第八次课-电液伺服阀的性能参数

电液伺服阀的性能参数电液伺服阀性能参数概述电液伺服阀是电液伺服系统中的关键元件，与其他液压元件相比，对其性能的技术要求要严格的多。了解电液伺服阀的性能指标与评判方法，对设计电液伺服系统、使用电液伺服阀都是十分有用的。电液伺服阀的性能有静态、动态两方面的要求，这些性能一般均在规定的技术规范下通过实验得到。另外，应用电液伺服阀时，还应注意其输入电气特性。静态特性负载流量特性空载流量特性压力特性静态流量特性动态特性频率响应传递函数阶跃响应规格额定流量额定电流额定供油压力主要性能参数一览表可通过特性方程、特性曲线和阀系数三种方法来表示。电液伺服阀常用的规格参数额定电流在规定阀压降下，对应于额定电流的输出负载流量。额定流量额定供油压力为产生额定流量，对线圈任一极性所规定的输入电流（不包括零偏电流）。伺服阀在工作时允许的最高供油压力。额定流量电液伺服阀在规定阀压降下，对应于额定电流的输出负载流量。其中电液伺服阀的阀压降为油流进、出阀口的压降之和（忽略管路的损失），可表示为：VPVSLPPP供油压力负载压降压降流体在管中流动时由于能量损失而引起的压力降低。这种能量损失是由流体流动时克服内摩擦力和克服湍流时流体质点间相互碰撞并交换动量而引起的，表现在流体流动的前后处产生压力差，即压降。压降的大小随着管内流速变化而变化。在空调系统运行时管内光滑程度，连接方式是否会缩孔截流也会影响压降。1）我国规定伺服阀的额定流量指在空载条件下阀的输出流量值；而国外，额定流量通常指负载压降为7MPa及额定电流下，伺服阀的输出流量；2）负载压降为2/3供油压力时规定的额定流量对应伺服阀的最大功率输出点；3）额定流量的允差一般为±10%。额定流量表征伺服阀的规格和容量。相关规定：电液伺服阀的静态参数是指在稳定工作条件下，伺服阀的各静态参数（输出流量、输入电流、负载压力）之间的相互关系。电液伺服阀的静态特性一般可根据测试得到的负载流量特性、空载流量特性、压力特性、内泄漏特性等曲线和相应的性能参数加以评判。电液伺服阀的静态参数伺服阀的静态特性空载流量特性压力特性V负载流量特性内泄漏特性1负载流量特性（压力-流量特性）定义：输入不同电流时对应的流量与负载压力构成的抛物线簇曲线。意义：负载流量特性曲线完全描述了伺服阀的静态特性，表示在稳态时，输入电流、负载流量和负载压降三者之间的函数关系。作用：用来确定伺服阀的类型和估计伺服阀的规格，以便于所要求的负载流量和负载压力相匹配。流量伺服阀的压力-流量曲线如图：各曲线是在输入电流为一定值时，给出不同的负载压力情况下检测输出负载流量而得到的。LPLq由于流量控制伺服阀功率滑阀的位移与输入电流近似成比例关系，所以电液伺服阀的负载流量特性曲线形状与功率滑阀的压力-流量特性曲线的形状近似相同。2空载流量特性定义：在给定的伺服阀压降和零负载压力下，使输入电流在正、负额定电流值之间，以使阀的动态特性不产生影响的循环速度作一完整的循环，测其负载输出流量所描绘出来的连续曲线（简称流量曲线）。意义：理想的零开口电液伺服阀的流量曲线应该是过坐标零点的直线，但实际伺服阀因结构和制造等原因，输出流量与输入电流呈回环状的函数曲线。作用：通过流量曲线，可以得到电液伺服阀的额定流量、流量增益、非线性度、滞环、不对称度、分辨率、零偏等性能参数。Lq流量曲线输出流量与输入电流呈回环状的函数曲线名义流量曲线流量曲线的中点轨迹；当滞环很小时，也可以把流量曲线的一侧看作是名义流量曲线。由流量曲线和名义流量曲线就可以得到阀的额定电流和额定流量值。额定电流额定电流nInInqnq额定流量额定流量流量曲线名义流量曲线滞环产生相同输出流量的往返输入电流的最大差值与额定电流的百分比，通常小于5%原因：1）力矩马达磁路的磁滞（输入信号小，磁滞回环小）；2）伺服阀中的游隙（机械固定处的滑动，阀芯与阀套的摩擦力，油的清洁度）额定流量增益就是指阀的额定流量与额定电流之比。流量增益流量曲线上某点或某段的斜率就是阀在该点或该区段中的流量增益。名义流量增益——两极性的名义流量增益线斜率的平均值。