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美國(guó)穆格MOOG伺服閥的原理

來(lái)源:上海圓馨能源科技有限公司   2017年02月28日 13:59  

美國(guó)穆格MOOG伺服閥的工作原理
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美國(guó)穆格MOOG伺服閥的工作原理

美國(guó)MOOG典型的伺服閥由永磁力矩馬達(dá)、噴嘴、檔板、閥芯、閥套和控制腔組成(見(jiàn)圖)。當(dāng)輸入線圈通入電流伺服閥時(shí),檔板向右移動(dòng),使右邊噴嘴的節(jié)流作用加強(qiáng),流量減少,右側(cè)背壓上升;同時(shí)使左邊噴嘴節(jié)流作用減小,流量增加,左側(cè)背壓下降。閥芯兩端的作用力失去平衡,閥芯遂向左移動(dòng)。高壓油從S流向C2,送到負(fù)載。負(fù)載回油通[工業(yè)電器網(wǎng)-cnelc]過(guò)C1流過(guò)回油口,進(jìn)入油箱。閥芯的位移量與力矩馬達(dá)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(tài)下力矩馬達(dá)的差動(dòng)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。表中是伺服閥的分類。伺服閥主要用在電氣液壓伺服系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。在伺服系統(tǒng)中,液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)同電氣及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比,具有快速性好、單位重量輸出功率大、傳動(dòng)平穩(wěn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。另一方面,在伺服系統(tǒng)中傳遞信號(hào)和校正特性時(shí)多用電氣元件。因此,現(xiàn)代高性能的伺服系統(tǒng)也都采用電液方式,伺服閥就是這種系統(tǒng)的必需元件。伺服閥結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,造價(jià)高,對(duì)油的質(zhì)量和清潔度要求高。新型的伺服閥正試圖克服這些缺點(diǎn),例如利用電致伸縮元件的伺服閥,使結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。另一個(gè)方向是研制特殊的工作油(如電氣粘性油)。這種工作油能在電磁的作用下改變粘性系數(shù)。利用這一性質(zhì)就可通過(guò)電信號(hào)直接控制油流。
目前國(guó)外研制直動(dòng)型電液伺服閥獲得了較大的成就?,F(xiàn)形成系列產(chǎn)品的有Moog公司的D633、D634系列的直動(dòng)閥、伊頓威格士(EatonVickers)公司的LFDC5V型、德國(guó)Bosch公司的NC10型、日本三菱及KYB株式會(huì)社合作開(kāi)發(fā)的MK型閥及Moog公司與俄羅期沃斯霍得工廠合作研制的直動(dòng)閥等。該類型的伺服閥去掉了一般伺服閥的前置級(jí)利用一個(gè)較大功率的力矩馬達(dá)直接拖動(dòng)閥芯,并由一個(gè)高精度的閥芯位移傳感器作為反饋。該閥的zui大特點(diǎn)是無(wú)前置級(jí),提高了伺服閥的抗污染能力。同時(shí)由于去掉了許多難加工零件,降低了加工成本,可廣泛使用于工業(yè)伺服控制的場(chǎng)合。國(guó)內(nèi)有些單位如中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院第十八研究所、北京機(jī)床研究所、浙江工業(yè)大學(xué)等單位也研制出了相關(guān)產(chǎn)品的樣機(jī)。特別是北京航空航天大學(xué)研制出轉(zhuǎn)閥式直動(dòng)型電液伺服閥。該伺服閥通過(guò)將普通伺服閥的滑閥滑動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛y的轉(zhuǎn)動(dòng),并在閥芯與閥套上相應(yīng)開(kāi)了幾個(gè)與軸向有一定傾角的斜槽。閥芯閥套相互轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),斜槽相互開(kāi)通或相互封閉,從而控制輸出壓力或流量。由于在工作時(shí)閥芯閥套是相互轉(zhuǎn)動(dòng)的,降低了閥工作時(shí)的摩擦阻力,同時(shí)污染物不容易在轉(zhuǎn)動(dòng)的滑閥內(nèi)堆積,提高了抗污染性能。此外,Park公司開(kāi)發(fā)了“音圈驅(qū)動(dòng)(VoiceCoilDrive)”技術(shù)(VCD),以及以此技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的DFplus控制閥。所謂音圈驅(qū)動(dòng)技術(shù),顧名思義,即是類似于揚(yáng)聲器的一種驅(qū)動(dòng)裝置,其基本結(jié)構(gòu)就是套在固定的圓柱形*磁鐵上的移動(dòng)線圈,當(dāng)信號(hào)電流輸入線圈時(shí),在電磁效應(yīng)的作用下,線圈中產(chǎn)生與信號(hào)電流相對(duì)應(yīng)的軸向作用力控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,并驅(qū)動(dòng)與線圈直接相連的閥芯運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)力很大。線圈上內(nèi)置了位移反饋傳感器,因此,采用VCD驅(qū)動(dòng)的DFplus閥本質(zhì)上是以閉環(huán)方式進(jìn)行控制的,線性度相當(dāng)好。此外,由于VCD驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)零件只是移動(dòng)線圈,慣量極小,相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間也沒(méi)有任何支承,DFplus閥的全部支承就是閥芯和閥體間的配合面,大大減小了摩擦這一非線性因素對(duì)控制品質(zhì)的影響。綜合上述的技術(shù)特點(diǎn),配合內(nèi)置的數(shù)字控制模塊,使DFplus閥的控制性能佳,尤其在頻率響應(yīng)方面更是*,可達(dá)400Hz。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,新型直動(dòng)型電液伺服閥在某些行業(yè)有替代傳統(tǒng)伺服閥特別是噴嘴擋板式伺服閥的趨向,但它的zui大問(wèn)題在于體積大、重量重,只適用于對(duì)場(chǎng)地要求較低的工業(yè)伺服控制場(chǎng)合。如能減輕其重量、減小其體積,在航空、航天等行業(yè)亦具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?br />另外,近年來(lái)伺服閥新型的驅(qū)動(dòng)方式除了力矩馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)外,還出現(xiàn)了采用步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、新型電磁鐵等驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)以及光-液直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的伺服閥。這些新技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了伺服閥的性能,而且為伺服閥發(fā)展開(kāi)拓了思路,為電液伺服閥技術(shù)注入了新的活力。

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