電液伺服閥和電液比例閥的概述

吉曉輝　殷春

摘要：介紹了電液伺服閥和電液比例閥的組成及功能特點，同時對兩種閥進行了比較，得出兩種閥的使用特點和使用場合。

關鍵詞：電液伺服閥；電液比例閥；閉環(huán)控制；力矩馬達；比例電磁鐵 反饋裝置

前言

閥對流量的控制可以分為兩種： 一種是開關控制：要么全開、要么全關，流量要么最大、要么最小，沒有中間狀態(tài)，如普通的電磁換向閥、電液換向閥。另一種是連續(xù)控制：閥口可以根據(jù)需要打開任意一個開度，由此控制通過流量的大小，這類閥有手動控制的，如節(jié)流閥，也有電控的，如比例閥、伺服閥。所以使用比例閥或伺服閥的目的就是：以電控方式實現(xiàn)對流量的節(jié)流、壓力控制。

1.電液伺服閥

電液伺服閥是一種自動控制閥，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輸入轉(zhuǎn)換為隨電信號大小和極性變化、且快速響應的大功率液壓能[能量（或）和壓力]輸出，從而實現(xiàn)對液壓執(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。電液伺服閥通常由電氣-機械轉(zhuǎn)換器、液壓放大器（先導閥和功率級主閥）和檢測機構(gòu)組成。電液伺服閥的基本組成

有前置級液壓放大器的伺服閥，無論是射流放大器還是噴嘴擋板放大器，其產(chǎn)生閥芯驅(qū)動力都要比比例電磁鐵大得多（高一個數(shù)量級）。就這個意義上講，伺服閥閥芯卡滯的幾率比比例閥小。特別是射流管伺服閥的射流放大器因為沒有壓力負反饋，前置級流量增益與壓力增益都較高，推動閥芯的力更大，所以伺服閥有更高的分辨率和較小的滯環(huán)。

伺服閥的主閥是靠前置級閥的輸出壓力來控制的，而前置級閥的壓力則來自于伺服閥的入口p，假如p口的壓力不足，前置級閥就不能輸出足夠的壓力來推動主閥芯動作。而我們知道，當負載為零的時候，如果四通滑閥完全打開，p口壓力=t口壓力+閥口壓力損失（忽略油路上的其它壓力損失），如果閥口壓力損失很小，t口壓力又為零，那么p口的壓力就不足以供給前置級閥來推動主閥芯，整個伺服閥就失效了。所以伺服閥的閥口做得偏小，即使在閥口全開的情況下，也要有一定的壓力損失，來維持前置級閥的正常工作。

2.電液比例閥

電液比例閥多用于開環(huán)液壓控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)對液壓參數(shù)的遙控，也可以作為信號轉(zhuǎn)換與放大組件用于閉環(huán)控制系統(tǒng)。與手動調(diào)節(jié)和通斷控制的普通液壓閥性比，它能顯著地簡化液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)復雜程序和運動規(guī)律的控制，便于機電一體化，通過電信號實現(xiàn)遠距離控制，大大提高液壓系統(tǒng)的控制水平。

電液比例閥通常由電氣-機械轉(zhuǎn)換器、液壓放大器（先導級閥和功率級主閥）和檢測反饋機構(gòu)三部分組成。若是單級閥，則無先導級閥。電液比例閥的組成

電液比例閥是閥內(nèi)比例電磁鐵根據(jù)輸入電信號產(chǎn)生相應動作，使工作閥閥芯產(chǎn)生位移，閥口尺寸發(fā)生改變并以此完成與輸入電信號成比例的壓力、流量輸出的元件。閥芯位移以機械、液壓或電的形式進行反饋。

比例閥的閥芯運動是靠電磁吸力與彈簧力的平衡實現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)比伺服閥簡單，精度低、響應差、線性不太好，不能用于精密的調(diào)節(jié)。電液比例閥的特點：

2.1.形式種類多樣、容易組成電氣及計算機控制的各種電液系統(tǒng)；

2.2.控制精度高；

2.3.安裝使用靈活；

2.4.抗污染能力強。

3.電液伺服閥和電液比例閥的區(qū)別

比例閥加工精度和控制精度較低所以造價較低，有比例換向閥、比例壓力閥和比例流量閥。但一些設備也用高頻響的比例閥（如：連鑄的動態(tài)輕壓下），這種比例閥主要用于閉環(huán)控制，造價相對與伺服閥較低，頻寬能達到20～30個HZ。

伺服閥和比例閥的區(qū)別點：

3.1.驅(qū)動裝置不同。比例閥的驅(qū)動裝置是比例電磁鐵；伺服閥的驅(qū)動裝置是力馬達或力矩馬達。

3.2.性能參數(shù)不同。滯環(huán)、中位死區(qū)、頻寬、過濾精度等特性不同，因此應用場合不同。伺服閥和伺服比例閥主要應用在閉環(huán)控制系統(tǒng)，其它結(jié)構(gòu)的比例閥主要應用在開環(huán)控系統(tǒng)及閉環(huán)速度控制系統(tǒng)。

3.3.閥芯結(jié)構(gòu)及加工精度不同。比例閥采用閥芯+閥體結(jié)構(gòu)，閥體兼作閥套。伺服閥和伺服比例閥采用閥芯+閥套的結(jié)構(gòu)。

3.4.中位機能種類不同。比例換向閥具有與普通換向閥相似的中位機能，而伺服閥中位機能只有O型。

3.4.1.閥的額定壓降不同。既然是節(jié)流控制，就必然有能量損失，伺服閥和其它閥不同的是，它的能量損失更大一些，因為它需要一定的流量來維持前置級控制油路的工作。

3.4.2.比例閥制造工藝要求一般低于伺服閥工藝要求。

3.4.3.比例閥動態(tài)特性較伺服閥低，即其幅頻寬一般低于伺服閥幅頻寬。

3.4.4.比例閥對油液的清潔度要求較伺服閥低，在能滿足系統(tǒng)要求的情況下，應使用比例閥。

4.結(jié)語

通過對電液伺服閥和電液比例閥組成和結(jié)構(gòu)原理的介紹，同時對兩種閥進行了詳細的對比，使讀者對電液伺服閥和電液比例閥有較深刻的了解，以及對兩種閥的選用和使用起到一定的幫助作用。

參考文獻：

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[2]黃志堅.液壓伺服控制與比例控制實用技術.中國電力出版社 2012年.

[3]黃志堅.液壓伺服比例閥控制及PLC應用.化學工業(yè)出版社.2014年.