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6电液伺服阀的开展趋势
当时,新式电液伺服阀技能的开展趋势首要体现在新式结构的规划,新式资料的选用 及电子化,数字化技能与液压技能的结合等几方面.
1/新式结构的规划
在 20 世纪 90 时代,国外研发直动型电液伺服阀取得了较大的成就.现构成系列产品 的有 Moog 公司的 D633,D634 系列的直动阀,伊顿威格士(EatonVickers)公司的 LFDC5V 型,德国 Bosch 公司的 NC10 型,日本三菱及 KYB 株式会社协作开发的 MK 型 阀及 Moog 公司与俄罗期沃斯霍得工厂协作研发的直动阀等.该类型的伺服阀去掉了一般 伺服阀的前置级, 运用一个较大功率的力矩马达直接拖动阀芯, 并由一个高精度的阀芯位移 传感器作为反应.该阀的**特色是无前置级,前进了伺服阀的抗污染才能.一起因为去掉 了许多难加工零件,降低了加工成本,可广泛运用于工业伺服操控的场合.国内有些单位如 我国运载火箭技能研究院第十八研究所, 北京机床研究所, 浙江工业大学等单位也研发出了 相关产品的样机. 特别是北京航空航天大学研发出转阀式直动型电液伺服阀. 该伺服阀经过 将一般伺服阀的滑阀滑动结构转变为滑阀的滚动, 并在阀芯与阀套上相应开了几个与轴向有 必定倾角的斜槽.阀芯阀套彼此滚动时,斜槽彼此注册或彼此关闭,然后操控输出压力或流 量.因为在作业时阀芯阀套是彼此滚动的,降低了阀作业时的摩擦阻力,一起污染物不容易 在滚动的滑阀内堆积,前进了抗污染功用.此外,Park 公司开发了"音圈驱动(Voice Coil Drive)"技能(VCD),以及以此技能为根底开发的 DFplus 操控阀.所谓音圈驱动技能, 望文生义, 便是类似于扬声器的一种驱动设备, 其根本结构就是套在固定的圆柱形**磁铁 上的移动线圈,当信号电流输入线圈时,在电磁效应的效果下,线圈中发生与信号电流相对 应的轴向效果力,并驱动与线圈直接相连的阀芯运动,驱动力很大.线圈上内置了位移反应 传感器,因此,选用 VCD 驱动的 DFplus 阀本质上是以闭环方法进行操控的,线性度适当 好.此外,因为 VCD 驱动器的运动零件仅仅移动线圈,惯量极小,相对运动的零件之间也 没有任何支承,DFplus 阀的悉数支承就是阀芯和阀体间的合作面,大大减小了摩擦这一非 线性要素对操控质量的影响.归纳上述的技能特色,合作内置的数字操控模块,使 DFplus 阀的操控功用佳,尤其在频率呼应方面更是优胜,可达 400Hz.从开展趋势来看,新式直 动型电液伺服阀在某些职业有代替传统伺服阀特别是喷嘴挡板式伺服阀的趋向, 但它的** 问题在于体积大, 分量重, 只适用于对场地要求较低的工业伺服操控场合. 如能减轻其分量, 减小其体积,在航空,航天等军工职业亦具有极大的开展潜力.
别的,近年来伺服阀新式的驱动方法除了力矩马达直接驱动外,还呈现了选用步进电 机,伺服电机,新式电磁铁等驱动结构以及光-液直接变换结构的伺服阀.这些新技能的应 用不只前进了伺服阀的功用, 而且为伺服阀发拓了思路, 为电液伺服阀技能注入了新的 活力.
2/新式资料的选用
当时在电液伺服阀研发范畴的新式资料运用,首要是以压电元件,超磁致弹性资料及 形状回忆合金等为根底的变换器研发开发.它们各具有其自己的优良特性.
2.1 压电元件
压电元件的特色是"压电效应":在必定的电场效果下会发生外形尺寸的改动,在必定 规模内,形变与电场强度成正比.压电元件的首要资料为压电陶瓷(PZT),电致弹性资料 (PMN)等.比较典型的压电陶瓷资料有日本 TOKIN 公司的叠堆型压电弹性陶瓷等.PZT 直动式伺服阀的原理是: 在阀芯两头经过钢球别离与两块多层压电元件相连. 经过压电效应, 使压电资料发生弹性驱动阀芯移动.完结电-机械变换.PMN 喷嘴挡板式伺服阀则在喷嘴处 设置一与压电叠堆固定衔接的挡板,由压电叠堆的伸,缩完结挡板与喷嘴间的间隙增减,使 阀芯两头发生压差推动阀芯移动.现在压电式电-机械变换器的研发比较老练并已得到较广 泛的运用.它具有频率呼应快的特色,伺服阀频宽甚至能到达上千赫兹,但亦有滞环大,易 漂移等缺陷,制约了压电元件在电液伺服阀上的进一步运用.
