電液伺服閥的靜態(tài)特性是指穩(wěn)定工作條件下，伺服閥的各靜態(tài)參數(shù)(輸出流量、輸入電流和負(fù)載壓力)之間的相互關(guān)系。主要包括負(fù)載流量特性、空載流量特性和壓力特性，并由此可得到一系列靜態(tài)指標(biāo)參數(shù)。它可以用特性方程、特性曲線和閥系數(shù)三種方法表示。

    1)特性方程

    理想零開口四邊滑閥見圖1，設(shè)閥口對稱，各閥口流量系數(shù)相等，油液是理想液體，不計泄漏和壓力損失，供油壓力Ps恒定不變。當(dāng)閥芯從零位右移xv時，則流入、流出閥的流量q1、q3為

      (1)

               (2)

穩(wěn)態(tài)時，ql=q3=qL，則可得供油壓力Ps=P1+P2。令負(fù)載壓力PL=P1-P2，則有

         (3)

        (4)

    將式(3)或式(4)代入式(1)或式(2)可得滑閥的負(fù)載流量(壓力-流量特性)方程

          (5)

式中qL——負(fù)載流量；

        Cd——流量系數(shù)；

        W——滑閥的面積梯度(閥口沿圓周方向的寬度)；

        d——滑閥閥芯凸肩直徑；

        xv——滑閥位移；

        Ps——伺服閥供油壓力；

PL——伺服閥負(fù)載壓力。

    圖1  零開口四邊滑閥                     

    圖2  電液伺服閥的負(fù)載流量特性曲線

    注：1．為無量綱壓力， ，為負(fù)載壓力，為供油壓力。2．為無量綱電流，，i為輸入電流，為額定電流。3．為無量綱流量，，為負(fù)載流量，為最大空載流量。

對于典型兩級力反饋電液伺服流量閥(先導(dǎo)級為雙噴嘴擋板閥、功率級為零開口四邊滑閥)，滑閥位移xv=Kxvi，所以其負(fù)載流量(壓力一流量特性)方程

(6)式中  Kxv——伺服閥增益(取決于力矩馬達(dá)結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù))；

      i——力矩馬達(dá)線圈輸入電流。

    其余符號意義與式(5)相同。由式(6)可知，電液流量伺服閥的負(fù)載流量qL與功率級滑閥的位移z。成比例，而功率級滑閥的位移xv與輸入電流i成正比，所以電液流量伺服閥的負(fù)載流量qL與輸入電流i成比例。由此，可列出電液伺服閥負(fù)載流量的一般表達(dá)式為

(7)它是一個非線性方程。

    2）特性曲線及靜態(tài)性能指標(biāo)

    由特性方程可以繪制出相應(yīng)的特性曲線，并由此得到一系列靜態(tài)指標(biāo)參數(shù)。由特性曲線和相應(yīng)的靜態(tài)指標(biāo)可以對閥的靜態(tài)特性進行評定。

    (1)負(fù)載流量特性曲線。它是輸入不同電流時對應(yīng)的流量與負(fù)載壓力構(gòu)成的拋物線簇曲線，如圖2所示。負(fù)載流量特性曲線完全描述了伺服閥的靜態(tài)特性。要測得這組曲線卻相當(dāng)麻煩，在零位附近很難測出精確的數(shù)值，而伺服閥卻正好是在此處工作的。所以這些曲線主要用來確定伺服閥的類型和估計伺服閥的規(guī)格，以便與所要求的負(fù)載流量和負(fù)載壓力相匹配。

(2)流量特性曲線。它是輸出流量與輸入電流呈回環(huán)狀的函數(shù)曲線(見圖3)，是在給定的伺服閥壓降和零負(fù)載壓力下，輸入電流在正負(fù)額定電流之間作一完整的循環(huán)，輸出流量點形成的完整連續(xù)變化曲線(簡稱流量曲線)。通過流量曲線，可以得出電液伺服閥的額定流量qR、流量增益、非線性度、滯環(huán)、不對稱度、分辨率、零偏等性能指標(biāo)參數(shù)。

圖3  空載流量特性曲線                       

圖4  壓力特性曲線

    (3)壓力特性。它是輸出流量為零(將兩個負(fù)載口堵死)時，負(fù)載壓降與輸入電流呈回環(huán)狀的函數(shù)曲線(見圖4)。在壓力特性曲線上某點或某段的斜率稱為壓力增益，它直接影響伺服系統(tǒng)的承載能力和系統(tǒng)剛度，壓力增益大，則系統(tǒng)的承載能力強、系統(tǒng)剛度大、誤差小。

(4)靜耗流量特性(內(nèi)泄特性)。輸出流量為零時，由回油口流出的內(nèi)部泄漏量稱為靜耗流量。靜耗流量隨輸入電流變化，當(dāng)閥處于零位時，靜耗流量最大(見圖5)。對于兩級伺服閥，靜耗流量由先導(dǎo)級的泄漏流量和功率級的泄漏流量兩部分組成，減小前者將影響閥的響應(yīng)速度；后者與滑閥的重疊情況有關(guān)，較大重疊可以減少泄漏，但會使閥產(chǎn)生死區(qū)，并可能導(dǎo)致閥淤塞，從而使閥的滯環(huán)與分辨率增大。

     圖5  靜耗流量特性曲線

3）閥系數(shù)

閥系數(shù)主要用于系統(tǒng)動態(tài)分析。（7）線性化處理，并以增量形式：表示為

                                         (8)

式中各符號意義與式(7)相同。

由式(8)可定義閥的三個系數(shù)，如表1所列。

作為示例，表1中依據(jù)理想零開口四邊滑閥的負(fù)載流量方程

                                （9）

表1 伺服閥的閥系數(shù)示例（理想零開口四邊滑閥）

給出了此閥的三個閥系數(shù)表達(dá)式。根據(jù)閥系數(shù)的定義，式(8)可表示為

            （10）

    伺服閥通常工作在零位附近，工作點在零位，其參數(shù)的增量也就是它的絕對值，因此閥方程式(10)也可以寫成以下形式

                                   (11)

   三個閥系數(shù)的具體數(shù)值隨工作點變化而變化，而最重要的工作點為負(fù)載流量特性曲線的原點，由于閥經(jīng)常在原點附近(即零位)工作，此處閥的流量增益最大(即系統(tǒng)的增益最高)，但流量壓力系數(shù)最小(即系統(tǒng)阻尼最小)，所以此處穩(wěn)定性最差。若系統(tǒng)在零位穩(wěn)定，則在其余工作點也穩(wěn)定。理想零開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)參見表1。