伺服阀

概述

液控伺服阀主要是指电液伺服阀,它在接受电气模拟信号后,相应输出调制的流量和压力。它既是电液转换元件,也是功率放大元件,它能够将小功率的微弱电气输入信号转换为大功率的液压能(流量和压力)输出。在电液伺服系统中,它将电气部分与液压部分连接起来,实现电液信号的转换与液压放大。电液伺服阀是电液伺服系统控制的核心。


工作原理

典型的伺服阀由永磁力矩马达、喷嘴、档板、阀芯、阀套和控制腔组成。当输入线圈通入电流时,档板向右移动,使右边喷嘴的节流作用加强,流量减少,右侧背压上升;同时使左边喷嘴节流作用减小,流量增加,左侧背压下降。阀芯两端的作用力失去平衡, 阀芯遂向左移动。高压油从S流向C2,送到负载。负载回油通过 C1流过回油口,进入油箱。阀芯的位移量与力矩马达的输入电流成正比,作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡,因此在平衡状态下力矩马达的差动电流与阀芯的位移成正比。如果输入的电流反向,则流量也反向。表中是伺服阀的分类。

伺服阀主要用在电气液压伺服系统中作为执行元件(见液压伺服系统)。在伺服系统中,液压执行机构同电气及气动执行机构相比,具有快速性好、单位重量输出功率大、传动平稳、抗干扰能力强等特点。另一方面,在伺服系统中传递信号和校正特性时多用电气元件。因此,现代高性能的伺服系统也都采用电液方式,伺服阀就是这种系统的必需元件。

伺服阀结构比较复杂,造价高,对油的质量和清洁度要求高。新型的伺服阀正试图克服这些缺点,例如利用电致伸缩元件的伺服阀,使结构大为简化。另一个方向是研制特殊的工作油(如电气粘性油)。这种工作油能在电磁的作用下改变粘性系数。利用这一性质就可通过电信号直接控制油流。

应用

电液伺服阀广泛地应用于电液位置,速度,加速度,力伺服系统,以及伺服振动发生器中.它具有体积小,结构紧凑,功率放大系数高,控制精度高,直线性好,死区小,灵敏度高,动态性能好以及响应速度快等优点。

分类

1 按液压放大级数可分为单级电液伺服阀,两级 电液伺服阀,三级电液伺服阀。  2 按液压前置级的结构形式 ,可分为单喷嘴挡板式,双喷嘴挡板式,滑阀式,射流管式和偏转板射流式 。  

3 按反馈形式可分为位置反馈式,负载压力反馈式,负载流量反馈式,电反馈式等。

4 按电机械转换装置可分为动铁式和动圈式。  

5 按输出量形式可分为流量伺服阀和压力控制伺服阀。

选型指南

1.系统所用油液必须过滤,过滤精度至少为10μ。电液伺服阀内的过滤器只能防止偶然进入系统的颗粒堵塞节流孔和喷嘴。    

2.油压系统的用油箱必须密封,加空气滤清装置。    

3.系统安装完毕后,不能立即安装伺服阀应以冲洗板(备件)代之,至少冲洗36小时之后,在换系统滤芯冲洗2小时后才可安装伺服阀。当更换新油时,必须重新过滤系统油液。  

4.具有第五通油孔的阀,用户可按需要选择前置单独供油压力,前置阀供油压力不得超过功率阀额定压力的1/2。    

5.阀安装的表面粗糙度不应低于1.6。

维护保养

1`安装时先取下保护板不必内部启封,即可用四个螺钉将伺服阀固定于使用对象转接座上。伺服阀壳体下边缘标有P记号一侧为进油窗口,标有R记号一侧为回油窗口。注意应与系统进`回油路相对应,切勿接错。

2`进入伺服阀一侧的工作液应使用过滤精度不低于10微米的油滤过滤。

3`1伺服阀使用时应先供给额定压力,后通入电流,以防止损坏内部构件。

4`伺服阀由系统卸下后,要向阀体注入清洁的工作液并装上保护板。

5`根据具体使用方法,注意力矩马达线圈的接线方式及方法。  

6`安装伺服阀时注意力矩马达底部挡板的保护,以免磕碰受力改变伺服阀的零位。

注意事项

(1)油路的过滤和清洗。

(2)在整个液压伺服系统安装完毕后,伺服阀未装入以前,必须对油路进行彻底清洗。冲洗24~36小时后卸下过滤器,清洗或换掉滤芯。

(3)液压管路不允许采用焊接式连接件。

(4)伺服阀的安装面应光滑平直、清洁,确保阀芯处于水平位置。

(5)伺服系统的油箱必须密封并安装空气滤清器和磁性过滤器。

(6)液压油定期更换。每半年换油一次。更换新油必须经过严格的精过滤

(7)伺服系统的油液尽量保持在40~50℃的范围内工作。

故障排除

(1)阀不工作原因有:马达线圈断线,脱焊;还有进油或进出油口接反。再有可能是前置级堵塞,使得阀芯正好卡在中间死区位置,阀芯卡在中间位置当然这种几率较少。马达线圈串联或并联两线圈接反了,两线圈形成的磁作用力正好抵消。

  (2)阀有一固定输出,但已失控原因:前置级喷嘴堵死,阀芯被赃物卡着及阀体变形引起阀芯卡死等,或内部保护滤器被赃物堵死。要更换滤芯,返厂清洗、修复。

  (3)阀反应迟钝、响应变慢等原因:有系统供油压力降低,保护滤器局部堵塞,某些阀调零机构松动,及马达另部件松动,或动圈阀的动圈跟控制阀芯间松动。系统中执行动力元件内漏过大,又是一个原因。此外油液太脏,阀分辨率变差,滞环增宽也是原因之一。

  (4)系统出现频率较高的振动及噪声原因:油液中混入空气量过大,油液过脏;系统增益调的过高,来自放大器方面的电源噪音,伺服阀线圈与阀外壳及地线绝缘不好,是通非通,颤振信号过大或与系统频率关系引起的谐振现象,再则相对低的系统而选了过高频率的伺服阀。

  (5)阀输出忽正忽负,不能连续控制,成“开关”控制。原因:伺服阀内反馈机构失效,或系统反馈断开,不然是出现某种正反馈现象。

  (6)漏油原因:安装座表面加工质量不好、密封不住。阀口密封圈质量问题,阀上堵头等处密封圈损坏。马达盖与阀体之间漏油的话,可能是弹簧管破裂、内部油管破裂等。伺服阀故障排除,有的可自己排除,但许多故障要将阀送到生产厂,放到实验台上返修调试,再强调一遍:不要自己拆阀,那是很容易损坏伺服阀零部件的。用伺服阀较多的单位可以自己装一个简易实验台来判断是系统问题还是阀的问题,阀有什么问题,可否再使用。

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