高频响应阀4WRTE32V1-400L-4X/6EG24K31/A1M

高频响应阀4WRTE32V1-400L-4X/6EG24K31/A1M

液压控制阀原理
液压控制阀是指液压传动系统或液压控制系统中用来控制液体压力、流量和方向的元件。其中控制压力的称为压力控制阀，控制流量的称为流量控制阀，控制通、断和流向的称为方向控制阀。
液压控制阀（简称液压阀）在液压系统中的功用是通过控制调节液压系统中油液的流向、压力和流量，使执行器及其驱动的工作机构获得所需的运动方向、推力（转矩）及运动速度（转速）等。任何一个液压系统，不论其如何简单，都不能缺少液压阀；同一工艺目的的液压机械设备，通过液压阀的不同组合使用，可以组成油路结构截然不同的多种液压系统方案。因此，液压阀是液压技术中品种与规格最多、应用*泛部分（元件）；一个新设计或正在运转的液压系统，能否按照既定要求正常可靠地运行，在很大程度上取决于其中所采用的各种液压阀的性能优劣及参数匹配是否合理。
液压控制阀分类
1、根据结构形式分类
滑阀： 滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度，因此滑阀运动存在一个死区。
锥阀：锥阀阀芯半锥角一般为12 °～20 °，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。
球阀：性能与锥阀相同。
2、根据控制方式分类
定值或开关控制阀：被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。
比例控制阀：被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀。
伺服控制阀：被控制量与（输出与输入之间的）偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液伺服阀。
数字控制阀：用数字信息直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的阀类。
3、根据用途分类
压力控制阀：用来控制液压系统中油液压力。
流量控制阀：Ø流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液阻实现流量调节的阀。
方向控制阀：在液压系统中控制液流方向。
4、根据安装连接方式分类
管式连接：阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。
板式连接：将进出口开于阀体的一个面。
插装阀：又分为螺纹插装阀和二通或盖板插装阀。
螺纹插装阀：其安装形式为螺纹旋入式的液压执行元件。
二通或盖板插装阀：由插芯为基本组件，插到特别设计加工的阀体内，配以盖板、先导阀组成的一种多功能的复合阀。因每个插装阀基本组件有且只有两个油口，故被称为二通插装阀。
叠加阀：叠加阀以板式阀为基础，每个叠加阀不仅起到单个阀的功能，而且还沟通阀与阀的流道。换向阀安装在最上方，对外连接油口开在最下边的底板上，其他的阀通过螺栓连接在换向阀和底板之间。

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伺服阀中位没有死区，比例阀有中位死区；伺服阀的频响（响应频率）更高，可以高达200Hz左右，比例阀一般最高几十Hz；伺服阀对液压油液的要求更高，需要精过滤才行，否则容易堵塞，比例阀要求低一些；阀芯结构及加工精度不同，比例阀采用阀芯+阀体结构，阀体兼作阀套；
伺服阀和伺服比例阀采用阀芯+阀套的结构，中位机能种类不同，比例换向阀具有与普通换向阀相似的中位机能，而伺服阀中位机能只有O型；阀的额定压降不同，而比例伺服阀性能介于伺服阀和比例阀之间，比例换向阀属于比例阀的一种，用来控制流量和流向。
区别二：
电液比例阀与伺服控制系统中的伺服阀相比，性能在某些方面还有一些差距。但是电液比例阀抗污染能力强，减少了由于污染而造成的工作故障，可以提高液压系统的工作稳定性和可靠性，更适用于工业过程。
区别三：
驱动装置不同。比例阀的驱动装置是比例电磁铁；伺服阀的驱动装置是力马达或力矩马达；性能参数不同。滞环、中位死区、频宽、过滤精度等特性不同，因此应用场合不同，伺服阀和伺服比例阀主要应用在闭环控制系统，其它结构的比例阀主要应用在开环控系统及闭环速度控制系统。
液压比例阀与伺服阀的区别
区别一：
伺服阀中位没有死区，比例阀有中位死区；伺服阀的频响（响应频率）更高，可以高达200Hz左右，比例阀一般最高几十Hz；伺服阀对液压油液的要求更高，需要精过滤才行，否则容易堵塞，比例阀要求低一些；阀芯结构及加工精度不同，比例阀采用阀芯+阀体结构，阀体兼作阀套；
伺服阀和伺服比例阀采用阀芯+阀套的结构，中位机能种类不同，比例换向阀具有与普通换向阀相似的中位机能，而伺服阀中位机能只有O型；阀的额定压降不同，而比例伺服阀性能介于伺服阀和比例阀之间，比例换向阀属于比例阀的一种，用来控制流量和流向。
区别二：
电液比例阀与伺服控制系统中的伺服阀相比，性能在某些方面还有一些差距。但是电液比例阀抗污染能力强，减少了由于污染而造成的工作故障，可以提高液压系统的工作稳定性和可靠性，更适用于工业过程。
区别三：
驱动装置不同。比例阀的驱动装置是比例电磁铁；伺服阀的驱动装置是力马达或力矩马达；性能参数不同。滞环、中位死区、频宽、过滤精度等特性不同，因此应用场合不同，伺服阀和伺服比例阀主要应用在闭环控制系统，其它结构的比例阀主要应用在开环控系统及闭环速度控制系统。
液压比例阀与伺服阀的区别
液压比例阀
液压比例阀是一种新型的液压控制装置。在普通压力阀、流量阀和方向阀上，用比例电磁铁替代原有的控制部分，按输入的电气信号连续地、按比例地对油流的压力、流量或方向进行远距离控制。比例阀一般都具有压力补偿性能，输出压力和流量可以不受负载变化的影响。
伺服阀
液控伺服阀主要是指电液伺服阀，它在接受电气模拟信号后，相应输出调制的流量和压力。它既是电液转换元件，也是功率放大元件，它能够将小功率的微弱电气输入信号转换为大功率的液压能（流量和压力）输出。在电液伺服系统中，它将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大。电液伺服阀是电液伺服系统控制的核心。
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高频响应阀4WRTE32V1-400L-4X/6EG24K31/A1M

