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阿托(tuo)斯(si)液(ye)控伺(si)服閥(fa)主要(yao)是指電(dian)液(ye)伺(si)服閥(fa),它(ta)在(zai)接受電(dian)氣(qi)模(mo)擬信(xin)號後,相應輸(shu)出調(tiao)制(zhi)的(de)流量和壓(ya)力。它(ta)既(ji)是電(dian)液(ye)轉換元(yuan)件(jian),也(ye)是功(gong)率(lv)放大元件(jian),它(ta)能(neng)夠(gou)將(jiang)小(xiao)功(gong)率(lv)的(de)微(wei)弱(ruo)電(dian)氣(qi)輸(shu)入信(xin)號轉換為(wei)大功(gong)率(lv)的(de)液(ye)壓(ya)能(neng)(流量(liang)和壓(ya)力)輸(shu)出。在(zai)電(dian)液(ye)伺(si)服系(xi)統(tong)中,它(ta)將(jiang)電(dian)氣(qi)部(bu)分(fen)與(yu)液(ye)壓(ya)部(bu)分(fen)連(lian)接起來,實(shi)現電(dian)液(ye)信(xin)號的(de)轉換與(yu)液(ye)壓(ya)放大。電(dian)液(ye)伺(si)服閥(fa)是電(dian)液(ye)伺(si)服系(xi)統(tong)控(kong)制的核心(xin)。
阿托(tuo)斯(si)伺(si)服閥(fa)國(guo)內(nei)外(wai)的(de)現(xian)狀:
市(shi)場(chang)情(qing)況
國(guo)內(nei)生(sheng)產(chan)伺(si)服閥(fa)的(de)廠家(jia)主要(yao)有:航(hang)空工業總(zong)公司第六O九(jiu)研(yan)究(jiu)所(suo)、航(hang)空工業總(zong)公司第六壹八(ba)研(yan)究(jiu)所(suo)、北(bei)京(jing)機床研(yan)究(jiu)所(suo)、中國(guo)運載(zai)火(huo)箭技(ji)術研(yan)究(jiu)院第十八(ba)研(yan)究(jiu)所(suo)、上(shang)海(hai)航(hang)天(tian)控制(zhi)工程(cheng)研(yan)究(jiu)所(suo)、九(jiu)江(jiang)中船儀(yi)表(biao)有(you)限責任(ren)公(gong)司(四四壹廠)及(ji)中國(guo)船舶重(zhong)工集團公司第七(qi)O四研(yan)究(jiu)所(suo)。國(guo)外(wai)生(sheng)產(chan)伺(si)服閥(fa)的(de)廠家(jia)主要(yao)有:美國(guo) Moog公(gong)司、英國(guo)Dowty公(gong)司、美國(guo)Team公(gong)司、俄(e)羅斯(si)的(de)“祖(zu)國”設計(ji)局(ju)、沃斯霍得工廠等(deng),此(ci)外美國(guo)Park公(gong)司、EatonVickers公司、德國(guo)Bosch公司、Rexroth公司等(deng)亦(yi)有(you)自己的伺(si)服閥(fa)產(chan)品。
電(dian)液(ye)伺(si)服閥(fa)壹般按力矩馬達(da)型(xing)式(shi)分(fen)為(wei)動(dong)圈(quan)式(shi)和永磁(ci)式(shi)兩(liang)種。傳(chuan)統(tong)的(de)伺(si)服閥(fa)大部(bu)分(fen)采(cai)用永磁(ci)式(shi)力矩馬達(da),此(ci)類伺(si)服閥(fa)還(hai)可分(fen)為(wei)噴嘴擋(dang)板式(shi)和射流(liu)式(shi)兩(liang)大類。國(guo)內(nei)生(sheng)產(chan)伺(si)服閥(fa)的(de)廠家(jia)大部(bu)分(fen)以(yi)噴嘴擋(dang)板式(shi)為(wei)主。