构成电液控制系统通常需要有指令元件、比较元件、放大元件、反馈检测元件、电液伺服阀、液压缸（或液压马达）等，而其中电液伺服阀是液压控制系统的核心元件，它在液压控制系统中既起电气信号与液压信号的转换作用，又起控制信号的放大作用，电液伺服阀的性能直接影响整个液压控制系统的控制性能。电液伺服阀是将小功率的电信号转变为伺服阀的运动，输出流量与液压力，控制液压执行元件的运动速度、运动方向及输出带动负载的动力。

电液伺服阀在控制系统中所处的位置可以用图4-59a所示的职能方框图来说明。

图4-59 电液控制系统职能方框图及电液伺服阀基本结构图

a）电液控制系统职能方框图 b）电液伺服阀基本结构图

电液伺服阀主要由力矩马达、力矩位移转换装置、中间级液压放大器、功率级放大器等组成，其中力矩马达将电流转换为力或力矩，力矩位移转换装置将力或力矩转换为机械位移。中间级液压放大器推动滑阀阀芯运动，功率级放大器输出流量和压力带动负载运动。它们之间的连接及信号流向如图4-59b所示。

电液伺服阀可分为单级电液伺服阀、两级电液伺服阀和三级电液伺服阀三种类型。其中两级阀电液伺服阀中有一个中间级液压放大器，三级电液伺服阀中有两个中间级液压放大器，三级电液伺服阀可以输出更大的功率，带动更大的负载。

（1）单级电液伺服阀的工作原理 如图4-60所示，单级电液伺服阀是由力矩马达、四通滑阀直接连接而成的，直接驱动执行机构。它的工作原理如下：在输入电流的作用下，力矩马达轴产生偏转，推动阀芯运动打开节流口，输出流量、压力，直接控制负载运动。单级电液伺服阀结构简单，价格低廉，但它存在两个主要缺点：一是单级电液伺服阀输出流量有限，这是由于作用在阀芯上的稳态液动力阻碍力矩马达轴的运动，限制了力矩马达的行程；另一个是单级电液伺服阀的稳定性问题，单级电液伺服阀的稳定性通常取决于负载的动态特性，因此可以通过负载的合理选择提高其稳定性。

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图4-60 单级电液伺服阀的工作原理

a）动铁式 b）动圈式

（2）两级电液伺服阀的工作原理 如前所述，两级电液伺服阀克服了单级伺服阀流量受到限制和不稳定的缺点，其结构如图4-61所示。其中图4-61a所示为具有直接反馈的两级电液伺服阀工作原理图，图4-61b所示为具有力反馈的两级电液伺服阀。两级电液伺服阀主要由力矩马达和滑阀构成，喷嘴挡板阀是它的前置级。下面分别介绍其工作原理。

1）直接反馈两级电液伺服阀工作原理。如图4-61a所示，当输入电流差为正时（i₁>i₂），喷嘴挡板阀挡板向左偏转x₁。右控制腔控制压力p_1p增高，左控制腔控制压力p_2p减小，在压差的作用下，阀芯向左运动x_v，当阀芯运动到使挡板处于两个喷嘴的中间位置时，阀芯两端的控制腔的压力相等，即p_1p=p_2p，阀芯停止运动，打开与输入电流差相对应的开口，伺服阀输出流量，控制液压马达运转。当输入电流差回到零时，x_f=0，挡板恢复为初始位置，使挡板与右边喷嘴的距离小于与左边的距离，左控制腔的压力p_2p，高于右腔的压力p_1p，阀芯向右运动x_v，直至阀芯回到原始位置。由于挡板阀的喷嘴设置在主滑阀阀芯上，因此，主滑阀跟随挡板阀运动。这就是带有直接反馈的两级电液伺服阀的工作原理。

2）力反馈两级电液伺服阀工作原理。图4-61b所示为具有力反馈的两级电液伺服阀工作原理图，当输入电流差为正时（i₁>i₂），挡板阀挡板向左偏转。控制压力p_1p增高，p_2p减小，在压差的作用下，阀芯向右运动，直到反馈弹簧作用在挡板上的力矩与输入电流产生的力矩相平衡为止，挡板同时被带到两个喷嘴的中间位置上，阀芯两端的控制腔的压力相等，即p_1p=p_2p，阀芯停止运动，伺服阀打开与输入电流差相应的开口，输出流量，控制马达运转。当电流差为零时，x_f=0，由于反馈弹簧的弹性作用，使挡板与右边喷嘴的距离小于与左边的距离，使右控制腔的压力p_2p高于左腔的压力p_1p，阀芯向左运动x_v，回到原始位置。由于反馈弹簧与主滑阀固定连接，因此，主滑阀受挡板阀的控制。

图4-61 位置反馈两级电液伺服阀工作原理

a）直接反馈 b）力反馈