电液伺服阀的使用

电液伺服阀的使用

主讲人：王学星研究员

电液伺服阀是电气一液压伺服系统中关键的精密控制元件，价格昂贵，所以伺服阀的选择，应用要谨慎，保养要特别仔细。本文介绍电液伺服阀选择、使用和保养的一些基本方法。

主要内容

一、电液伺服阀的选用二、通用型伺服阀的介绍三、伺服阀规格的选择四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响五、电液伺服阀使用维护说明六、伺服阀的故障、原因及排除

一、电液伺服阀的选用

电液伺服阀是电气一液压伺服系统中关键的精密控制元件，选用时主要考虑以下因素： • A ：可靠性第一 • B ：满足工作条件 • C ：价格合理 • D ：工作液、油源 • E ：电气性能和放大器 • F ：安装结构、重量、外型尺寸

一、电液伺服阀的选用

伺服阀的选用方式：• A ：按精度要求选用 • B ：按用途选用 • C ：按控制形式选用

一、电液伺服阀的选用• 按控制形式选用 ① 位置伺服系统

一、电液伺服阀的选用② 压力或力控制伺服系统

一、电液伺服阀的选用③ 速度控制伺服系统

二、通用型伺服阀的介绍 1 、双喷嘴挡板力反馈电液流量伺服阀

二、通用型伺服阀的介绍 2 、射流管式力反馈电液流量伺服阀

二、通用型伺服阀的介绍 3 、动圈式（或动铁式）电液流量伺服阀

二、通用型伺服阀的介绍 4 、直接驱动单级伺服阀（ DDV ）

二、通用型伺服阀的介绍 5 、偏导射流式电液伺服阀

二、通用型伺服阀的介绍 6 、射流管式电液压力伺服阀

二、通用型伺服阀的介绍

• 双喷挡阀、射流管阀和偏导射流式阀都是力反馈型伺服阀，线性度好，性能稳定，抗干扰能力强，零漂小。

• 双喷挡阀的档板与喷嘴间隙小，易被污物卡住。• 射流管阀喷嘴为最小流通面积处，过流面积大，

不易堵塞，抗污染性好。 • 射流管阀具有“失效对中能力”。


• 射流管阀动态性能稍低于喷挡阀。• 原因一：同规格阀，射流管阀阀芯直径＞喷挡阀• 原因二：射流管喷嘴直径大小（内泄）事实上：• 射流管阀相频宽可超过 100Hz ，高的达 200Hz 。• 射流放大器压力效率和容积效率高，分辨率比双

喷挡阀高得多。• 低压工作性能优良（ 0.5MPa ）。


• 动圈式伺服阀：直接反馈式伺服阀。• 结构简单，造价低，外部可调整零位。• 动态比较低，廉价的工业伺服阀。• 双滑阀结构摩擦力较大，分辨率和滞环较差，使

用中要加颤振信号。• 对油液清洁度较敏感。


• DDV 阀：一级电反馈脉宽调制阀，力马达直接驱动阀芯，动态特性与供油压力没有直接关系 ,

低压工作性能比较好。• 两个问题：① 大流量输出时控制电流可达 1.4A 或更大。② 力马达输出力较电磁铁大，但比有液压前置级的

两级阀还是小很多。

二、通用型伺服阀的介绍M公司认为射流管先导级工作特点：a) 流量接受效率高，能耗低。b) 具有很高的无阻尼自然频率（ 500Hz ）。c) 性能可靠。压力效率高，阀芯驱动力大，阀芯的

位置重复精度好。d) 最低先导级控制压力 2.5MPa ，可用于低压系统。e) 先导级过滤器的寿命几乎是无限的。f) 由于阀的频率响应改善，功率级滑阀的增益得到了提高，因此阀具有优异的静、动态性能。


我们认为：• 射流放大器没有双喷挡放大器的压力负反馈，是它

性能优良的重要原因，这是偏导射流并不具备的或不完全具备的。

• 射流先导级（力矩马达）动态高达 700～ 800Hz 。• 射流放大器能在 0.5MPa 条件推动阀芯正常工作。• 先导级流量利用率可达先导级总流量的 90% ，几乎是喷挡阀的两倍。

