伺服閥是主要用于電液�(zhuǎn)換的元件,它能把微小的電氣信�(hào)�(zhuǎn)換成大功率的液壓能輸出。其性能的優(yōu)劣上的電磁轉(zhuǎn)�,彈簧管反轉(zhuǎn)�,反饋桿反轉(zhuǎn)矩等諸力對電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響很大,因此,它是電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心和�(guān)鍵�
雙噴嘴擋板式力反饋二�(jí)電液伺服閥由電磁� 液壓兩部分組�。電磁部分是永磁式力矩馬�(dá) ,由 磁鐵 ,導(dǎo)磁體 ,銜� ,控制線圈和彈簧管組�� 液壓部分是結(jié)�(gòu)對稱 的二�(jí)液壓放大� ,前置級(jí)� 雙噴嘴擋板閥,功率級(jí)� 四通滑�。滑閥通過反饋 桿與銜鐵擋板組件相��
力矩馬達(dá)把輸入的電信�(hào)(電流)�(zhuǎn)換為力矩� 出。無信號(hào)�(shí),銜� 由彈簧管支撐在上下導(dǎo)磁體� 中間位置 ,磁鐵在 四�(gè)氣隙中產(chǎn)� 的極化磁� 是相同的力矩馬達(dá)無力矩輸�。此�(shí),擋板處于兩 �(gè)噴嘴的中間位�,噴嘴兩�(cè)的壓力相�,滑閥處� 中間位置 ,閥無液壓輸�;若有信�(hào)�(shí)控制線圈�(chǎn)� 磁� ,其大小和方向由信號(hào)電流決定 ,磁鐵兩極所� 的力� 一� ,于�,在磁鐵上產(chǎn)� 磁轉(zhuǎn)� (如� �(shí) �),使銜鐵繞彈簧管 中心逆時(shí)針方 向偏�(zhuǎn) ,使擋板 向右偏移 ,噴嘴擋板的右側(cè)間隙減小而左�(cè)間隙� � ,則右側(cè)壓力大于左側(cè)壓力 ,從而推�(dòng)滑閥左移� 同時(shí),使反饋桿產(chǎn)生彈性變� ,對銜鐵擋板組件�(chǎn)� 一�(gè)順時(shí)針方向的反轉(zhuǎn)�。當(dāng)作用在銜鐵擋板組� 上的電磁�(zhuǎn)�,彈簧管反轉(zhuǎn)� ,反饋桿反轉(zhuǎn)矩等諸力 矩達(dá)到平衡時(shí),滑閥停止移�(dòng),取得一�(gè)平衡位置并有相應(yīng)的流量輸�� 滑閥位移 ,擋板位� ,力矩馬�(dá)輸出力矩等都� 輸入的電信號(hào)(電流 )成比例變��
由力矩馬�(dá)和液壓放大器組成�
力矩馬達(dá)組成
由一對磁�、導(dǎo)磁體和銜�、線圈和�(nèi)部懸置擋板的彈簧管等組成 �
液壓放大器組�
前置放大� 前置放大�(jí)是一�(gè)雙噴嘴擋板閥,它主要由擋�、噴�、節(jié)流孔和濾油器組成�
功率放大� 功率放大�(jí)主要由滑�9和擋板下部的反饋彈簧片組��
對于伺服閥的選取,有許多因素可考慮,但有兩點(diǎn)是設(shè)�(jì)者必須認(rèn)真對待的�
1 閥的類型
在滿足系�(tǒng)最重要指標(biāo)(如閥的頻寬、流量特性等) 的前提下,盡量考慮選用對油的污染敏感度低的伺服�(而不是比例閥) 。實(shí)踐證�,80 %以上伺服閥的故障�70 %以上的伺服系�(tǒng)的故障來自于油的污染,而油的污染最容易堵塞的是伺服閥的流道(如噴嘴擋板閥的噴嘴與擋板間的間隙,通常其間隙量小于0. 1mm) �
就閥本身而言,一般情況下,其對油的污染的不敏感性為:大流量閥�(yōu)于小流量�(�(jié)�(gòu)形式和放大級(jí)�(shù)相同前提�) ,�(dòng)圈式力馬�(dá)(推力或力矩大) �(yōu)于動(dòng)鐵式力矩馬達(dá),滑閥�(取消固定節(jié)流孔后流道變�) 和射流管�(噴嘴及其與接受孔間的距離�) �(yōu)于噴嘴擋板式,比例�(其滑閥行程xv �) �(yōu)于伺服閥,比例壓力閥或比例拆裝閥優(yōu)于比例方向閥。如噴嘴擋板式伺服閥,對油的精度要求為�(yōu)于NAS1638 �(biāo)�(zhǔn)�6 �(jí)( ISO4406 �(biāo)�(zhǔn)�14/ 11 �(jí)) ,而動(dòng)圈式力馬�(dá)式伺服閥或比例方向閥,對油的精度要求為NAS1638 �(biāo)�(zhǔn)�7 �(jí)( ISO4406 �(biāo)�(zhǔn)�15/ 12 �(jí)) 即可。而比例壓力閥或比例拆裝閥對油的精度要求還可再低一�(gè)等級(jí),如NAS1638 �(biāo)�(zhǔn)�8 �(jí)( ISO �(biāo)�(zhǔn)�16/ 13 �(jí)) ,已接近普通拖�(dòng)系統(tǒng)對油的使用要��
