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美國穆格MOOG伺服閥的原理
美國穆格MOOG伺服閥的工作原理
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美國穆格MOOG伺服閥的工作原理
美國MOOG典型的伺服閥由永磁力矩馬達、噴嘴、檔板、閥芯、閥套和控制腔組成（見圖）。當輸入線圈通入電流伺服閥時，檔板向右移動，使右邊噴嘴的節(jié)流作用加強，流量減少，右側(cè)背壓上升；同時使左邊噴嘴節(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。高壓油從S流向C2，送到負載。負載回油通[工業(yè)電器網(wǎng)-cnelc]過C1流過回油口，進入油箱。閥芯的位移量與力矩馬達的輸入電流成正比，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)下力矩馬達的差動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)行機構(gòu)同電氣及氣動執(zhí)行機構(gòu)相比，具有快速性好、單位重量輸出功率大、傳動平穩(wěn)、抗干擾能力強等特點。另一方面，在伺服系統(tǒng)中傳遞信號和校正特性時多用電氣元件。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)比較復雜，造價高，對油的質(zhì)量和清潔度要求高。新型的伺服閥正試圖克服這些缺點，例如利用電致伸縮元件的伺服閥，使結(jié)構(gòu)大為簡化。另一個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)就可通過電信號直接控制油流。
目前國外研制直動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系列的直動閥、伊頓威格士（EatonVickers）公司的LFDC5V型、德國Bosch公司的NC10型、日本三菱及KYB株式會社合作開發(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閥等。該類型的伺服閥去掉了一般伺服閥的前置級利用一個較大功率的力矩馬達直接拖動閥芯，并由一個高精度的閥芯位移傳感器作為反饋。該閥的zui大特點是無前置級，提高了伺服閥的抗污染能力。同時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)伺服控制的場合。國內(nèi)有些單位如中國運載火箭技術(shù)研究院第十八研究所、北京機床研究所、浙江工業(yè)大學等單位也研制出了相關(guān)產(chǎn)品的樣機。特別是北京航空航天大學研制出轉(zhuǎn)閥式直動型電液伺服閥。該伺服閥通過將普通伺服閥的滑閥滑動結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛y的轉(zhuǎn)動，并在閥芯與閥套上相應開了幾個與軸向有一定傾角的斜槽。閥芯閥套相互轉(zhuǎn)動時，斜槽相互開通或相互封閉，從而控制輸出壓力或流量。由于在工作時閥芯閥套是相互轉(zhuǎn)動的，降低了閥工作時的摩擦阻力，同時污染物不容易在轉(zhuǎn)動的滑閥內(nèi)堆積，提高了抗污染性能。此外，Park公司開發(fā)了“音圈驅(qū)動(VoiceCoilDrive)”技術(shù)（VCD），以及以此技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的DFplus控制閥。所謂音圈驅(qū)動技術(shù)，顧名思義，即是類似于揚聲器的一種驅(qū)動裝置，其基本結(jié)構(gòu)就是套在固定的圓柱形*磁鐵上的移動線圈，當信號電流輸入線圈時，在電磁效應的作用下，線圈中產(chǎn)生與信號電流相對應的軸向作用力控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，并驅(qū)動與線圈直接相連的閥芯運動，驅(qū)動力很大。線圈上內(nèi)置了位移反饋傳感器，因此，采用VCD驅(qū)動的DFplus閥本質(zhì)上是以閉環(huán)方式進行控制的，線性度相當好。此外，由于VCD驅(qū)動器的運動零件只是移動線圈，慣量極小，相對運動的零件之間也沒有任何支承，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控制品質(zhì)的影響。綜合上述的技術(shù)特點，配合內(nèi)置的數(shù)字控制模塊，使DFplus閥的控制性能佳，尤其在頻率響應方面更是*，可達400Hz。從發(fā)展趨勢來看，新型直動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大問題在于體積大、重量重，只適用于對場地要求較低的工業(yè)伺服控制場合。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，近年來伺服閥新型的驅(qū)動方式除了力矩馬達直接驅(qū)動外，還出現(xiàn)了采用步進電機、伺服電機、新型電磁鐵等驅(qū)動結(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)的應用不僅提高了伺服閥的性能，而且為伺服閥發(fā)展開拓了思路，為電液伺服閥技術(shù)注入了新的活力。
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