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直接位置反馈型电液伺服阀

更新时间:2017-06-28 22:39:17点击次数:590次
直接位置反馈型电液伺服阀的主阀芯与先导阀芯构成直接位置比较和反馈,其工作原理如图1所示。 图1中,先导阀直径较小,直接由动圈式力马达的线圈驱动,力马达的输入电流约为0~±300mA。 当输入电流I=0时,力马达线圈的驱动力Fi=0,先导阀芯位于主阀零位没有运动;

直接位置反馈型电液伺服阀的主阀芯与先导阀芯构成直接位置比较和反馈,其工作原理如图1所示。

图1中,先导阀直径较小,直接由动圈式力马达的线圈驱动,力马达的输入电流约为0~±300mA。

当输入电流I=0时,力马达线圈的驱动力Fi=0,先导阀芯位于主阀零位没有运动;

当输入电流逐步加大到I=300mA时,力马达线圈的驱动力也逐步加大到约为40N,压缩力马达弹簧后,使先导阀芯产生位移约为4mm;

当输入电流改变方向,I= -300mA时,力马达线圈的驱动力也变成约-40N,带动先导阀芯产生反向位移约-4mm。

上述过程说明先导阀芯的位移x芯与输入电流I成比例,运动方向与电流方向保持一致。

先导阀芯直径小,无法控制系统中的大流量;主阀芯的阻力很大,力马达的推力又不足以驱动主阀芯。

解决的办法是,先用力马达比例地驱动直径小的导阀芯,再用位置随动(直接位置反馈)的办法让主阀芯等量跟随先导阀运动,最后达到用小信号比例地控制系统中的大流量之目的。

 

 

        (a)控制原理图,(b)结构图

图1  直接位置反馈型电液伺服阀的工作原理图

主阀芯两端容腔为驱动主阀芯的对称双作用液压缸,该缸由先导阀供油,以控制主阀芯上下运动。由于先导阀芯直径小,加工困难,为了降低加工难度,可将先导阀上用于控制主阀芯上下两腔的进油阀口由两个固定节流孔代替,这样先导阀可看成是由两个带固定节流孔的半桥组成的全桥。为了实现直接位置反馈,将主阀芯、驱动油缸、先导阀阀套三者做成一体,因此主阀芯位移xP(被控位移)反馈到先导阀上,与先导阀套位移x套相等。当导阀芯在力马达的驱动下向上运动产生位移x芯时,导阀芯与阀套之间产生开口量x芯-x套,主阀芯上腔的回油口打开,压差驱动主阀芯自下而上运动,同时先导阀口在反馈的作用下逐步关小。当导阀口关闭时,主阀停止运动且主阀位移xP=x套=x芯。反向运动亦然。在这种反馈中,主阀芯等量跟随先导阀运动,故称为直接位置反馈。

图2(a)是DY系列直接位置反馈型电液伺服阀的结构图。上部为动圈式力马达,下部是两级滑阀装置。

压力油由P口进入,A、B口接执行元件,T口回油。由动圈7带动的小滑阀6与空心主滑阀4的内孔配合,动圈与先导滑阀固连,并用两个弹簧8、9定位对中。小滑阀上的两条控制边与主滑阀上两个横向孔形成两个可变节流口11、12。P口来的压力油除经主控油路外,还经过固定节流口3、5和可变节流口11、12,先导阀的环形槽和主滑阀中部的横向孔到了回油口,形成如图2(b)所示的前置液压放大器油路(桥路)。显然,前置级液压放大器是由具有两个可变节流口11、12的先导滑阀和两个固定节流口3、5组合而成的。桥路中固定节流口与可变节流口连接的节点a、b分别与主滑阀上、下两个台肩端面连通,主滑阀可在节点压力作用下运动。平衡位置时,节点a、b的压力相同,主滑阀保持不动。如果先导滑阀在动圈作用下向上运动,节流口11加大,12减小,a点压力降低,b点压力上升,主滑阀随之向上运动。由于主滑阀又兼作先导滑阀的阀套(位置反馈),故当主滑阀向上移动的距离与先导滑阀一致时,停止运动。同样,在先导滑阀向下运动时,主滑阀也随之向下移动相同的距离。故为直接位置反馈系统。这种情况下,动圈只需带动小滑阀,力马达的结构尺寸就不至于太大。

 

 

         图2  DY型电液伺服阀

(a)结构图;(b)前置级液压放大器油路;(c)电液伺服阀符号

1-阀体;2-阀座;3、5-固定节流口(Fixed Orifice);4-主滑阀(Main Sliding Valve);6-先导阀;7-线圈(动圈);8-下弹簧;9-上弹簧;10-磁钢(Magnet)(永久磁铁);11、12-可变节流口

    主阀芯凸肩控制棱边与阀体油窗口的相应棱边的轴向尺寸是零开口状态精密配合,在工作过程中,动圈的位移量、先导阀芯的位移量与主阀芯的位移量均相等,而动圈的位移量与输入控制电流成比例,所以输出流量的大小在负载压力恒定的条件下与控制电流的大小成比例,输出流量的方向则取决于控制电流的极性。除控制电流外,在动圈绕组中加入高频小振幅颤振电流,可以克服阀芯的静摩擦,保证伺服阀具有灵敏的控制性能。

动圈滑阀式力马达型两级电液流量伺服阀的优点是力马达结构简单、磁滞小、工作行程大;阀的工作行程大、成本低、零区分辨率高、固定节流孔的尺寸大(直径达0.8mm)、抗污染能力强;主阀芯两端作用面积大,加大了驱动力,使主阀芯不易被卡阻。该阀价格低廉,工作可靠性高,且便于调整维护。特别适合用于一般工业设备的液压伺服控制。

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