生(sheng)產(chan)射流(liu)管式(shi)伺(si)服閥(fa)形成規(gui)模(mo)及系列(lie)的只(zhi)有九(jiu)江(jiang)中船儀(yi)表(biao)有(you)限責任(ren)公(gong)司(四四壹廠)和中國(guo)船舶重(zhong)工集團公司第七(qi)O四研(yan)究(jiu)所(suo)。國(guo)外(wai)情(qing)況亦(yi)類(lei)似,原專(zhuan)業生(sheng)產(chan)射流(liu)管式(shi)伺(si)服閥(fa)的(de)廠家(jia)美國(guo)Abex公(gong)司也已被Park公司所(suo)吞(tun)並。然而,由於射流(liu)管式(shi)伺(si)服閥(fa)具(ju)有(you)抗(kang)汙染(ran)性(xing)能(neng)好、高(gao)可靠(kao)性(xing)、高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)等(deng)特(te)點(dian)。有(you)些(xie)生(sheng)產(chan)廠家(jia)也在(zai)研(yan)制(zhi)或已推出自己的射流(liu)管式(shi)產(chan)品,如(ru)航(hang)空工業總(zong)公司第六O九(jiu)研(yan)究(jiu)所(suo)、中國(guo)運載(zai)火(huo)箭技(ji)術研(yan)究(jiu)院第十八(ba)研(yan)究(jiu)所(suo)、美國(guo)Moog公(gong)司及俄(e)羅斯(si)的(de)有(you)關廠家(jia)等(deng)。美國(guo)Moog公(gong)司還在(zai)2006年7月召(zhao)開(kai)了(le)產(chan)品推廣會(hui),推出了(le)射流(liu)管式(shi)的(de)D660系列(lie)產(chan)品,並(bing)認為(wei)該(gai)產(chan)品代表(biao)了今後伺(si)服閥(fa)的(de)發(fa)展趨勢(shi)。
當(dang)前國(guo)內(nei)在(zai)研(yan)究(jiu)、生(sheng)產(chan)及使(shi)用伺(si)服閥(fa)方(fang)面雖(sui)然形成了(le)壹定的(de)規(gui)模。然(ran)而生產(chan)的產(chan)品主要(yao)用於航(hang)空、航(hang)天(tian)、艦船等(deng)品(pin)領域,在(zai)民品(pin)*不大。同(tong)時由於各生產(chan)單(dan)位各(ge)自為(wei)戰(zhan)、缺少合作、力量(liang)分(fen)散(san),很不利於伺(si)服閥(fa)的(de)進(jin)壹步(bu)發(fa)展,也(ye)無(wu)法形成強(qiang)大的競(jing)爭力與(yu)國(guo)外(wai)產(chan)品進(jin)行(xing)競(jing)爭。現(xian)國外產(chan)品在(zai)國內(nei)*大的為(wei)Moog公(gong)司,它(ta)的(de)產(chan)品占(zhan)據(ju)了國(guo)內(nei)絕(jue)大部(bu)分(fen)的(de)民(min)品(pin)市(shi)場(chang)。
阿托(tuo)斯(si)比(bi)例閥(fa)和阿托(tuo)斯(si)伺(si)服閥(fa)的(de)區(qu)別(bie)主要(yao)體現在(zai)以下(xia)幾(ji)點(dian):
1.驅(qu)動裝(zhuang)置(zhi)不同(tong)。比例閥(fa)的(de)驅(qu)動裝(zhuang)置(zhi)是比例電(dian)磁(ci)鐵;伺(si)服閥(fa)的(de)驅(qu)動裝(zhuang)置(zhi)是力馬(ma)達(da)或力矩馬達(da);
2.性(xing)能(neng)參數不同(tong)。滯環(huan)、中位(wei)死(si)區、頻(pin)寬、過濾精(jing)度等(deng)特(te)性(xing)不同(tong),因(yin)此(ci)應用場(chang)合不同(tong),伺(si)服閥(fa)和伺(si)服比(bi)例閥(fa)主要(yao)應用在(zai)閉環(huan)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong),其它(ta)結(jie)構的(de)比例閥(fa)主要(yao)應用在(zai)開(kai)環(huan)控(kong)系(xi)統(tong)及(ji)閉環(huan)速(su)度控(kong)制(zhi)系統(tong);