三、伺服阀规格的选择 1. 首先估计所需的作用力的大小，再来决定油缸的

作用面积：满足以最大速度推拉负载的力 FG 。如果系统还可能有不确定的力，那么我们最好将 FG

力放大 20%～ 40% ，具体计算如下：

面积 A ： A=

P 为供油压力。s

g

p

F2.1

三、伺服阀规格的选择

2.确定负载流量 Q ，负载运动的最大速度为 V

Q =A·V

同时知道负载压力 PL ：

决定伺服阀供油压力 P ：

GL

FP

A

SL PP3

2 LS PP

2

3

LL

L L

S


3. 确定伺服阀的流量规格：

注意：为补偿一些未知因素，建议额定流量选择要大 10% 。

NN L

S L

PQ Q

P P


4. 动态指标的确定开环系统：伺服阀频宽大于 3~4Hz

闭环系统：计算系统的负载谐振频率，选相频大于该频率 3倍的伺服阀。负载谐振频率计算如下：

mV

Af

t

eN

24

2

1


• 要求流量大、频率又较高时，可选用电反馈阀。（三级电反馈伺服阀）

电反馈阀机械反馈阀滞环： < 0.3%　　　　　　　　　 < 3%

分辨率： < 0.1% < 0.5%

线性度等指标比力反馈阀好，但温度零漂较大，目前价格较贵。

四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响

流量增益曲线压力增益曲线


主要静态性能指标：线性度，对称性，滞环，零位区域特性，分辨率，压力增益、内泄


• 线性度和对称度：影响伺服系统的精度，对速度控制系统影响最直接、最大。

• 零位区域特性：对位置控制精度影响较大。• 分辨率：精度要求较高的系统对分辨率要求高，另一种办法就是添加颤振信号。

• 压力增益：位置控制系统要求压力增益尽可能高，提高系统刚性；力控制系统要求增益平坦点，便于力控系统的调节。


• 为了系统的稳定，系统的前置增益，要求其

• 较高的伺服阀频宽可以保证系统增益足够大，这样系统精度、快速性和稳定性能得到保证。

2P hp hpK


对伺服放大器的要求： • 具有深度电流负反馈的放大器 • 放大器要带有限流功能 • 输出调零电位器 • 有时还带有颤振信号发生电路

• 输出端不要有过大的旁路电容或泄漏电容


放大器的功率级输出的一般原理图


放大器放大倍数的确定 ① 上限的确定系统的前向通道增益 Kv ：

2 h hKv W

/d FKv K Ksv K Av

2 hhW AvKd

Ksv KF


• 放大倍数下限：由系统精度确定

Kd 要足够大，让 e 满足精度要求。

1 2

d F

I Ie

K K

五、电液伺服阀使用维护说明

1. 液压系统污染度要求① 安装伺服阀的液压系统必须进行彻底清洗。② 伺服阀进油口前必须配置公称过滤精度不低于 10

的滤油器 ③ 使用射流管电液伺服阀的液压系统油液推荐清洁

度等级为：• 长寿命使用时应达到 -/16/13 级（ NAS 7 级）• 一般使用最差不劣于 -/19/15 级（相当于 NAS10

级）。


2. 安装要求① 安装座表面粗糙度值应小于 Ra1.6 ，表面不平

度不大于 0.025mm 。② 不允许用磁性材料制造安装座，周围不允许有

明显的磁场干扰。③ 安装工作环境应保持清洁，清洁时应使用无绒布或专用纸张。

④ 进口油和回油口不要接错。⑤ 检查底面各油口的密封圈是否齐全。


2. 安装要求⑥ 每个线圈的最大电流不要超过 2倍额定电流 ⑦ 油箱应密封，并尽量选用不锈钢板材。油箱上

应装有加油及空气过滤用滤清器。⑧ 禁止使用麻线、胶粘剂和密封带作为密封材料。⑨ 伺服阀的冲洗板应在安装前拆下，并保存起来，

以备将来维修时使用。


2. 安装要求

⑩ 对于长期工作的液压系统，应选较大容量的滤油器。

⑾ 动圈式伺服阀使用中要加颤振信号，有些还要求泄油直接回油箱，伺服阀还必须垂直安装。

⑿ 双喷挡伺服阀要求先通油后给电信号。


3. 维修保护① 定期检查工作液的污染度。② 建立新油是“脏油”的概念，注入新油前应彻底清洗油箱，清洗 24 小时以上

③ 不得擅自分解伺服阀④ 定期返回生产单位清洗、调整 ⑤ 油质保持相对较好的油源，可较长时间不换油


3. 维修保护⑥ 切忌让铁磁物质长期与马达壳体相接触 ⑦ 除非外部有机械调零装置，否则不要自己擅拆

伺服阀去调零。 ⑧ 最好接受厂方的指导更换伺服阀滤器

⑨ 伺服阀装卸时千万要注意干净，这是最重要的保养要求。

六、伺服阀的故障、原因及排除

伺服阀的故障常在伺服系统调试或工作不正常情况下发现的。这里有时是系统问题包括放大器、反馈机构、执行机构等故障，有时是伺服阀问题。

• 方法一：上试验台复测

• 方法二：将系统开环，备用独立直流电源、经万用表给伺服阀供正负不同量值电流，根据阀的输出情况来判断

六、伺服阀的故障、原因及排除

阀的主要故障：① 阀不工作 ② 阀有一固定输出，但已失控③ 阀反应迟钝、响应变慢等 ④ 系统出现频率较高的振动及噪声⑤ 阀输出忽正忽负，不能连续控制，成“开关”控制。

⑥ 漏油

电液伺服阀的使用

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