電液伺服閥技術(shù)內(nèi)容提要

本書為電液伺服閥專著，主要介紹了雙噴嘴擋板式和DDV型直驅(qū)式電液流量伺服閥及電液壓力伺服閥的設(shè)計、分析、試驗及疑難故障分析等內(nèi)容，并介紹了如何正確使用伺服閥。本書具有理論聯(lián)系實際，在理論指導(dǎo)下總結(jié)經(jīng)驗的特點，可供從事機(jī)、電、液一體化的工程技術(shù)人員，高等學(xué)校的教師、研究生和高年級本科生參考。

本書編排分為各型伺服閥設(shè)計和專題兩部分。前6章為各型伺服閥設(shè)計，后7章為專題。伺服閥設(shè)計部分包括雙噴嘴擋板力反饋兩級電液流量伺服閥、雙噴嘴擋板電反饋流量伺服閥和三級流量伺服閥、雙噴嘴擋板動壓反饋電液流量伺服閥、雙噴嘴擋板壓力伺服閥，以及DDV型直驅(qū)式電液流量伺服閥和電液壓力伺服閥。專題部分探討了各型伺服閥的一些共性問題:噴嘴擋板式電液伺服閥力矩馬達(dá)的固有頻率、阻抗、電感和銜鐵組件轉(zhuǎn)動慣量等，噴嘴擋板式伺服閥的嘯叫原理及抑制，滑閥中液流流態(tài)切換現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理，單邊節(jié)流方孔閥芯結(jié)構(gòu)的受力，以及伺服閥的性能測試、選型和使用等。

第1章 電液伺服閥概論

1.1 電液伺服閥組成

1.2 電液伺服閥分類

1.3 電液伺服閥發(fā)展瞻望

第2章 雙噴嘴擋板力反饋兩級電液流量伺服閥

2.1 工作原理

2.2 靜態(tài)特性

2.3 動態(tài)特性

2.4 伺服閥設(shè)計

第3章 電反饋和三級電液流量伺服閥

3.1 電反饋電液流量伺服閥

3.2 三級電液流量伺服閥

第4章 電液壓力伺服閥

4.1 雙噴嘴擋板式雙向輸出兩級電液壓力伺服閥

4.2 雙噴嘴擋板式帶死區(qū)單向正增益輸出兩級電液壓力伺服閥

4.3 電反饋電液壓力伺服閥

第5章 動壓反饋電液流量伺服閥

5.1 動壓反饋電液流量伺服閥的結(jié)構(gòu)及工作原理

5.2 動壓反饋伺服閥設(shè)計

第6章 直驅(qū)式電液伺服閥

6.1 直驅(qū)式電液流量伺服閥

6.2 直驅(qū)式電液壓力伺服閥

第7章 電液伺服閥計算機(jī)輔助設(shè)計

7.1 動態(tài)仿真模型

7.2 頻率特性計算

7.3 階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)FORTRAN仿真程序

7.4 Matlab/Simulink仿真

第8章 力矩馬達(dá)固有頻率、阻抗、電感及銜鐵組件轉(zhuǎn)動慣量

8.1 力矩馬達(dá)固有頻率

8.2 力矩馬達(dá)阻抗、電感

8.3 銜鐵組件轉(zhuǎn)動慣量

第9章 伺服閥嘯叫

9.1 嘯叫現(xiàn)象簡要回顧

9.2 嘯叫根源

9.3 抑制嘯叫應(yīng)采取的措施

第10章 滑閥中液流流態(tài)切換現(xiàn)象

10.1 問題的提出

10.2 滑閥中液流流態(tài)

10.3 某型滑閥模型的試驗結(jié)果和分析

10.4 結(jié)論

第11章 單邊節(jié)流方孔的閥芯受力分析

11.1 作用在閥芯上的液壓側(cè)向不平衡力表達(dá)式

11.2 中間位置時閥芯受力(徑向力)計算

11.3 額定行程時閥芯受力情況

11.4 負(fù)載腔關(guān)死時閥芯受力計算

11.5 閥芯受力后變形計算

11.6 相關(guān)試驗

11.7 結(jié)論

第12章 電液伺服閥的檢驗和檢驗裝置

12.1 靜態(tài)試驗裝置

12.2 零漂測試裝置

12.3 頻率特性測試

12.4 液壓CAT技術(shù)

第13章 電液伺服閥的選型和使用

13.1 伺服閥特點簡介

13.2 位置系統(tǒng)用伺服閥

13.3 施力系統(tǒng)用伺服閥

13.4 使用中應(yīng)注意的問題

參考文獻(xiàn)

電液伺服閥技術(shù)誕生是液壓控制技術(shù)和液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展的結(jié)果。