2.1 伺(si)服閥(fa)中位(wei)沒(mei)有(you)死(si)區,比(bi)例閥(fa)有(you)中位(wei)死(si)區;
2.2 伺(si)服閥(fa)的(de)頻(pin)響(xiang)(響(xiang)應頻(pin)率(lv))更(geng)高(gao),可以(yi)高達(da)200Hz左右(you),比(bi)例閥(fa)壹般幾(ji)十Hz;
2.3 伺(si)服閥(fa)對(dui)液(ye)壓(ya)油(you)液(ye)的要(yao)求更高(gao),需(xu)要精(jing)過濾才(cai)行(xing),否則(ze)容易堵塞,比(bi)例閥(fa)要(yao)求低壹些(xie);
3.閥(fa)芯結(jie)構及(ji)加(jia)工精度不同(tong)。比例閥(fa)采(cai)用閥(fa)芯+閥(fa)體結構,閥(fa)體兼作閥(fa)套。伺(si)服閥(fa)和伺(si)服比(bi)例閥(fa)采(cai)用閥(fa)芯+閥(fa)套的結(jie)構。
4.中位(wei)機能(neng)種類(lei)不同(tong)。比例換向閥(fa)具(ju)有(you)與(yu)普通(tong)換向閥(fa)相似的中位(wei)機能(neng),而伺(si)服閥(fa)中位(wei)機能(neng)只(zhi)有O型(xing)(Rexroth產(chan)品的(de)E型(xing))。
5.閥(fa)的(de)額(e)定壓(ya)降不同(tong)。
而比例伺(si)服閥(fa)性(xing)能(neng)介於伺(si)服閥(fa)和比例閥(fa)之(zhi)間(jian)。
比(bi)例換向閥(fa)屬(shu)於比例閥(fa)的(de)壹種(zhong),用來控(kong)制(zhi)流(liu)量(liang)和流向。
延伸資料(liao)---電(dian)氣(qi)比(bi)例閥(fa)自動控制可分(fen)成(cheng)斷(duan)續控(kong)制和連(lian)續控制(zhi)。斷(duan)續控(kong)制即(ji)開(kai)關控(kong)制(zhi)。氣動(dong)控制系(xi)統(tong)中使(shi)用動作(zuo)頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)的開(kai)關式(shi)(ON-OFF)的(de)換向閥(fa)來控(kong)制(zhi)氣(qi)路(lu)的(de)通(tong)斷(duan)。靠減(jian)壓(ya)閥(fa)來調(tiao)節(jie)所(suo)需(xu)要的(de)壓(ya)力,靠(kao)節(jie)流閥(fa)來調(tiao)節(jie)所(suo)需(xu)要的(de)流量。這(zhe)種(zhong)傳統(tong)的(de)氣動控制(zhi)系(xi)統(tong)要(yao)想要有多個輸(shu)出力和多個運(yun)動(dong)速(su)度,就(jiu)需(xu)要多個減(jian)壓(ya)閥(fa)、節(jie)流閥(fa)及(ji)換向閥(fa)。這(zhe)樣(yang),不僅元件(jian)需(xu)要多,成本(ben)高,構成(cheng)系統(tong)復雜(za),且許(xu)多元件(jian)都(dou)需(xu)要預(yu)先(xian)進(jin)行(xing)人工調節(jie)。電(dian)氣(qi)比(bi)例閥(fa)控(kong)制(zhi)屬(shu)於連(lian)續控制(zhi),其特(te)點是輸(shu)出量(liang)隨(sui)輸(shu)入量(liang)的(de)變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua),輸(shu)出量(liang)與(yu)輸(shu)入量(liang)之(zhi)間(jian)存在(zai)壹定的(de)比(bi)例關系(xi)。比(bi)例控制(zhi)有開(kai)環(huan)控(kong)制(zhi)和閉環(huan)控(kong)制(zhi)之(zhi)分(fen)。
