1　伺服阀与比例阀简介
是在二战期间由于飞行器等军事装备对控制系统快速性动态精度的更高要求而发展起来的,并在战后逐渐用于民用和工业设备。它是一种接
受模拟量电控制信号,输出随电控信号大小和极性变化、且快速响应的模拟量流量和(或)压力的液压控制阀。根据其液压放大器的不同,主要分为喷嘴挡板式伺服阀和射流管式伺服阀[ 1 ] 。电液伺服阀具有体积小,功率放大率高、直线性好、响应速度快、运动平稳可靠,能适应模拟量和数字量调节等优点,在各种电液伺服系统中得到特别的重视。
电液比例阀,是针对伺服控制存在的诸如功率损失大、对液压过滤要求高、制造和维护费用高、而它提供的快速响应性在一般工业设备中又往往用不着的情况[ 2 ] ,是在传统开关阀的基础上发展起来的。电液比例阀可以根据输入电气信号,按比例对工作油液的压力、流量和方向进行控制。
比例阀发展的初期阶段,仅是将比例电磁铁代替普通液压阀的开关型电磁铁或调节手柄,工作频宽小,稳态滞环大,只能用于。20世纪70年代中期至80年代初,比例阀开始采用各种内反馈原理,耐高压、比例电磁铁和比例放大器技术日趋成熟。阀的工作频宽达到5 ～10 Hz,稳态滞环降低到3%左右。
80年代后,比例阀在设计上采用了压力、流量、位移内反馈及电校正等手段,使阀的稳态精度、动态响应和稳定性都有了进一步提高。除了中位仍有部分死区外,其控制性能与伺服阀更为接近[ 1 ] 。
2　伺服阀与比例阀的差别
2. 1　电机械转换器
电液伺服阀与电液比例阀{zd0}的差别在于。比例阀电2机械转换器采用比例电磁铁,因此不论其是否带检测元件(反馈闭环) ,它的控制电流较大,从几百毫安到1～2 安培均有。故放大器功率大、价格高,且相对容易烧管子。这抵消了比例阀机械部件精度相对较低带来的价格优势,综合可靠性较低。
伺服阀,不论是射流管式还是双喷嘴档板式,其控制电流只需几毫安到几十毫安,控制功率很小,一般为几十毫瓦到一、二百毫瓦。伺服放大器价格低廉、故障率低。动圈式控制电流相对较大,从几十毫安到上百毫安。
2. 2　加工精度
比例阀结构相对简单,同时考虑到加工成本问题,加工精度要求较低,一般为10μ级,而且一般没有阀套,且其零位死区和滞环大,频响较低,比较适合用在控制精度不高的开环控制工业场合。伺服阀一般加工精度为μ级,采用阀芯、阀套、阀体的配合方式,阀芯和阀套为单配,间隙为2～4μm。阀芯和阀套窗口之间采用气动配磨或液压配磨方式,无死区,滞环小,频响高。
2. 3　功率级阀芯驱动力
有前置级液压放大器的伺服阀,无论是射流放大器还是喷嘴挡板放大器,其产生阀芯驱动力都要比比例电磁铁大得多(高一个数量级) 。表1为某公司对不同阀芯驱动方式所产生的阀芯驱动力的比较[ 3 ] 。就这个意义上讲,伺服阀阀芯卡滞的几率比比例阀小。特别是射流管伺服阀的射流放大器因为没有压力负反馈,前置级流量增益与压力增益都较高,推动阀芯的力更大,所以伺服阀有更高的分辨率和较小的滞环。