有一種考慮是設(shè)�(jì)中盡量選用比例閥,其依�(jù)是既可使系統(tǒng)對油的精度要求降�,又可降低成本。筆者認(rèn)為這種想法是不足取�。因?yàn)楸壤y不僅頻響�(一般低�10 赫芝,新設(shè)�(jì)概念的“比例閥”另�(dāng)別論,因其已超出了傳統(tǒng)比較閥的范疇,且價(jià)格不�) ,更要緊的�,由于�(jié)�(gòu)原理和加工精度等原因,它的非線形區(qū)(死區(qū)) 范圍大。所以選用比例閥作閉�(huán)控制的直接后果是:
(1) 使整�(gè)系統(tǒng)的頻響大大降�。由控制理論分析�,即使�(zhí)行機(jī)�(gòu)(即缸) 的頻響再�,整�(gè)系統(tǒng)的頻寬也不會(huì)大于10 赫芝�
(2) 有可能使控制系統(tǒng)不穩(wěn)�(由控制理論非線形分析可知) ,造成伺服液壓缸無法正常工作。所�,在選用比例閥�(shí)�(yīng)慎重。一般認(rèn)�,在滿足頻�(由分析知,�(dāng)閥的頻響大于3 倍缸的頻響時(shí),系統(tǒng)�(dòng)特性就由缸的頻響決�) 的前提下,對于中小流量(小于100 �/ �) 情況,建議選用單級(jí)�(dòng)圈式馬達(dá)�(qū)�(dòng)滑閥式伺服閥(如Moog633 �634 �,其頻響很易做�80 - 100 赫芝) 。對于大流量(100 �/ 分以�) ,建議選用�(dòng)圈式力馬�(dá)為先�(dǎo)�(jí)的滑閥式多級(jí)伺服�(如上海液壓件一廠的DY系列、北京機(jī)械工�(yè)自動(dòng)化所的SV 系列�,其頻響可�(dá)50 - 80 赫芝) �
這種僅供參考的選取,可以兼顧伺服缸對�(dòng)�(tài)性能的要求和對油的污染度的要��
2 閥的流量
一般選取的順序�,先由�(zhí)行機(jī)�(gòu)�(fù)載pL下應(yīng)�(dá)到的速度確定�(fù)載流量QL ,再由QL 確定系統(tǒng)的空載流量QS ,�
QS = QL
pS
pS - pL
式中: pS -系統(tǒng)供油壓力;
pL -�(fù)載壓�
定出QS �,再由樣本選取�(guī)定閥壓降ΔpN (一般為7MPa) 下的空載流量QR ,�:
QR = QS
ΔpN
pS
這樣,閥的流量就可以初步確定下來了�
但是,考慮到輸入信�(hào)的多變�(常會(huì)大于�(yù)�(jì)輸入信號(hào)的�,此時(shí)�(huì)引起流量飽和,劣化系統(tǒng)的品�(zhì)指標(biāo)) ,為使控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適�(yīng)�,建議�(shí)際選用的伺服閥的空載流量QR�(yīng)大于或等�2 倍的�(jì)算空載流量QR 。閥的規(guī)格過大的不足是響�(yīng)�(因慣量大) ,且閥的大行程得不到經(jīng)常有效的工作和磨�,系統(tǒng)的靈敏度也差�
改善這種狀況有效的做法�,選用兩�(gè)較小�(guī)格的伺服�,其流量之和等于所需的一�(gè)大規(guī)格閥的流�,將其并聯(lián)使用,這可在幾乎不增加成本的前提下明顯改善伺服缸的�(dòng)特性�
1 力矩 馬達(dá)部分
1�1 線圈斷線 :引起閥不動(dòng)�,無電流�
1�2 銜鐵卡住或受到限� :原�?yàn)楣ぷ鳉庀�?nèi)� 雜物,引起閥門不動(dòng)��
1�3 球頭磨損或脫� :原�?yàn)槟p ,引起伺服閥 性能下降 ,不�(wěn)� ,頻繁調(diào)整�
1�4 緊固件松�(dòng) :原�?yàn)檎駝?dòng) ,固定螺絲松�(dòng)等, 引起零偏增大�
1�5 彈簧管疲勞:� �?yàn)槠冢鹣到y(tǒng)迅速失 � ,伺服閥逐漸�(chǎn)生振�(dòng),系�(tǒng)震蕩,嚴(yán)� 的管路也 振動(dòng) �
1�6 反饋桿彎曲:疲勞或人為損� ,引起閥不能 正常工作 ,零偏大 ,控制電流可能到�
2 噴嘴擋板部分�
2�1 噴嘴或節(jié)流孔局部或全部堵塞 :原�?yàn)橛鸵?污染。引起頻響下�,分辨率降低 ,嚴(yán)重的引起系統(tǒng) 不穩(wěn)� �
2�2 濾芯堵塞:原 �?yàn)橛鸵何廴?。引起頻響下 � ,分辨率降低 ,嚴(yán)重的引起系統(tǒng)擺動(dòng)�
3 滑閥� 大器� � �
1 刃邊磨損 :原�?yàn)槟p。引起泄� ,流體躁 聲大 ,零偏大 ,系�(tǒng)不穩(wěn)� �
2 � �?yàn)V芯磨� :原�?yàn)槟p。引起泄漏增 �,零偏增� ,增益下��
3 � 閥卡� :原 �?yàn)橛鸵何廴?,滑閥變彀引 起波形失�,卡死�
4 � 它部 � �
4�1 密封件老化 :壽命已到或油液不符。引起閥 �(nèi)外滲� ,可�(dǎo)致伺服閥堵塞