結(jie)構原理(li)
輸(shu)入信(xin)號增(zeng)大,供氣用電(dian)磁(ci)閥(fa)先(xian)導(dao)閥(fa)1換向,而排氣用電(dian)磁(ci)先(xian)導(dao)閥(fa)7處於復位(wei)狀態(tai),則供氣壓(ya)力從(cong)SUP口(kou)通(tong)過閥(fa)1進(jin)入(ru)先(xian)導(dao)室(shi)5,先(xian)導(dao)室(shi)壓(ya)力上(shang)升(sheng),氣(qi)壓(ya)力作(zuo)用在(zai)膜(mo)片(pian)2的上(shang)方(fang),則和膜(mo)片(pian)2相連(lian)的供氣閥(fa)芯4便(bian)開(kai)啟(qi),排氣閥(fa)芯3關閉,產(chan)生輸(shu)出壓(ya)力。此(ci)輸(shu)出壓(ya)力通(tong)過壓(ya)力傳(chuan)感(gan)器6反(fan)饋(kui)至控制回(hui)路(lu)8。在(zai)這(zhe)裏(li),與(yu)目標(biao)值(zhi)進行(xing)快(kuai)速(su)比較(jiao)修(xiu)正(zheng),知道輸(shu)出壓(ya)力與(yu)輸(shu)入信(xin)號成(cheng)壹定比(bi)例為(wei)止(zhi),從(cong)而(er)得到輸(shu)出壓(ya)力與(yu)輸(shu)入信(xin)號的(de)變(bian)化(hua)成比(bi)例的變(bian)化(hua)。由於沒(mei)有(you)噴嘴擋(dang)板機構,故(gu)閥(fa)對(dui)雜(za)質不敏(min)感(gan),可靠(kao)性(xing)高(gao)。
阿托(tuo)斯(si)伺(si)服閥(fa)原理(li):
典(dian)型(xing)的伺(si)服閥(fa)由永(yong)磁(ci)力矩馬達(da)、噴嘴、檔(dang)板、閥(fa)芯、閥(fa)套和控制(zhi)腔組成(見(jian)圖)。當輸(shu)入線圈通(tong)入電(dian)流(liu)時,檔板向右移(yi)動(dong),使右(you)邊噴嘴的(de)節(jie)流作(zuo)用加(jia)強(qiang),流量減(jian)少,右側背(bei)壓(ya)上(shang)升(sheng);同(tong)時使左(zuo)邊噴嘴節(jie)流作(zuo)用減(jian)小(xiao),流(liu)量增加(jia),左側(ce)背(bei)壓(ya)下(xia)降(jiang)。閥(fa)芯兩(liang)端的(de)作(zuo)用力失(shi)去平衡, 閥(fa)芯遂(sui)向左移(yi)動(dong)。高壓(ya)油(you)從(cong)S流(liu)向C2,送到負載(zai)。負載(zai)回(hui)油(you)通(tong)過 C1流過回(hui)油(you)口(kou),進入油(you)箱(xiang)。閥(fa)芯的(de)位(wei)移(yi)量(liang)與(yu)力矩馬達(da)的輸(shu)入電(dian)流(liu)成(cheng)正(zheng)比,作(zuo)用在(zai)閥(fa)芯上(shang)的(de)液(ye)壓(ya)力與(yu)彈簧力相平衡,因(yin)此(ci)在(zai)平衡狀態(tai)下(xia)力矩馬達(da)的差動(dong)電(dian)流(liu)與(yu)閥(fa)芯的(de)位(wei)移(yi)成(cheng)正(zheng)比。如(ru)果(guo)輸(shu)入的(de)電(dian)流(liu)反(fan)向,則流量也(ye)反(fan)向。表中是伺(si)服閥(fa)的(de)分(fen)類(lei)。