 电液伺服阀与比例阀
电液伺服与比例阀既是电液转换元件，又是功率放大元件。它能够将输入的微小电气信号转换为大功率的液压信号(流量与压力)输出。根据输出液压信号的不问，电液伺服阀与比例阀可分为电液流量控制伺服阀与比例阀和电液压力控制伺服阀与比例阀两大类。
在电液伺服系统中，电液伺服阀与比例阀将系统的电气部分与液压部分连接起来，实现电、液信号的转换与放大以及对液压执行元件的控制。电液伺服阀与比例阀是电液伺服系统和比例系统的关键部件．它的性能及正确使用，直接关系列整个系统的控制精度和响应速度，也直接影响到系统丁作的可靠性和寿命。
电液伺服阀与比例阀控制精度高、响应速度快，是一种高性能的电液控制元件，在液压伺服系统中得到了广泛的应用。
5 1电液伺服阀的组成和分类
5.1.1 电液伺服阀的组成
电液伺服阀通常由力矩马达(或力马达)、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)三部分组成。
5.1.2 电液伺服阀的分类
5.1.2.1按液压放大级数分
单级伺服阀  此类阀结构简单、价格低廉，但由于力矩马达或力马达输出力矩或力小、定
位刚度低，使阀的输出流量有限，对负裁动态变化敏感，阀的稳定性在很大程度上取决1：负
载动态，容易产生不稳定状态。只适用于低压、小流量和负载动态变化不大的场合。
两级伺服阀  此类阀克服了单级伺服阀缺点。
三级伺服阀  此类阀通常是由一个两级伺服阀作前置级控制第三级功率滑阀．功率级滑阀阀芯位移通过电气反馈形成闭环控制，实现功率级滑阀阀芯的定位。三级伺服阀通常只用在大流量的场合。
5.1.2.2按阀的结构形式分类
可分为：滑阀、单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀  射流管阀和偏转板射流阀。
分别介绍各自的优缺点
5.1.2.3按反馈形式分类
可分为滑阀位置反嫂、负载流量反馈和负载压力反馈三种
5.1.2.4按力矩马达是否浸泡在油中分类
湿式的可使力矩马达受到油液的冷却，但油液中存在的铁污物使力短马达持性变坏，干式的则可使力矩马达不受油液污染的影响，目前的伺服阀都采用干式的。
5 2力矩马达
在电液伺服阀中力矩马达的作用是将电信号转换为机械运动，因而是一个电气—机械转换器。电气—机械转换器是利用电磁原理工作的。它由磁铁或激隘线圈产生极化磁场。电气控制信号通过控制线圈产生控制磁场，两个磁场之间相互作用产生与控制信号成比例并能反应控制信号极性的力或力矩，从而使其运动部分产直线位移或角位移的机械运动。
5.2.1 力矩马达的分类及要求
5.2.1.1力矩马达的分类
1)根据可动件的运动形式可分为：直线位移式和角位移式，前者称力马达，后者称力矩马达。
2)按可动件结构形式可分为：动铁式和动圈式两种。前者可动件是衔铁，后者可动件是控制线圈。
3)按极化磁场产生的方式可分为：非激磁式、固定电流激磁和永磁式三钟。
5.2.1.2对力矩马达的要求
作为阀的驱动装置，对它提出以下要求；
1)能够产生足够的输出力和行程，问时体积小、重量轻。
2)动态性能好、响应速度快。
3)直线件好、死区小、灵敏度高和磁滞小。
4)在某些使用情况下，还要求它抗振、抗冲击、不受环境温度和压力等影响。
5.2.2 永磁力矩马达
5.2.2.1力矩马达的工作原理
用挂图表示为一种常用的永磁动铁式力矩马达工作原理图，它由磁铁、上导磁体、下导磁体、衔铁、控制线圈、弹簧管等组成。衔铁固定在弹簧管上端，由弹簧管支承在上、下导磁体的中间位置，可绕弹簧管的转动中心作微小的转动。衔铁两端与上、下导磁体(磁极)形成四个工作气隙①、②、⑤、①。两个控制线圈套在衔铁之上。上、下导磁体除作为磁极外，还为磁铁产生的极化磁通和控制线圈产生的控制磁通提供磁路。
5.2.2.2力矩马达的电磁力矩
通过力矩马达的磁路分析可以求出电磁力矩的计算公式。从磁路分析知电磁力矩是非线性的，因此为保证输出曲线的线性，往往设计成可动位移和气隙长度只比小于三分之一，控制磁通远远小于极化磁通。
5.2.3 永磁动圈式力马达
用挂图说明常见的永磁动式力马达的结构原理。力马达的可动线圈悬置于作气隙中，磁铁在工作气隙中形成极化磁通，当控制电流加到线圈上时，线圈就会受到电磁力的作用而运动。线圈的运动方向可根据磁通方向和电流方向按左手定则判断。线圈上的电磁力克服弹簧力和负载力，使线圈产生一个与控制电流成比例的位移。
5.2.4 动铁式力矩马达与动圈式力矩马达的比较
动铁式力矩马达与动圈式力马达相比较有：
1)动铁式力矩马达因磁滞影响而引起的输出位移滞后比动圈式力马达大。
2)动圈式力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小。
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。
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 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；对中弹簧要求体积小、刚度大、抗疲劳好，因此制造困难；两端对中弹簧由于制造和安装的误差．易对阀芯产生侧向卡紧力．增加阀芯摩擦力．使阀的滞环增大，分辨率降低。但由于结构简单、造价低，可适用于—般的、性能要求不高的电液伺服系统。

