直接位置反饋型電液伺服閥

直接位置反饋型電液伺服閥的主閥心與先導(dǎo)閥心構(gòu)成直接位置比較和反饋，其工作原理如圖12所示。圖12中，先導(dǎo)閥直徑較小，直接由動(dòng)圈式力馬達(dá)的線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)，力馬達(dá)的輸入電流約為0～±300mA。當(dāng)輸入電流I=0時(shí)，力馬達(dá)繞組的驅(qū)動(dòng)力F_i=0，先導(dǎo)閥心位于主閥零位，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)；當(dāng)輸入電流逐步加大到I=300mA時(shí)，力馬達(dá)線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)力也逐步加大到約為40N，壓縮力馬達(dá)彈簧后，使先導(dǎo)閥心產(chǎn)生位移約為4mm；當(dāng)輸入電流改變方向，I=-300mA時(shí)，力馬達(dá)線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)力也變成約40N，帶動(dòng)先導(dǎo)閥心產(chǎn)生反向位移約-4mm。上述過(guò)程說(shuō)明先導(dǎo)閥心的位移x_心與輸入電流I成比例，運(yùn)動(dòng)方向與電流方向保持一致。先導(dǎo)閥心直徑小，無(wú)法控制系統(tǒng)中的大流量；主閥心的阻力很大，力馬達(dá)的推力叉不足以驅(qū)動(dòng)主閥心。解決的辦法是：先用力馬達(dá)比例地驅(qū)動(dòng)直徑小的導(dǎo)閥心，再用位置隨動(dòng)（直接位置反饋）的辦法讓主閥心等量跟隨先導(dǎo)閥運(yùn)動(dòng)，最后達(dá)到用小信號(hào)比例地控制系統(tǒng)中大流量之目的。

主閥心兩端容腔為驅(qū)動(dòng)主閥心的對(duì)稱(chēng)雙作用液壓缸，該缸由先導(dǎo)閥供油，以控制主閥心上下運(yùn)動(dòng)。由于先導(dǎo)閥心直徑小，加工困難，為了降低加工難度，可將先導(dǎo)閥上用于控制主閥心上下兩腔的進(jìn)油閥口由兩個(gè)固定節(jié)流孔代替，這樣先導(dǎo)閥可看成是由兩個(gè)帶固定節(jié)流孔的半橋組成的全橋。為了實(shí)現(xiàn)直接位置反饋，將主閥心、驅(qū)動(dòng)液壓缸、先導(dǎo)閥閥套三者做成一體，因此主閥心位移x_P（被控位移）反饋到先導(dǎo)閥上，與先導(dǎo)閥套位移x套相等。當(dāng)導(dǎo)閥心在力馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生位移x_心時(shí)，導(dǎo)閥心與閥套之間產(chǎn)生開(kāi)口量x_心-x_套，主閥心上腔的回油口打開(kāi)，壓差驅(qū)動(dòng)主閥心自下而上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)先導(dǎo)閥口在反饋的作用下逐步關(guān)小。當(dāng)導(dǎo)閥口關(guān)閉時(shí)，主閥停止運(yùn)動(dòng)且主閥位移x_P=x_套=x_心，反向運(yùn)動(dòng)亦然。在這種反饋中，主閥心等量跟隨先導(dǎo)閥運(yùn)動(dòng)，故稱(chēng)為直接位置反饋。

圖13 (a)是DY系列直接位置反饋型電液伺服閥的結(jié)構(gòu)圖。上部為動(dòng)圈式力馬達(dá)，下部是兩級(jí)滑閥裝置。壓力油由P口進(jìn)入，A、B口接執(zhí)行元件，T口回油。由動(dòng)圈7帶動(dòng)的先導(dǎo)閥6與空心主滑閥4的內(nèi)孔配合，動(dòng)圈與先導(dǎo)滑閥固連，并用兩個(gè)彈簧8、9定位對(duì)中、小滑閥上的兩條控制邊與主滑閥上兩個(gè)橫向孔形成兩個(gè)可變節(jié)流口11、12。P口來(lái)的壓力油除經(jīng)主控油路外，還經(jīng)過(guò)固定節(jié)流口3、5和可變節(jié)流口11、12，先導(dǎo)閥的環(huán)形槽和主滑閥中部的橫向孔到了回油口，形成如圖13 (b)所示的前置液壓放大器油路（橋路）。顯然，前置級(jí)液壓放大器是由具有兩個(gè)可變節(jié)流口11、12的先導(dǎo)滑閥和兩個(gè)固定節(jié)流口3、5組合而成的。橋路中固定節(jié)流口與可變節(jié)流口連接的節(jié)點(diǎn)a、b分別與主滑閥上、下兩個(gè)臺(tái)肩端面連通，主滑閥可在節(jié)點(diǎn)壓力作用下運(yùn)動(dòng)。平衡位置時(shí)，節(jié)點(diǎn)a、b的壓力相同，主滑閥保持不動(dòng)。如果先導(dǎo)滑閥在動(dòng)圈作用下向上運(yùn)動(dòng)，節(jié)流口11加大，12減小，a點(diǎn)壓力降低，6點(diǎn)壓力上升，主滑閥隨之向上運(yùn)動(dòng)。由于主滑閥又兼作先導(dǎo)滑閥的閥套（位置反饋），故當(dāng)主滑閥向上移動(dòng)的距離與先導(dǎo)滑閥一致時(shí)，停止運(yùn)動(dòng)。同樣，在先導(dǎo)滑閥向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，主滑閥也隨之向下移動(dòng)相同的距離，故為直接位置反饋系統(tǒng)。這種情況下，動(dòng)圈只需帶動(dòng)小滑閥，力馬達(dá)的結(jié)構(gòu)尺寸就不至于太大。

主閥心凸肩控制棱邊與閥體油窗口相應(yīng)棱邊的軸向尺寸是零開(kāi)口狀態(tài)精密配合。在工作過(guò)程中，動(dòng)圈的位移量、先導(dǎo)閥心的位移量與主閥心的位移量均相等，而動(dòng)圈的位移量與輸入控制電流成比例，所以輸出流量的大小在負(fù)載壓力恒定的條件下與控制電流的大小成比例，輸出流量的方向則取決于控制電流的極性。除控制電流外，在動(dòng)圈繞組中加入高頻小振幅顫振電流，可以克服閥心的靜摩擦，保證伺服閥具有靈敏的控制性能。

動(dòng)圈滑閥式力馬達(dá)型兩級(jí)電液流量伺服閥的優(yōu)點(diǎn)是力馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磁滯小、工作行程大；閥的工作行程大、成本低、零區(qū)分辨率高、固定節(jié)流孔的尺寸大(直徑達(dá)0.8mm)、抗污染能力強(qiáng)；主閥心兩端作用面積大，加大了驅(qū)動(dòng)力，使主閥心不易被卡阻。該閥價(jià)格低廉，工作可靠性高且便于調(diào)整維護(hù)，特別適合用于一般工業(yè)設(shè)備的液壓伺服控制。