2.2 超磁致弹性资料
液压与电气论坛超磁致弹性资料(GMM)与传统的磁致弹性资料比较,在磁场的效果 下能发生大得多的长度或体积改动. 运用 GMM 变换器研发的直动型伺服阀是把 GMM 变换 器与阀芯相连,经过操控驱动线圈的电流,驱动 GMM 的弹性,带动阀芯发生位移然后操控 伺服阀输出流量.该阀与传统伺服阀比较不只有频率呼应高的特色,而且具有精度高,结构 紧凑的长处.现在,在 GMM 的研发及运用方面,美国,瑞典和日本等国处于**水平.国 内浙江大学运用 GMM 技能对气动喷嘴挡板阀和内燃机燃料喷发体系的高速强力电磁阀, 进 行了结构规划和特性研究.从现在状况来看 GMM 资料与压电资料和传统磁致弹性资料相 比,具有应变大,能量密度高,呼应速度快,输出力大等特色.世界各国对 GMM 电-机械 变换器及相关的技能研究适当注重,GMM 技能水平快速开展,已由实验室研发阶段逐步进 入商场开发阶段.今后还需处理 GMM 的热变形,磁晶各向异性,资料腐蚀性及制作工艺, 参数匹配等方面的问题,以利于在高科技范畴得到广泛运用.
2.3 形状回忆合金
形状回忆合金(SMA)的特色是具有形状回忆效应.将其在高温下定型后,冷却到低 温状态,对其施加外力.一般金属在超过其弹性变形后会发生**变形,而 SMA 却在将其 加热到某一温度之上后, 会康复其本来高温下的形状. 运用其特性研发的伺服阀是在阀芯两 端加一组由形状回忆合金绕制的 SMA 执行器, 经过加热和冷却的方法来驱动 SMA 执行器, 使阀芯两头的形状回忆合金伸长或缩短, 驱动阀芯效果移动, 一起参加方位反应来前进伺服 阀的操控功用.从该阀的状况来看,SMA 虽变形量大,但其呼应速度较慢,且变形不接连, 也约束了其运用规模.
与传统伺服阀比较,选用新式资料的电-机械变换器研发的伺服阀,普遍具有高频响, 高精度,结构紧凑的长处.虽然现在还各自呈在某些关键技能需求处理,但新式功用资料的 运用和开展,给电液伺服阀的技能开展开展供给了新的途径.
3/电子化,数字化技能的运用
液压与电气论坛现在电子化, 数字化技能在电液伺服阀技能上的运用首要有两种方法: 其一,在电液伺服阀模仿操控元器件上参加 D/A 变换设备来完结其数字操控.跟着微电子 技能的开展,可把操控元器件安装在阀体内部,经过计算机程序来操控阀的功用,完结数字 化补偿等功用.但存在模仿电路容易发生零漂,温漂,需加 D/A 变换接口等问题.其二, 为直动式数字操控阀. 经过用步进电机驱动阀芯, 将输入信号转化成电机的步进信号来操控 伺服阀的流量输出.该阀具有结构紧凑,速度及方位开环可控及可直接数字操控等长处,被 广泛运用.但在实时性操控要求较高的场合,如按惯例的步进方法,无法统筹量化精度及响 应速度的要求.浙江工业大学选用了接连盯梢操控的方法,消除了两者之间的对立,取得了 杰出的动态特性. 此外还有经过直流力矩电机直接驱动阀芯来完结数字操控等多种操控方法 或伺服阀结构改动等方法来构成众多的数字化伺服阀产品.
跟着各项技能水平的开展,经过选用新式的传感器和计算机技能研发出机械,电子, 传感器及计算机自我管理(毛病确诊,毛病扫除)为一体的智能化新式伺服阀.该类伺服阀 可依照体系的需求来确定操控方针:速度,方位,加速度,力或压力.同一台伺服阀能够根 据操控要求设置成流量操控伺服阀, 压力操控伺服阀或流量/ 压力复合操控伺服阀. 而且伺 服阀的操控参数,如流量增益,流量增益特性,零点等都能够依据操控功用**化准则进行 设置.伺服阀本身的确诊信息,关键操控参数(包含作业环境参数和伺服阀内部参数)能够 及时反应给主操控器;能够远距离对伺服阀进行监控,确诊和遥控.在主机调试期间,能够 经过总线端口下载或直接由上位机设置伺服阀的操控参数, 使伺服阀与操控体系到达**匹 配,优化操控功用.而伺服阀操控参数的下载和更新,甚至在主机运转时也能进行.而在伺 服阀与操控体系相匹配的技能运用开展中, 嵌入式技能对于伺服阀已经成为现实. 依照嵌入 式体系应界说为:"嵌入到对像体系中的专用计算机体系"."嵌入性","专用性"与"计算机 体系"是嵌入式体系的三个根本要素.它是在传统的伺服阀中嵌入专用的微处理芯片和相应 的操控体系, 针对客户的具体运用要求而构建成具有**操控参数的伺服阀并由阀本身的控 制体系完结相应的操控使命(如各操控轴同步操控),再嵌入到整个的大操控体系中去.从 现在的技能开展和操控体系对伺服阀的要求看, 伺服阀的自确诊和自检测功用应该有更大的 开展. 结束语 当时的液压伺服操控技能已经能将自动操控技能, 液压技能与微电子有机的结合起来, 构成新一代的伺服阀产品.而跟着电子设备,操控策略,软件及资料等方面的开展与前进, 电液操控技能及伺服阀产品将在机,电,液一体化取得长足的前进.