伺服閥的結構和原理,無信號電流輸入時,銜鐵和擋板處于中間位置。這時噴嘴4二腔的壓力pa=pb,滑閥7二端壓力相等,滑閥處于零位。輸入電流后,電磁力矩使銜鐵2連同擋板偏轉θ角。設θ為順時針偏轉,則由于擋板的偏移使pa>pb,滑閥向右移動。滑閥的移動,通過反饋彈簧片又帶動擋板和銜鐵反方向旋轉(逆時針),二噴嘴壓力差又減小。在銜鐵的原始平衡位置(無信號時的位置)附近,力矩馬達的電磁力矩、滑閥二端壓差通過彈簧片作用于銜鐵的力矩以及噴嘴壓力作用于擋板的力矩三者取得平衡,銜鐵就不再運動。同時作用于滑閥上的油壓力與反饋彈簧變形力相互平衡,滑閥在離開零位一段距離的位置上定位。這種依靠力矩平衡來決定滑閥位置的方式稱為力反饋式。如果忽略噴嘴作用于擋板上的力,則馬達電磁力矩與滑閥二端不平衡壓力所產生的力矩平衡,彈簧片也只是受到電磁力矩的作用。因此其變形,也就是滑閥離開零位的距離和電磁力矩成正比。同時由于力矩馬達的電磁力矩和輸入電流成正比,所以滑閥的位移與輸入的電流成正比,也就是通過滑閥的流量與輸入電流成正比,并且電流的極性決定液流的方向,這樣便滿足了對電液伺服閥的功能要求。
典型的伺服閥由永磁力矩馬達、噴嘴、檔板、閥芯、閥套和控制腔組成(見圖)。當輸入線圈通入電流時,檔板向右移動,使右邊噴嘴的節流作用加強,流量減少,右側背壓上升;同時使左邊噴嘴節流作用減小,流量增加,左側背壓下降。閥芯兩端的作用力失去平衡, 閥芯遂向左移動。高壓油從S流向C2,送到負載。負載回油通過 C1流過回油口,進入油箱。閥芯的位移量與力矩馬達的輸入電流成正比,作用在閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡,因此在平衡狀態下力矩馬達的差動電流與閥芯的位移成正比。如果輸入的電流反向,則流量也反向。
輸出量與輸入量成一定函數關系并能快速響應的液壓控制閥,是液壓伺服系統的重要元件。液壓伺服閥按結構分為滑閥式、噴嘴擋板式、射流管式、射流板式和平板式等;按輸入信號可分為機液伺服閥、電液伺服閥和氣液伺服閥。機液伺服閥是將小功率的機械動作轉變為液壓輸出量(流量或壓力)的機液轉換元件。機液伺服閥大都是滑閥式結構,在船舶的舵機、機床的仿形裝置、飛機的助力器上應用最早。電液伺服閥是將電量轉變成液壓輸出量的電液轉換元件,出現於1940年。到50年代,這種元件的結構趨於成熟。隨著電子技術和計算機技術的發展,電液伺服系統的性能得到顯著改善,大大優於其他的液壓伺服系統,因而得到廣泛應用。電液伺服閥的內部結構可分滑閥位置反饋、載荷壓力反饋和載荷流量反饋;閥的級數可分單級、雙級和多級。在電液伺服閥中,將電信號轉變為旋轉或直線運動的部件稱為力矩馬達或力馬達。力矩馬達浸泡在油液中的稱為濕式,不浸泡在油液中的稱為乾式。其中以滑閥位置反饋、兩級乾式電液伺服閥應用最廣。電液伺服閥的工作原理是力矩馬達在線圈中通入電流后產生扭矩,使彈簧管上的擋板在兩噴嘴間移動,移動的距離和方向隨電流的大小和方向而變化。例如擋板向右移近噴嘴時,就在主閥芯兩端面上產生壓力差推動主閥芯左移,使壓力油口P S與載荷1口相通,回油口與載荷 2口相通。主閥芯左移的同時通過反饋桿對力矩馬達產生的力矩和擋板的位移進行負反饋。因此,主閥芯的位移量就能精確地隨著電流的大小和方向而變化,從而控制通向液壓執行元件的流量和壓力。氣液伺服閥是將氣動量轉變為液壓輸出量的氣液轉換元件。性能指標:流量(L/min),最高壓力(MPa)。
液控伺服閥主要是指電液伺服閥,它在接受電氣模擬信號后,相應輸出調制的流量和壓力。它既是電液轉換元件,也是功率放大元件,它能夠將小功率的微弱電氣輸入信號轉換為大功率的液壓能(流量和壓力)輸出。在電液伺服系統中,它將電氣部分與液壓部分連接起來,實現電液信號的轉換與液壓放大。