5.5.2 射流管式两级电液伺服阀

用挂图说明射流管式伺服的原理。射流管由力矩马达带动偏转。射流管焊接于衔铁上，并由薄壁弹支承。液压油通过柔性的供压管进入射流管．从射流管喷射出的液压油进入与滑阀两端控制腔分别相通的两个接收孔中，推动阀芯移动。射流管的侧面装有弹簧板板及反馈弹簧丝．共末端插入阀从中的小槽内，阀芯移动推动反馈弹簧丝．构成对力矩马达的力反馈。力矩马达借助于薄壁弹实现对液压部分的密封隔离。

5.5.3 偏转板射流式两级电液伺服阀

用挂图说明其组成和工作原理。

5.5.4 压力流量伺服阀

用挂图说明压力—流量伺服阀的原理，滑阀输出的压力经反馈通道引入滑阀两端的弹簧腔、形成负载压力负反馈。关键介绍其压力流量特性曲线。

5.5.5 动压反馈伺服阀

压力—流量伺服阀虽然增加了系统的阻尼，但降低了系统的静刚度，为了克服这个缺点．出现了功压反馈伺服阀，与压力—流量伺服阀相比。它增加乐由出弹簧活寒和液阻(固定节流孔)所组成的压力微分网络，负载压力通过压力微分网络反馈到滑阀，此阀在动态时，具有压力—流量伺服阀的持性，在稳态时具有流量伺服阀的持性。

5.5.6 电液压力伺服阀

在弹簧对中伺服阀的基础上，把滑阀两端的对中弹簧去掉，就可以得到阀芯力平衡式压力控制伺服阀。

5.6 比例电磁铁和比例阀

5.6.1 比例电磁铁的结构

介绍比例电磁铁的结构，特性曲线。

5.6.2 比例方向阀

介绍其结构组成和工作原理。其结构类似于普通的换向阀，但电磁铁和阀芯阀套的结构加工精度更高，但还有别于伺服阀。主要在阀套窗口和阀芯凸肩的尺寸上。

5.6.3 比例压力阀和比例流量阀

通过挂图讲解其基本结构和和工作原理。

5.7电液伺服阀和电液比例阀的主要性能参数

5.7.1 静态特性

电液流量伺服阀的静态性能，可根据测试所得到负载流量特性、空载流量特性、压力特性、内泄漏特性等曲线等性能指标加以评定。包括

5.7.1.1负载流量特性

5.7.1.2空载流量特性

流量曲线非常有用，它不仅给出阀的极性、额定空载流量、名义流量增益，而且从中还可以得到阀的线性度、对称度、滞环、分辨率，并揭示阀的零区特性。

5.7.1.3压力特性

压力特性曲线是输出流量为零(两个负载油门关闭)时，负载压降与输入电流呈回环状的函数曲线。

5.7.1.4内泄漏特性

衡量阀的性能的一个指标

5.7.1.5零漂

工作条件或环境变化所导致的零偏变化，以其对额定电流的百分比表示。通常规定有供油压力零漂、回油压力零漂、温度零漂、零值电流零漂等。

5.7.2 动态特性

主要是用频率响应和瞬态响应表示。

5.7.3 输入特性

主要讲授线圈接法

5.7.3.1线圈接法

5.7.3.2颤振

为了提高伺服阀的分辨能力，可以在伺服阀的输入信号上叠加一个高频低幅值的电信号，颤振使伺服阀处在一个高频低幅值的运动状态之中，这可以减小或消除伺服阀中由于干摩擦所产生的游隙。同时还可以防止阀的堵塞。但颤振不能减小力矩马达磁路所产生的磁滞影响，