从名义流量曲线的零流量点向两极各作一条与名义流量曲线偏差最小的直线不对称度两个极性名义流量增益的不一致程度，通常小于10%。不对称度——（用两者之差对其中较大者的百分比表示）121=100%SSS不对称度定义：表示流量曲线的不直线性。意义：它是名义流量曲线与名义流量增益曲线最大偏差电流偏差，以额定电流的百分比表示）非线性度通常小于7.5%。非线性度：定义：为使伺服阀的输出流量发生变化所需的输入电流最小变化值与额定电流的百分比。意义：它反映了伺服阀对电信号反应的灵敏度，当输入电流的变化值小于伺服阀的分辨率时，其输出流量不变。主要由静摩擦力引起。分辨率：通常规定分辨率为输出流量的增加状态回复到输出流量减小状态所需的电流最小变化值与额定电流之比。伺服阀的分辨率一般小于1%，高性能伺服阀则小于0.5%。0伺服阀的零位是指空载流量为零的几何零位位置。零偏使阀处于零位所需的输入电流值（不计滞环影响）与额定电流的百分比。通常小于3%由于组成元件的结构尺寸、电磁性能、水力特性和制造装配精度等因素，在输入电流为0时，输出流量并不为0。为了使输出流量为0，必须预加一个输入电流。伺服阀的机械调零伺服阀机械零位气测试验台空气过滤减压阀压力表气动定值器浮子流量计伺服阀安装板1关闭控制口A、B2从供油口供气3微调衔铁组件4确定浮子最高位置5固定衔铁组件6浮子位置不变，即调好3压力特性定义：输出流量为零（即将两个负载口关闭）时，负载压降与输入电流呈回环状的函数曲线。作用：它直接影响伺服系统的承载能力和系数刚度。压力特性曲线压力特性曲线上某点或某段的斜率压力增益越大，则系统的承载能力越强，系统的刚度越大，误差越小。阀的压力增益通常规定为最大负载压降的±40%之间时的负载压降对输入电流曲线的平均斜率。4内泄漏特性定义：输出流量为零时，由回油口流出的内部泄漏量，因此又叫做静耗流量。特点：内泄漏量随输入电流变化，当阀处于零位时最大。作用：该指标可衡量新阀的制造质量，反映旧阀的磨损情况。两级伺服阀的内泄漏量由先导级的泄露流量和功率级的泄露流量两部分组成。影响阀的响应速度增大重叠，会产生死区，并导致阀淤塞，造成滞环和分辨率增大阀的内泄漏流量特性曲线伺服阀的动态特性在伺服阀中，阀芯由闭环反馈来定位。喷嘴挡板式伺服阀的反馈信号是由作用于挡板和弹簧组件上的阀芯位移用机械方法提供的，挡板起着将来自衔铁的输入信号与来自阀芯位移的反馈信号进行比较的作用。伺服阀本身就是一个闭环位置控制系统，可以用它对阶跃输入的响应或对正弦变化输入的响应（频率响应）以及传递函数来评定阀的动态特性。一个信号或物理量在某一时刻突然改变一个幅值ΔA，随后一直保持不变，这种变化规律叫做阶跃变化。响应是指对象(或系统)在输入作用下输出随时间的变化规律。阶跃是对输入而言，响应是对输出而论，所以阶跃响应就是对象(或系统)在阶跃输入作用下输出随时间的变化规律。阶跃响应仅了解频率响应定义：输入电流在某一频率范围内作等幅变频正弦变化时，空载流量与输入电流的百分比。表示方法：用幅值比（dB）与相位滞后（°）于频率的关系曲线（伯德图）——频率特性曲线表示。作用：获得伺服阀的频宽值。幅值比、相位滞后幅值比：某一特定频率下的输出流量幅值与输入电流幅值之比，除以一指定低频（输入电流基准频率，通常为5周/s或10周/s）下的输出流量与输入电流幅值之比。相位滞后：指某一指定频率下所测得的输入电流和与其相对应的输出流量变化之间的相位差。频宽频宽：伺服阀动态响应速度的度量，应根据系统实际情况确定。范围：幅频宽—以幅值比为-3dB（输出流量为基准频率时输出流量的70.7%）时的频率区间；相频宽—以相位滞后90时的频率区间。影响：过低会限制系统的响应速度；过高会使成本提高。伺服阀的频率特性伺服阀的频率响应随油温、供油压力、输入电流幅值和其他一些工作条件而变化。输入电流幅值过大，频率响应将出现饱和；输入电流幅值过小，频率响应将产生波形畸变。电液伺服阀的传递函数为简化电液伺服阀的传递函数，一般会采用二阶振荡环节形式的传递函数表示，对于常用的流量型电液伺服阀，其传递函数可表示为：电液伺服阀的阀系数