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直接位置反饋型電液伺服閥

更新時間:2017-06-28 22:39:17點擊次數:2342次
直接位置反饋型電液伺服閥的主閥芯與先導閥芯構成直接位置比較和反饋,其工作原理如圖1所示。 圖1中,先導閥直徑較小,直接由動圈式力馬達的線圈驅動,力馬達的輸入電流約為0~±300mA。 當輸入電流I=0時,力馬達線圈的驅動力Fi=0,先導閥芯位于主閥零位沒有運動;

直接位置反饋型電液伺服閥的主閥芯與先導閥芯構成直接位置比較和反饋,其工作原理如圖1所示。

圖1中,先導閥直徑較小,直接由動圈式力馬達的線圈驅動,力馬達的輸入電流約為0~±300mA。

當輸入電流I=0時,力馬達線圈的驅動力Fi=0,先導閥芯位于主閥零位沒有運動;

當輸入電流逐步加大到I=300mA時,力馬達線圈的驅動力也逐步加大到約為40N,壓縮力馬達彈簧后,使先導閥芯產生位移約為4mm;

當輸入電流改變方向,I= -300mA時,力馬達線圈的驅動力也變成約-40N,帶動先導閥芯產生反向位移約-4mm。

上述過程說明先導閥芯的位移x芯與輸入電流I成比例,運動方向與電流方向保持一致。

先導閥芯直徑小,無法控制系統中的大流量;主閥芯的阻力很大,力馬達的推力又不足以驅動主閥芯。

解決的辦法是,先用力馬達比例地驅動直徑小的導閥芯,再用位置隨動(直接位置反饋)的辦法讓主閥芯等量跟隨先導閥運動,最后達到用小信號比例地控制系統中的大流量之目的。

 

 

        (a)控制原理圖,(b)結構圖

圖1  直接位置反饋型電液伺服閥的工作原理圖

主閥芯兩端容腔為驅動主閥芯的對稱雙作用液壓缸,該缸由先導閥供油,以控制主閥芯上下運動。由于先導閥芯直徑小,加工困難,為了降低加工難度,可將先導閥上用于控制主閥芯上下兩腔的進油閥口由兩個固定節流孔代替,這樣先導閥可看成是由兩個帶固定節流孔的半橋組成的全橋。為了實現直接位置反饋,將主閥芯、驅動油缸、先導閥閥套三者做成一體,因此主閥芯位移xP(被控位移)反饋到先導閥上,與先導閥套位移x套相等。當導閥芯在力馬達的驅動下向上運動產生位移x芯時,導閥芯與閥套之間產生開口量x芯-x套,主閥芯上腔的回油口打開,壓差驅動主閥芯自下而上運動,同時先導閥口在反饋的作用下逐步關小。當導閥口關閉時,主閥停止運動且主閥位移xP=x套=x芯。反向運動亦然。在這種反饋中,主閥芯等量跟隨先導閥運動,故稱為直接位置反饋。

圖2(a)是DY系列直接位置反饋型電液伺服閥的結構圖。上部為動圈式力馬達,下部是兩級滑閥裝置。

壓力油由P口進入,A、B口接執行元件,T口回油。由動圈7帶動的小滑閥6與空心主滑閥4的內孔配合,動圈與先導滑閥固連,并用兩個彈簧8、9定位對中。小滑閥上的兩條控制邊與主滑閥上兩個橫向孔形成兩個可變節流口11、12。P口來的壓力油除經主控油路外,還經過固定節流口3、5和可變節流口11、12,先導閥的環形槽和主滑閥中部的橫向孔到了回油口,形成如圖2(b)所示的前置液壓放大器油路(橋路)。顯然,前置級液壓放大器是由具有兩個可變節流口11、12的先導滑閥和兩個固定節流口3、5組合而成的。橋路中固定節流口與可變節流口連接的節點a、b分別與主滑閥上、下兩個臺肩端面連通,主滑閥可在節點壓力作用下運動。平衡位置時,節點a、b的壓力相同,主滑閥保持不動。如果先導滑閥在動圈作用下向上運動,節流口11加大,12減小,a點壓力降低,b點壓力上升,主滑閥隨之向上運動。由于主滑閥又兼作先導滑閥的閥套(位置反饋),故當主滑閥向上移動的距離與先導滑閥一致時,停止運動。同樣,在先導滑閥向下運動時,主滑閥也隨之向下移動相同的距離。故為直接位置反饋系統。這種情況下,動圈只需帶動小滑閥,力馬達的結構尺寸就不至于太大。

 

 

         圖2  DY型電液伺服閥

(a)結構圖;(b)前置級液壓放大器油路;(c)電液伺服閥符號

1-閥體;2-閥座;3、5-固定節流口(Fixed Orifice);4-主滑閥(Main Sliding Valve);6-先導閥;7-線圈(動圈);8-下彈簧;9-上彈簧;10-磁鋼(Magnet)(永久磁鐵);11、12-可變節流口

    主閥芯凸肩控制棱邊與閥體油窗口的相應棱邊的軸向尺寸是零開口狀態精密配合,在工作過程中,動圈的位移量、先導閥芯的位移量與主閥芯的位移量均相等,而動圈的位移量與輸入控制電流成比例,所以輸出流量的大小在負載壓力恒定的條件下與控制電流的大小成比例,輸出流量的方向則取決于控制電流的極性。除控制電流外,在動圈繞組中加入高頻小振幅顫振電流,可以克服閥芯的靜摩擦,保證伺服閥具有靈敏的控制性能。

動圈滑閥式力馬達型兩級電液流量伺服閥的優點是力馬達結構簡單、磁滯小、工作行程大;閥的工作行程大、成本低、零區分辨率高、固定節流孔的尺寸大(直徑達0.8mm)、抗污染能力強;主閥芯兩端作用面積大,加大了驅動力,使主閥芯不易被卡阻。該閥價格低廉,工作可靠性高,且便于調整維護。特別適合用于一般工業設備的液壓伺服控制。

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