液壓控制技術(shù)的歷史最早可追溯到公元前240年，當(dāng)時一位古埃及人發(fā)明了人類歷史上第一個液壓伺服系統(tǒng)--水鐘。然而在隨后漫長的歷史階段，液壓控制技術(shù)一直裹足不前，直到18世紀(jì)末19世紀(jì)初，才有一些重大進(jìn)展。在二戰(zhàn)前夕，隨著工業(yè)發(fā)展的需要，液壓控制技術(shù)出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)地發(fā)展，許多早期的控制閥原理及專利均是這一時代的產(chǎn)物。如:Askania調(diào)節(jié)器公司及Askania-Werke發(fā)明及申請了射流管閥原理的專利。同樣Foxboro發(fā)明了噴嘴擋板閥原理的專利。而德國Siemens公司發(fā)明了一種具有永磁馬達(dá)及接收機(jī)械及電信號兩種輸入的雙輸入閥，并開創(chuàng)性地使用在航空領(lǐng)域。

在二戰(zhàn)末期，伺服閥是用螺線管直接驅(qū)動閥芯運動的單級開環(huán)控制閥。然隨著控制理論的成熟及軍事應(yīng)用的需要，伺服閥的研制和發(fā)展取得了巨大成就。 1946年，英國Tinsiey獲得了兩級閥的專利;Raytheon和Bell航空發(fā)明了帶反饋的兩級閥;MIT用力矩馬達(dá)替代了螺線管使馬達(dá)消耗的功率更小而線性度更好。1950年，W.C.Moog第一個發(fā)明了單噴嘴兩級伺服閥。1953年至1955年間，T.H.Carson發(fā)明了機(jī)械反饋式兩級伺服閥;W.C.Moog發(fā)明了雙噴嘴兩級伺服閥;Wolpin發(fā)明了干式力矩馬達(dá)，消除了原來浸在油液內(nèi)的力矩馬達(dá)由油液污染帶來的可靠性問題。 1957年R.Atchley利用Askania射流管原理研制了兩級射流管伺服閥。并于1959年研制了三級電反饋伺服閥。

1959年2月國外某液壓與氣動雜志對當(dāng)時的伺服閥情況作了12頁的報道，顯示了當(dāng)時伺服閥蓬勃發(fā)展的狀況。那時生產(chǎn)各種類型的伺服閥的制造商有 20多家。各生產(chǎn)廠家為了爭奪伺服閥生產(chǎn)的霸權(quán)地位展開了激烈地競爭。回顧歷史，可以看到最終取勝的幾個廠家，大多數(shù)生產(chǎn)具有反饋及力矩馬達(dá)的兩級伺服閥。我們可以看到1960年的伺服閥已具有現(xiàn)代伺服閥的許多特點。如:第二級對第一級反饋形成閉環(huán)控制;采用干式力矩馬達(dá);前置級對功率級的壓力恢復(fù)通常可達(dá)到50%;第一級的機(jī)械對稱結(jié)構(gòu)減小了溫度、壓力變化對零位的影響。同時，由早期的直動型開環(huán)控制閥發(fā)展變化而來的直動型兩級閉環(huán)控制伺服閥也已出現(xiàn)。當(dāng)時的伺服閥主要用于軍事領(lǐng)域，隨著太空時代的到來，伺服閥又被廣泛用于航天領(lǐng)域，并研制出高可靠性的多余度伺服閥等尖端產(chǎn)品。

與此同時，隨著伺服閥工業(yè)運用場合的不斷擴(kuò)大，某些生產(chǎn)廠家研制出了專門使用于工業(yè)場合的工業(yè)伺服閥。如Moog公司就在1963年推出了第一款專為工業(yè)場合使用的73系列伺服閥產(chǎn)品。隨后，越來越多的專為工業(yè)用途研制的伺服閥出現(xiàn)了。它們具有如下的特征:較大的體積以方便制造;閥體采用鋁材(需要時亦可采用鋼材);獨立的第一級以方便調(diào)整及維修;主要使用在14MPa以下的低壓場合;盡量形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。然而Moog公司在德國的分公司卻將其伺服閥的應(yīng)用場合主要集中在高壓場合，一般工作壓力在21MPa，有的甚至到35MPa，這就使閥的設(shè)計專重于高壓下的使用可靠性。而隨著伺服閥在工業(yè)場合的廣泛運用，各公司均推出了各自的適合工業(yè)場合用的比例閥。其特點為低成本，控制精度雖比不上伺服閥，但通過先進(jìn)的控制技術(shù)和先進(jìn)的電子裝置以彌補(bǔ)其不足，使其性能和功效逼近伺服閥。1973年，Moog公司按工業(yè)使用的需要，把某些伺服閥轉(zhuǎn)換成工業(yè)場合的比例閥標(biāo)準(zhǔn)接口。Bosch研制出了其標(biāo)志性的射流管先導(dǎo)級及電反饋的平板型伺服閥。1974年，Moog公司推出了低成本、大流量的三級電反饋伺服閥。Vickers公司研制了壓力補(bǔ)償?shù)腒G 型比例閥。Rexroth、Bosch及其他公司研制了用兩個線圈分別控制閥芯兩方向運動的比例閥等等。