伺(si)服閥(fa)主要(yao)用在(zai)電(dian)氣(qi)液(ye)壓(ya)伺(si)服系(xi)統(tong)中作(zuo)為(wei)執(zhi)行(xing)元(yuan)件(jian)(見(jian)液(ye)壓(ya)伺(si)服系(xi)統(tong))。在(zai)伺(si)服系(xi)統(tong)中,液(ye)壓(ya)執行(xing)機構同(tong)電(dian)氣(qi)及(ji)氣(qi)動執行機構相比,具(ju)有快(kuai)速(su)性(xing)好(hao)、單(dan)位重(zhong)量(liang)輸(shu)出功(gong)率(lv)大、傳動(dong)平穩(wen)、抗(kang)幹(gan)擾能(neng)力強(qiang)等(deng)特(te)點(dian)。另(ling)壹方(fang)面,在(zai)伺(si)服系(xi)統(tong)中傳(chuan)遞信(xin)號和校正(zheng)特性(xing)時多用電(dian)氣(qi)元(yuan)件(jian)。因(yin)此(ci),現代高(gao)性(xing)能(neng)的伺(si)服系(xi)統(tong)也(ye)都(dou)采用電(dian)液(ye)方(fang)式(shi),伺(si)服閥(fa)就(jiu)是這(zhe)種(zhong)系統(tong)的(de)必需(xu)元件(jian)。
伺(si)服閥(fa)結(jie)構比(bi)較復雜(za),造價(jia)高,對(dui)油(you)的(de)質量和清(qing)潔(jie)度要(yao)求高。新型(xing)的伺(si)服閥(fa)正(zheng)試圖克服(fu)這(zhe)些(xie)缺(que)點,例如(ru)利(li)用電(dian)致(zhi)伸(shen)縮(suo)元件(jian)的(de)伺(si)服閥(fa),使(shi)結(jie)構大為(wei)簡(jian)化(hua)。另(ling)壹個(ge)方(fang)向是研(yan)制(zhi)特(te)殊的(de)工作油(you)(如(ru)電(dian)氣(qi)粘(zhan)性(xing)油(you))。這(zhe)種(zhong)工作油(you)能(neng)在(zai)電(dian)磁(ci)的(de)作用下(xia)改(gai)變(bian)粘(zhan)性(xing)系(xi)數。利用這(zhe)壹性(xing)質就(jiu)可通(tong)過電(dian)信(xin)號直(zhi)接控(kong)制油(you)流(liu)。
阿托(tuo)斯(si)伺(si)服閥(fa)新型(xing)結構的(de)設計(ji):
在(zai)20世紀(ji)90年(nian)代,國(guo)外研(yan)制(zhi)直(zhi)動型(xing)電(dian)液(ye)伺(si)服閥(fa)獲(huo)得了較(jiao)大的成(cheng)就(jiu)。國內(nei)有(you)些(xie)單(dan)位如(ru)中國(guo)運載(zai)火(huo)箭技(ji)術研(yan)究(jiu)院第十八(ba)研(yan)究(jiu)所(suo)、北(bei)京(jing)機床研(yan)究(jiu)所(suo)、浙江(jiang)工業大學等(deng)單(dan)位也(ye)研(yan)制(zhi)出(chu)了相關產(chan)品的(de)樣(yang)機。特(te)別是北(bei)京(jing)航(hang)空航(hang)天(tian)大學研(yan)制(zhi)出(chu)轉閥(fa)式(shi)直(zhi)動型(xing)電(dian)液(ye)伺(si)服閥(fa)。該(gai)伺(si)服閥(fa)通(tong)過將(jiang)普通(tong)伺(si)服閥(fa)的(de)滑閥(fa)滑動結(jie)構轉變(bian)為(wei)滑閥(fa)的(de)轉動,並在(zai)閥(fa)芯與(yu)閥(fa)套上(shang)相應開(kai)了(le)幾(ji)個與(yu)軸(zhou)向有壹定傾(qing)角(jiao)的(de)斜槽(cao)。閥(fa)芯閥(fa)套相互(hu)轉動時,斜槽(cao)相互(hu)開(kai)通(tong)或相互(hu)封(feng)閉,從(cong)而(er)控制輸(shu)出壓(ya)力或流量(liang)。