【正文】 可以分為帶內(nèi)部反饋閉環(huán)和不帶內(nèi)部反饋閉環(huán)兩種類型。其中，帶內(nèi)部反饋閉環(huán)的比例方向閥又有位移一電反饋、位移力反饋和直接位置反饋等形式。 ③ 根據(jù)閥 芯 的結(jié)構(gòu)形式，比例方向閥可分為滑閥式 (滑閥結(jié)構(gòu) )和插裝式。 ④ 按照閥內(nèi)液壓功率放大的級(jí)數(shù)．比例方向閥可以分為單級(jí)閥、二級(jí)閥、 三 級(jí)閥。 (2)結(jié)構(gòu)原理 ① 直動(dòng)式比例方向閥 直動(dòng)式比例方向節(jié)流閥有行程控制型 (普通型 )和位置調(diào)節(jié)型等種類。 圖 5459為行程控制型直動(dòng)式比例方向常流閥的結(jié)構(gòu)例。該閥采用正遮蓋的四邊滑閥結(jié)構(gòu)，工作時(shí)只能一個(gè)比例電磁鐵 (A或 B)通電，不帶位移傳感器，無電反饋?zhàn)饔谩? 三種不同閥 芯 構(gòu)成不同功能比例方向節(jié)流閥的圖形符號(hào)例 帶位置調(diào)節(jié) (位移電反饋 )型比例電磁鐵的直動(dòng)式比例方向閥結(jié)構(gòu) 美國派克公司產(chǎn)的直動(dòng)式 比例方向閥的結(jié)構(gòu) ② 先導(dǎo)式比例方向閥 高壓大流量時(shí)，為獲得足夠的驅(qū)動(dòng)主閥芯的力和降低流動(dòng)阻力，常采用先導(dǎo)式 (二 級(jí)或多級(jí) )的比例方向閥，先導(dǎo)級(jí)采用直動(dòng)式比例方向閥，為主級(jí) (功率級(jí) )提供足夠的液壓驅(qū)動(dòng)力。 先導(dǎo)級(jí)和主級(jí)之間有不帶反饋和帶反饋控制兩大類。不帶反饋的為位置開環(huán)控制系統(tǒng)，不檢測(cè)主閥芯的位移和輸出參數(shù)并無反饋動(dòng)作。先導(dǎo)級(jí)輸出壓力驅(qū)動(dòng)主閥芯并與主閥芯另端的彈簧力相比較。主閥芯上的彈簧是力一位移轉(zhuǎn)換元件，主閥芯位移 (閥口開度 )與先導(dǎo)級(jí)輸出的壓力成比例。因此先導(dǎo)級(jí)采用比例減壓閥或比例溢流閥的較多，最終實(shí)現(xiàn)主級(jí)閥口開度與輸入電信號(hào)之間的比例關(guān)系。 A．減壓型先導(dǎo)級(jí)的兩級(jí)比例方向閥 如圖 5 4 6 3所示，先導(dǎo)閥為雙向比例減壓閥。 B．位移一電反饋比例方向閥 如圖 5464所示。它由先導(dǎo)級(jí)、減壓級(jí)和主級(jí)構(gòu)成。主級(jí)上帶位移傳感器，構(gòu)成主閥芯的位移一電反饋。 這種比例方向節(jié)流閥與上述的位移一電反饋比例方向流量閥相比較，除了在主閥芯上采用位移一電反饋之外，在先導(dǎo)級(jí)上也裝上位移傳感器。構(gòu)成先導(dǎo)級(jí)和主級(jí)雙級(jí)位移一電反饋。 圖 5—4 6 5為美國 Vickers公司 KHDG5V型雙級(jí)位移電反饋比例方向節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理圖例，圖 5466為對(duì)應(yīng)的圖形符號(hào)。 比例方向流量閥 如果在比例方向節(jié)流閥上串聯(lián)一個(gè)定壓差型減壓閥 (壓力補(bǔ)償器 )，對(duì)節(jié)流口的前后壓差進(jìn)行壓力補(bǔ)償，使閥口前后壓差為一常數(shù)，從而使流過的流量只取決于閥口開度。 圖 5—46 7為壓力補(bǔ)償比例方向流量閥用于控制液壓缸工作的例子。 比例方向流量閥 除了用定搓差減壓閥作壓力補(bǔ)償器外，還可用圖 5468所示的定差溢流閥作壓力補(bǔ)償器，并聯(lián)在比例方向節(jié)流閥的進(jìn)油路上的方式也有梭閥式和附加負(fù)載壓力引出門 c c2兩種方式。這種并聯(lián)定差溢流閥的壓力補(bǔ)償方式也叫旁通式，可將來自泵的多余流量溢回油箱，因而系統(tǒng)效率比定差減壓閥型的高。 F．先導(dǎo)級(jí)為位移力反饋型的 比例方向流量閥 如圖 5—469所示，它的結(jié)構(gòu)原理與位移一力反饋伺服閥相同，先導(dǎo)級(jí)由左右兩個(gè)單邊滑閥控制式的比例閥組成，主級(jí)為四邊滑閥式結(jié)構(gòu)，彈簧對(duì)中，主閥芯的位移通過反饋桿變成力并通過頂部的球頭反饋給先導(dǎo)閥的閥芯，與比例電磁鐵的電磁力相平衡，構(gòu)成一個(gè)力反饋閉環(huán)控制。 日本大京公司的 KL型比例方向流量閥也屬于這種先導(dǎo)式比例方向流量閥。其先導(dǎo)閥是一種雙比例電磁鐵的比例減壓閥。圖 5—470為其結(jié)構(gòu)原理圖，圖 I5一 471為其先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)原理圖。 