电液伺服阀与比例阀

马达的线性范围比动铁式力矩马达宽。因此．动圈式力马达的工作行程大，而动铁式力矩马达的工作行程校

3)在同样的惯性下，动铁式力矩马达的输出力矩大，而动圈式力马达的输出力小。动铁式力矩马达因输出力矩大，支承弹簧刚度可以取得大，使衔铁组件的固有频率高，而力马达的弹簧刚度小，动圈组件的固有频率低。

4)减小工作气隙的长度可提高动圈式力马达和动铁式力矩马达的灵敏度。但动圈式力马达受动圈尺寸的限制，而动铁式力矩马达受静不稳定的限制。

5)在相同功率情况下，动圈式力马达比动铁式力矩马达体积大，但动圈式力马达的造价低。

5 3力反馈两级电液伺服阀（50分钟）（第十三次课）

用挂图说明力反馈两级电液伺服阀的结构原理，这是目前广泛应用的一种结构形式。其第—级液压放大器为双喷嘴挡板阀，由永磁动铁式力矩马达控制，第二级液压放大器为四通滑阀，阀芯位移通过反馈杆与衔铁挡板组件相连，构成滑阀位移力反馈回路。

5.3.1 工作原理

无控制电流时，衔铁由弹簧管支承在上、下导磁体的中间位置，挡板也处于两个喷嘴的中间位置，滑阀阀芯在反馈杆小球的约束下处于中位，阀无液压输出。当有差动控制电流输入时．在衔铁上产生逆时针方向的电磁力矩，使衔铁挡板组件绕弹簧转动中心逆时针方向偏转，弹簧管和反馈杆产生变形，挡板偏离中位。这时，喷嘴挡板阀右间隙减小而左间隙增大，引起滑阀左腔控制压力增大，右腔控制压力减小，推动滑阀阀芯左移。同时带动反馈杆端部小球左移，使反馈杆进一步变形。当反馈杆和弹簧管变形产生的反力矩与电磁力矩相平衡时，衔铁挡板组件便处于一个平衡位旨。在反馈杆端部左移进一步变形时，使挡板的偏移减小，趋于中位。这使左腔控制压力又降低，右腔控制压力增高，当阀芯两端的液压力与反馈杆变形对阀芯产生的反作用力以及滑阎的液动力相平衡时，阀芯停止运动，其位移与控制电流成比例。在负载压差—定时，阀的输出流量也与控制电流成比例。所以这是一种流量控制伺服阀。

5.3.2 基本方程与方框图

5.3.2.1力矩马达的运动方程

包括基本电压方程，衔铁和挡板组件的运动方程，挡板位移于转角之间的关系，喷嘴挡板至滑阀的传递函数，阀控液压缸的传递函数，以及作用在挡板上的压力反馈方程，根据这些方程可以画出电液伺服阀的方框图。

5.3.3 力反馈伺服阀的稳定性分析

5.3.3.1力反馈回路的稳定性分析

给出稳定性条件

5.3.3.2压力反馈回路的稳定性分析

给出稳定性条件

5.3.4 力反馈伺服阀的传递函数

给出的传递函数是一个惯性加振荡的环节，重点介绍近似的传递函数：在大多数电液伺服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。为了简化系统的动态持性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可用二阶振荡环节表示。如果伺服阀二阶环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远大于动力元件的固有频率，伺服阀可看成比例环节。

5.3.5 力反馈伺服阀的频宽

给出计算力反馈伺服阀的频宽的表达式

5.3.6 力反馈伺服阀的静态特性

稳态时，伺服阀的阀芯位移正比于输入电流，伺服阀的流量可用滑阀的流量公式表示，只不过用电流代替了阀芯位移值。

5.3.7 力反馈伺服阀的设计计算

给出一个实例设计力反馈两级电液伺服阀。

5 4直接反馈两级滑阀式电液伺服阀

5.4.1 结构及工作原理

用挂图说明其工作原理。

5.4.2 动圈式两级电液伺服阀的方框图

根据控制线圈的电压平衡方程和线圈组件的力的平衡方程，前置级滑阀的开口量和阀控缸的方程，可以得到直接位置反馈滑阀式伺服阀的方框图。

5.4.3 动圈式两级电液伺服阀的传递函数

通过对方框图的简化可得到其传递函数。该阀由动圈式力马达和两级滑阀式液压放大器组成。前置级是带两个固定节流孔的四通阀(双边滑阎)，功率级是零开口四边滑阀。功率级阀芯也是前置级的阀套，构成直接位得反馈。

5.5 其它型式的电液伺服阀简介（50分钟）（第十四次课）

5.5.1 E> 弹簧对中式两级电液伺服阀

弹簧对中式伺服阀是早期伺服阀的结构型式，它的第—级是双喷喷挡板阀，第二级是滑阀，阀芯两端各有一根对中弹簧。当控制电流输入时，阀芯在对中弹簧作用下处于中位。当有控制电流输入时，对中弹簧力与喷嘴挡板阀输出的液压力相平衡，使阀芯取得一个相应的位移，输出相应的流量。

这种伺服阀属于开环控制、其性能受温度、压力及阀内部结构参数变化的影响较大；衔铁及挡板的位移都较大．对力矩马达的线件要求较高；对中弹簧要求体积孝刚度大、抗疲劳