由於在(zai)工作時閥(fa)芯閥(fa)套是相互(hu)轉動的,降低(di)了(le)閥(fa)工作時的摩擦阻(zu)力,同(tong)時汙染(ran)物不容易在(zai)轉動的滑閥(fa)內(nei)堆(dui)積,提高(gao)了抗(kang)汙染(ran)性(xing)能(neng)。此(ci)外,Park公(gong)司開(kai)發(fa)了(le)“音圈驅(qu)動(Voice Coil Drive)”技(ji)術(VCD),以及以此(ci)技(ji)術為(wei)基礎(chu)開(kai)發(fa)的(de)DFplus控制閥(fa)。所(suo)謂(wei)音(yin)圈(quan)驅(qu)動技(ji)術,顧名(ming)思(si)義,即(ji)是類似於揚聲器的(de)壹種(zhong)驅(qu)動裝(zhuang)置(zhi),其基本(ben)結構就(jiu)是套在(zai)固定的(de)圓(yuan)柱形磁(ci)鐵上(shang)的(de)移(yi)動(dong)線圈,當信(xin)號電(dian)流(liu)輸(shu)入線圈時,在(zai)電(dian)磁(ci)效(xiao)應的作(zuo)用下(xia),線圈中產(chan)生與(yu)信(xin)號電(dian)流(liu)相對應(ying)的軸(zhou)向作用力,並(bing)驅(qu)動與(yu)線圈直接(jie)相連(lian)的閥(fa)芯運(yun)動(dong),驅(qu)動力很大。線圈上(shang)內(nei)置(zhi)了位移(yi)反(fan)饋傳(chuan)感(gan)器,因(yin)此(ci),采用VCD驅(qu)動的(de)DFplus閥(fa)本(ben)質上(shang)是以閉環(huan)方(fang)式(shi)進(jin)行控(kong)制(zhi)的,線性(xing)度相當好(hao)。此(ci)外,由於 VCD驅(qu)動器的(de)運(yun)動零(ling)件(jian)只(zhi)是移(yi)動(dong)線圈,慣量極小(xiao),相對運(yun)動的(de)零(ling)件(jian)之(zhi)間(jian)也(ye)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)支(zhi)承,DFplus閥(fa)的(de)全(quan)部(bu)支(zhi)承就(jiu)是閥(fa)芯和閥(fa)體間的配(pei)合面,大大減(jian)小(xiao)了(le)摩擦這(zhe)壹非(fei)線性(xing)因(yin)素對(dui)控制品質的影響(xiang)。綜(zong)合上(shang)述(shu)的(de)技(ji)術特點,配(pei)合內(nei)置(zhi)的數字控制(zhi)模(mo)塊,使(shi)DFplus閥(fa)的(de)控(kong)制(zhi)性(xing)能(neng)佳,尤(you)其在(zai)頻(pin)率(lv)響(xiang)應方(fang)面更(geng)是*,可達(da) 400Hz。從(cong)發(fa)展趨勢(shi)來看(kan),新型(xing)直動(dong)型(xing)電(dian)液(ye)伺(si)服閥(fa)在(zai)某些(xie)行(xing)業有(you)替代傳(chuan)統(tong)伺(si)服閥(fa)特(te)別(bie)是噴嘴擋(dang)板式(shi)伺(si)服閥(fa)的(de)趨向,但它(ta)的(de)大問題在(zai)於體積大、重(zhong)量(liang)重(zhong),只(zhi)適用於對場(chang)地要(yao)求較低(di)的工業伺(si)服控(kong)制場(chang)合。如(ru)能(neng)減(jian)輕(qing)其重(zhong)量(liang)、減(jian)小(xiao)其體積,在(zai)航(hang)空、航(hang)天(tian)等(deng)軍工行業(ye)亦具(ju)有(you)極大的發(fa)展潛力。
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