6 比例復(fù)合閥 單參數(shù) (如壓力或流量 )比例閥互相組合，便可構(gòu)成多參數(shù)的比例控制閥，通稱比例復(fù)合閥。其實(shí)上述的比例方向流量閥可以對(duì)方向和流量兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行控制．所以便是比例復(fù)合閥。不同的組合方式可以構(gòu)成多種形式的比例復(fù)合閥。 (1)EFBG型比例壓力流量 (PQ)閥 日本油研公司產(chǎn)的 EFBG型比例壓力流量閥 (PQ閥 )由比例先導(dǎo)式溢流閥 +比例節(jié)流閥組合而成。其工作原理如圖 5—472所示： EFBG一 06型比例壓力流量閥的 立體分解圖 1 簡介 伺服閥通過改變輸入信號(hào)，連續(xù)、成比例控制液壓系統(tǒng)的流量或壓力。電液伺服閥輸入信號(hào)功率很小 (通常僅有幾十毫瓦 )，功率放大系數(shù)高，能夠?qū)敵隽髁亢蛪毫M(jìn)行連續(xù)雙向控制。其突出特點(diǎn)是：體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、直線性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、死區(qū)小、精度高，符合高精度伺服控制系統(tǒng)的要求。電液伺服閥是現(xiàn)代電液控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它能用于位置控制、速度控制、加速度控制、力控制等各方面。因此，伺服閥在各種工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到了越來越多的應(yīng)用。 一、工作原理及組成 1．基本組成與控制機(jī)理 電液伺服閥是一種自動(dòng)控制閥，它既是電液轉(zhuǎn)換組件，又是功率放大組件，其功用是將小功率的模擬量電信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為隨電信號(hào)大小和極性變化、且快速響應(yīng)的大功率液壓能 [流量 (或 )和壓力 ]輸出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓執(zhí)行器位移 (或轉(zhuǎn)速 )、速度 (或角速度 )、加速度 (或角加速度 )和力 (或轉(zhuǎn)矩 )的控制。電液伺服閥通常是由電氣～機(jī)械轉(zhuǎn)換器、液壓放大器 (先導(dǎo)級(jí)閥和功率級(jí)主閥 )和檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)組成 (見圖 2—1)。 電液伺服閥的分類 2 電一機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置 電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換器包括電流一力轉(zhuǎn)換和力一位移轉(zhuǎn)換兩個(gè)功能。 典型的電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換器為力馬達(dá)或力矩馬達(dá)。力馬達(dá)是一種直線運(yùn)動(dòng)電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換器，而力矩馬達(dá)則是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換器。力馬達(dá)和力矩馬達(dá)的功用是將輸入的控制電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為與電流成比例的輸出力或力矩，再經(jīng)彈性組件 (彈簧管、彈簧片等 )轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)級(jí)閥運(yùn)動(dòng)的直線位移或轉(zhuǎn)角，使先導(dǎo)級(jí)閥定位、回零。通常力馬達(dá)的輸入電流為150～ 300mA，輸出力為 3～ 5N。力矩馬達(dá)的輸入電流為 10～ 30mA，輸出力矩為 ～ m。 伺服閥中所用的電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換器有動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式兩種結(jié)構(gòu)。 (1)動(dòng)圈式電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換器 動(dòng)圈式電氣～機(jī)械轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的部分是線圈組成的控制繞組，故稱為“動(dòng)圈式”。