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東莞市廣聯(lián)自動化科技有限公司

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廣聯(lián)分享美國MOOG伺服閥原理與功能特點

2024-1-10  閱讀(285)

美國MOOG伺服閥原理與功能特點 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,。當輸入線圈通入電流

時,,檔板向右移動,使右邊噴嘴的節(jié)流作用加強,,流量減少,,右側背壓上升;同時使左邊噴嘴節(jié)流作用減小,,流量增加,,左側背壓下降。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,。

伺服閥主要用在電氣液壓伺服系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件(見液壓伺服系統(tǒng)),。在伺服系統(tǒng)中,液壓執(zhí)行機構同電氣及氣動執(zhí)行機構相比,,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。

伺服閥結構比較復雜,,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,,使結構大為簡化。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,。
1.壓電元件
壓電元件的特點是“壓電效應":在一定的電場作用下會產(chǎn)生外形尺寸的變化,,在一定范圍內(nèi),形變與電場強度成正比,。壓電元件的主要材料為壓電陶瓷(PZT),、電致伸縮材料(PMN)等。比較典型的壓電陶瓷材料有日本TOKIN公司的疊堆型壓電伸縮陶瓷等,。PZT直動式伺服閥的原理是:在閥芯兩端通過鋼球分別與兩塊多層壓電元件相連,。通過壓電效應使壓電材料產(chǎn)生伸縮驅(qū)動閥芯移動。實現(xiàn)電-機械轉換,。PMN噴嘴擋板式伺服閥則在噴嘴處設置一與壓電疊堆固定連接的擋板,,由壓電疊堆的伸、縮實現(xiàn)擋板與噴嘴間的間隙增減,,使閥芯兩端產(chǎn)生壓差推動閥芯移動,。壓電式電-機械轉換器的研制比較成熟并已得到較廣泛的應用。它具有頻率響應快的特點,,伺服閥頻寬甚至能達到上千赫茲,,但亦有滯環(huán)大、易漂移等缺點,,制約了壓電元件在電液伺服閥上的進一步應用,。
2.超磁致伸縮材料
超磁致伸縮材料(GMM)與傳統(tǒng)的磁致伸縮材料相比,在磁場的作用下能產(chǎn)生大得多的長度或體積變化,。利用GMM轉換器研制的直動型伺服閥是把 GMM轉換器與閥芯相連,,通過控制驅(qū)動線圈的電流,驅(qū)動GMM的伸縮,,帶動閥芯產(chǎn)生位移從而控制伺服閥輸出流量,。該閥與傳統(tǒng)伺服閥相比不僅有頻率響應高的特點,,而且具有精度高、結構緊湊的優(yōu)點,。在GMM的研制及應用方面,,美國、瑞典和日本等國處于水平,。國內(nèi)浙江大學利用GMM技術對氣動噴嘴擋板閥和內(nèi)燃機燃料噴射系統(tǒng)的高速強力電磁閥,,進行了結構設計和特性研究。GMM材料與壓電材料和傳統(tǒng)磁致伸縮材料相比,,具有應變大,、能量密度高、響應速度快,、輸出力大等特點,。世界各國對GMM電-機械轉換器及相關的技術研究相當重視,GMM技術水平快速發(fā)展,,已由實驗室研制階段逐步進入市場開發(fā)階段,。今后還需解決GMM的熱變形、磁晶各向異性,、材料腐蝕性及制造工藝,、參數(shù)匹配等方面的問題以利于在高科技領域得到廣泛運用。
3.形狀記憶合金
形狀記憶合金(SMA)的特點是具有形狀記憶效應,。將其在高溫下定型后,,冷卻到低溫狀態(tài),對其施加外力,。一般金屬在超過其彈性變形后會發(fā)生變形,,而SMA卻在將其加熱到某一溫度之上后,會恢復其原來高溫下的形狀,。利用其特性研制的伺服閥是在閥芯兩端加一組由形狀記憶合金繞制的SMA執(zhí)行器,,通過加熱和冷卻的方法來驅(qū)動SMA執(zhí)行器,使閥芯兩端的形狀記憶合金伸長或收縮,,驅(qū)動閥芯作用移動,,同時加入位置反饋來提高伺服閥的控制性能。從該閥的情況來看,,SMA雖變形量大,,但其響應速度較慢,且變形不連續(xù),,也限制了其應用范圍,。
