺服阀方框图：,D). 磁路分析,磁路分析知道：,电感 电压,电阻 电压,反电 动势,5.2.力矩马达式电液伺服阀分析,喷嘴挡板式电液伺服阀方框图,喷嘴挡板式电液伺服阀,