輸人電流信號(hào)后，產(chǎn)生相應(yīng)大小和方向的力信號(hào)，再通過反饋彈簧 (復(fù)位彈簧 )轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的位移量輸出，故簡稱為動(dòng)圈式“力馬達(dá)” (平動(dòng)式 )或“力矩馬達(dá)” (轉(zhuǎn)動(dòng)式 )。動(dòng)圈式力馬達(dá)和力矩馬達(dá)的工作原理是位于磁場(chǎng)中的載流導(dǎo)體 (即動(dòng)圈 )受力作用。 動(dòng)圈式力馬達(dá)結(jié)構(gòu)原理如圖 2—2所示 (2)動(dòng)鐵式力矩馬達(dá) 動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)輸人為電信號(hào)，輸出為力矩。圖 2—4所示為動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)的結(jié)構(gòu)原理圖。 它由左右兩塊永久磁鐵、上下兩塊導(dǎo)磁體 1及 帶扭軸 (彈簧管 )6的銜鐵 5及套在線圈上的兩個(gè)控制線圈 3組成，銜鐵懸掛在彈簧管上，可以繞彈簧管在 4個(gè)氣隙中擺動(dòng)。 3 伺服閥的結(jié)構(gòu)原理 (1)前置級(jí) ①噴嘴擋板式 噴嘴擋板式閥的結(jié)構(gòu)原理如圖 5390所示，分單噴嘴和雙噴嘴兩種形式。噴嘴擋板閥主要由噴嘴、擋板與固定節(jié)流口等組成。其工作原理是：當(dāng)泵來的壓力油 ps經(jīng)固定節(jié)流后壓力降為 pn，然后一路經(jīng)噴嘴擋板之間的間隙 x流出(壓力降為 pd)，一路從輸出口輸出，通往執(zhí)行元件。改變噴嘴與擋板之間的間隙工的大小，可改變輸出口壓力 (流量 )大小，從而控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向和距離。單噴嘴擋板閥是三通閥，只能用來控制差動(dòng)缸 『 圖 5—390(a)]。 雙噴嘴擋板閥 [圖 5390(b)]是由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的單噴嘴擋板閥組合而成，按壓力差動(dòng)原理工作的。在擋板 1偏離零位時(shí)，一個(gè)噴嘴腔的壓力升高 (如 p1)，另一個(gè)噴嘴腔的壓力降低 (如 p2)，形成輸出壓力差△ p=p1—p2，而使執(zhí)行元件工作。 噴嘴擋板閥的優(yōu)點(diǎn) 雙噴嘴擋塊閥為四 (五 )通閥，因此可以用來控制雙作用液壓缸。單噴嘴擋板閥對(duì)缸的控制見圖 5—391。 噴嘴擋板閥結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價(jià)格低，運(yùn)動(dòng)部件 (擋板 )慣性小，無摩擦，所需驅(qū)動(dòng)力小，靈敏度高。但泄漏損失大，負(fù)載剛性差，輸出流量小，只能用在小功率系統(tǒng)中。由于它特別適應(yīng)于小信號(hào)工作，所以，當(dāng)前普遍將其用作兩級(jí)電液伺服閥的前置放大級(jí)。 ②射流管式 如圖 5392所示，它由射流管 接受器 2組成。射流管 3由樞軸 4支承，并可繞樞軸擺動(dòng)。壓力油 p。通過樞軸引入射流管，從射流管射出的射流沖到接收器 2的兩個(gè)接收孔 a、 b上， a、 b分別與液壓缸的兩腔相連。噴射流的動(dòng)能被接收孔接收后，又將其動(dòng)量轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，使液壓缸能產(chǎn)生向 左或向右的運(yùn)動(dòng)。 射流管式閥分類和特點(diǎn) 射流管閥有濕式和干式兩種。濕式閥射流管浸在油中，射流也在油中，可避免空氣進(jìn)入液壓缸，同時(shí)也可增加射流管本身的阻尼作用，從而可得到較好的特性，而干式射流管閥的射流經(jīng)過空氣后才進(jìn)入接收孔，性能不如濕式。 射流管閥由于射流噴嘴與接收器間有一段距離，不易堵塞，抗污染力強(qiáng)，從而提高了工作可靠性。所需操作力小，有失效對(duì)中能力。缺點(diǎn)是加工調(diào)試?yán)щy，運(yùn)動(dòng)件 (射流管 )慣量較大，剛性較低，易振動(dòng)。 它的單級(jí)功率比噴嘴擋板式高，可直接用于小功率伺服系統(tǒng)中，也可用作兩級(jí)伺服閥的前置放大級(jí)。 ③偏轉(zhuǎn)板射流式 (偏導(dǎo)桿射流式 ) 如圖 5—393所示，其工作原理與上述射流管式基本類似，而結(jié)構(gòu)上有差異：射流盤件取代了上述的射流管，偏轉(zhuǎn)板的移動(dòng)代替了上述射流管的擺動(dòng)來決定流人接收孔 a、 b的油液壓力大小。 (2)功率級(jí) (主閥 ) ①滑閥式 伺服閥的功率級(jí)主閥都為滑閥式，當(dāng)然滑閥式也可作為放大級(jí)用于三級(jí)伺服閥的前置級(jí)中。 滑閥式具有壓力增益和流量增益高、內(nèi)泄漏量小的優(yōu)點(diǎn)，這是它為何用于伺服閥功率級(jí)的原因。缺點(diǎn)是需要有較大的拖動(dòng)力，即需要前置放大級(jí)的拖動(dòng)。 滑閥上的控制邊數(shù)有單邊、雙邊和四邊滑閥的控制方式。如圖所示 滑閥式伺服閥的開口 滑閥式伺服閥的零位開口 (預(yù)開口 )有負(fù)開口、零開口和正開口三種預(yù)開口形式。如圖 5—395所示，正開口的閥，閥芯上凸肩寬度 t小于閥套 (或閥體 )沉割槽的寬度 h；零開口的閥，閥芯上凸肩寬度 t等于閥套沉割槽的寬度 h；負(fù)開口則是 th正開口的滑閥線性較好，靈敏度高，但剛性和穩(wěn)定性較低，且在中立位置時(shí)，內(nèi)泄漏量大；負(fù)開口的閥存在死區(qū)和不靈敏區(qū)，但其剛性和穩(wěn)定性最好；零開口的閥，其特性雖是非線性的，但其綜合控制性能是最好的，但要做到絕對(duì)零開口加工困難。一般為了提高靈敏度和降低加工難度，常采用 1～ 3181。m的正遮蓋量 (負(fù)開口 )。 ②轉(zhuǎn)閥式 轉(zhuǎn)閥式一般作單級(jí)主級(jí)伺服閥用，而不作前置級(jí)用。如圖 5—396所示，轉(zhuǎn)閥式伺服閥由十字形閥芯和閥體 2等組成。閥芯一般由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)將輸入的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移，閥套 2與所控液壓馬達(dá)的輸出軸之間用聯(lián)軸器連接。十字形閥芯與閥套上對(duì)應(yīng)的四孔形成八條控制邊，它的上半部或下半部都相當(dāng)于一個(gè)四邊控制式滑閥。 4 伺服閥的結(jié)構(gòu)例 伺服閥是低能量電氣信號(hào) (輸入 )與高水平液壓功率 (輸出 )之間的一種接口，伺服閥是電氣操作比例輸出的方向、流量和 (或 )壓力控制閥，與通斷式的電磁閥或電液閥不同。該閥芯的位置與所加電氣信號(hào)成比例，于是能控制油液的流量和流動(dòng)方向。 單級(jí)伺服閥無先導(dǎo)級(jí)，由電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器和一級(jí)閥所組成，適合對(duì)小流量系統(tǒng)的控制，在結(jié)構(gòu)形式上以動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)和動(dòng)圈式力矩馬達(dá)型為比較常見；而雙級(jí)伺服閥以噴嘴擋板式比較常見。 (1)單級(jí)伺服閥 ①動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)型 如圖5—397所示，這種伺服閥在線圈 2通電后銜鐵 1產(chǎn)生略微轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連接桿 4直接推動(dòng)閥芯 7移動(dòng)并定位，扭力彈簧 3作力矩反饋。這種伺服閥結(jié)構(gòu)簡單，但由于力矩馬達(dá)功率一般較小，擺動(dòng)角度小，定位剛度也差，因而一般只適用于中低壓 (7MPa以下 )、小流量和負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。 ②動(dòng)圈式力矩馬達(dá)型 如圖 5398所示，永磁鐵產(chǎn)生一磁場(chǎng)，動(dòng)圈通電后在該磁場(chǎng)中產(chǎn)生力，驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，閥芯承力彈簧作力反饋。閥芯右端設(shè)置的位移傳感器，可提供控制所需的補(bǔ)償信號(hào)。 (2)兩級(jí)和三級(jí)伺服閥 單級(jí)伺服閥用于流量較小的場(chǎng)合，流量較大、功率也較大時(shí)，要使用兩級(jí)和三級(jí)伺服閥。兩級(jí)伺服閥由電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器、先導(dǎo)閥 (放大級(jí) )和主閥 (功率級(jí) )三部分構(gòu)成，三級(jí)伺服閥有兩個(gè)放大級(jí)。 先導(dǎo)閥采用得最多的為噴嘴擋板式，也有采用力矩馬達(dá) +滑閥式的結(jié)構(gòu)；主閥多采用滑 閥式。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上按反饋方式分有：位置反饋、負(fù)載流量反饋和負(fù)載壓力反饋等。 ①位置反饋式