與傳統(tǒng)伺服閥相比,采用新型材料的電-機械轉換器研制的伺服閥,,普遍具有高頻響,、高精度,、結構緊湊的優(yōu)點。雖然還各自呈在某些關鍵技術需要解決,,但新型功能材料的應用和發(fā)展,,給電液伺服閥的技術發(fā)展發(fā)展提供了新的途徑 [3]。
電子化,、數(shù)字化技術的運用
電子化,、數(shù)字化技術在電液伺服閥技術上的運用主要有兩種方式:其一,在電液伺服閥模擬控制元器件上加入D/A轉換裝置來實現(xiàn)其數(shù)字控制,。隨著微電子技術的發(fā)展,,可把控制元器件安裝在閥體內(nèi)部,通過計算機程序來控制閥的性能,,實現(xiàn)數(shù)字化補償?shù)裙δ?。但存在模擬電路容易產(chǎn)生零漂、溫漂,,需加D/A 轉換接口等問題,。其二,為直動式數(shù)字控制閥,。通過用步進電機驅(qū)動閥芯,將輸入信號轉化成電機的步進信號來控制伺服閥的流量輸出,。該閥具有結構緊湊,、速度及位置開環(huán)可控及可直接數(shù)字控制等優(yōu)點,被廣泛使用,。但在實時性控制要求較高的場合,,如按常規(guī)的步進方法,無法兼顧量化精度及響應速度的要求,。浙江工業(yè)大學采用了連續(xù)跟蹤控制的辦法,,消除了兩者之間的矛盾,獲得了良好的動態(tài)特性,。此外還有通過直流力矩電機直接驅(qū)動閥芯來實現(xiàn)數(shù)字控制等多種控制方式或伺服閥結構改變等方法來形成眾多的數(shù)字化伺服閥產(chǎn)品,。
隨著各項技術水平的發(fā)展,通過采用新型的傳感器和計算機技術研制出機械,、電子,、傳感器及計算機自我管理(故障診斷、故障排除)為一體的智能化新型伺服閥,。該類伺服閥可按照系統(tǒng)的需要來確定控制目標:速度,、位置、加速度,、力或壓力,。同一臺伺服閥可以根據(jù)控制要求設置成流量控制伺服閥,、壓力控制伺服閥或流量/ 壓力復合控制伺服閥。并且伺服閥的控制參數(shù),,如流量增益,、流量增益特性、零點等都可以根據(jù)控制性能化原則進行設置,。伺服閥自身的診斷信息,、關鍵控制參數(shù)(包括工作環(huán)境參數(shù)和伺服閥內(nèi)部參數(shù))可以及時反饋給主控制器;可以遠距離對伺服閥進行監(jiān)控,、診斷和遙控,。在主機調(diào)試期間,可以通過總線端口下載或直接由上位機設置伺服閥的控制參數(shù),,使伺服閥與控制系統(tǒng)達到優(yōu)良匹配,,優(yōu)化控制性能。而伺服閥控制參數(shù)的下載和更新,,甚至在主機運轉時也能進行,。而在伺服閥與控制系統(tǒng)相匹配的技術應用發(fā)展中,嵌入式技術對于伺服閥已經(jīng)成為現(xiàn)實,。按照嵌入式系統(tǒng)應定義為:“嵌入到對像體系中的專用計算機系統(tǒng)",。“嵌入性",、“專用性"與“計算機系統(tǒng)"是嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素,。它是在傳統(tǒng)的伺服閥中嵌入專用的微處理芯片和相應的控制系統(tǒng),針對客戶的具體應用要求而構建成具有控制參數(shù)的伺服閥并由閥自身的控制系統(tǒng)完成相應的控制任務(如各控制軸同步控制),,再嵌入到整個的大液壓控制系統(tǒng)中去,。從的技術發(fā)展和液壓控制系統(tǒng)對伺服閥的要求看,伺服閥的自診斷和自檢測功能應該有更大的發(fā)展美國MOOG伺服閥原理與功能特點
·通用的易理解的參數(shù)名稱按照用戶友好方式進行組織

·控制電路非常合理的設計和布局極大的提高了功能性和靈活性

·集成了電源 - 為使 DS2000 成為自含獨立伺服驅(qū)動器,,我們已在內(nèi)嵌式電源中集成了以下控制和監(jiān)測電路:



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