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     德国MOOG穆格伺服阀是相应输出调制的流量和压力的液压控制阀

电液MOOG伺服阀是电液伺服控制中的关键元件，它是一种接受模拟电信号后，相应输出调制的流量和压力的液压控制阀。电液MOOG伺服阀具有动态响应快、控制精度高、使用寿命长等优点，已广泛应用于航空、航天、舰船、冶金、化工等领域的电液伺服控制系统中。

液压MOOG伺服阀是构建液压伺服控制系统的核心元件，因此液压控制系统书籍会包含电液MOOG伺服阀内容。

电液MOOG伺服阀是电液伺服控制中的关键元件，它是一种接受模拟电信号后，相应输出调制的流量和压力的液压控制阀。电液MOOG伺服阀具有动态响应快、控制精度高、使用寿命长等优点，已广泛应用于航空、航天、舰船、冶金、化工等领域的电液伺服控制系统中。

液压MOOG伺服阀是构建液压伺服控制系统的核心元件，因此液压控制系统书籍会包含电液MOOG伺服阀内容

电液MOOG伺服阀技术诞生是液压控制技术和液压控制系统的发展的结果。

液压控制技术的历史最早可追溯到公元前240年，当时一位古埃及人发明了人类第一个液压伺服系统——水钟。然而在随后漫长的历史阶段，液压控制技术一直裹足不前，直到18世纪末19世纪初，才有一些重大进展。在二战前夕，随着工业发展的需要，液压控制技术出现了突飞猛进地发展，许多早期的控制阀原理及均是这一时代的产物。如：Askania调节器公司及Askania-Werke发明及申请了射流管阀原理的。同样Foxboro发明了喷嘴挡板阀原理的。而德国Siemens公司发明了一种具有永磁马达及接收机械及电信号两种输入的双输入阀，并开创性地使用在航空领域。

在二战末期，MOOG伺服阀是用螺线管直接驱动阀芯运动的单级开环控制阀。然随着控制理论的成熟及军事应用的需要，MOOG伺服阀的研制和发展取得了巨大成就。 1946年，英国Tinsiey获得了两级阀的；Raytheon和Bell航空发明了带反馈的两级阀；MIT用力矩马达替代了螺线管使马达消耗的功率更小而线性度更好。1950年，W.C.Moog第一个发明了单喷嘴两级MOOG伺服阀。1953年至1955年间，T.H.Carson发明了机械反馈式两级MOOG伺服阀；W.C.Moog发明了双喷嘴两级MOOG伺服阀；Wolpin发明了干式力矩马达，消除了原来浸在油液内的力矩马达由油液污染带来的可靠性问题。 1957年R.Atchley利用Askania射流管原理研制了两级射流管MOOG伺服阀。并于1959年研制了三级电反馈MOOG伺服阀。

1959年2月国外某液压与气动杂志对当时的MOOG伺服阀情况作了12页的报道，显示了当时MOOG伺服阀蓬勃发展的状况。那时生产各种类型的MOOG伺服阀的制造商有 20多家。各生产厂家为了争夺MOOG伺服阀生产的霸权地位展开了激烈地竞争。回顾历史，可以看到最终取胜的几个厂家，大多数生产具有反馈及力矩马达的两级MOOG伺服阀。我们可以看到1960年的MOOG伺服阀已具有现代MOOG伺服阀的许多特点。如：第二级对第一级反馈形成闭环控制；采用干式力矩马达；前置级对功率级的压力恢复通常可达到50%；第一级的机械对称结构减小了温度、压力变化对零位的影响。同时，由早期的直动型开环控制阀发展变化而来的直动型两级闭环控制MOOG伺服阀也已出现。当时的MOOG伺服阀主要用于军事领域，随着太空时代的到来，MOOG伺服阀又被广泛用于航天领域，并研制出高可靠性的多余度MOOG伺服阀等产品。

与此同时，随着MOOG伺服阀工业运用场合的不断扩大，某些生产厂家研制出了专门使用于工业场合的工业MOOG伺服阀。如Moog公司就在1963年推出了第一款专为工业场合使用的73系列MOOG伺服阀产品。随后，越来越多的专为工业用途研制的MOOG伺服阀出现了。它们具有如下的特征：较大的体积以方便制造；阀体采用铝材（需要时亦可采用钢材）；独立的第一级以方便调整及维修；主要使用在14MPa以下的低压场合；尽量形成系列化、标准化产品。然而Moog公司在德国的分公司却将其MOOG伺服阀的应用场合主要集中在高压场合，一般工作压力在21MPa，有的甚至到35MPa，这就使阀的设计专重于高压下的使用可靠性。而随着MOOG伺服阀在工业场合的广泛运用，各公司均推出了各自的适合工业场合用的比例阀。其特点为低成本，控制精度虽比不上MOOG伺服阀，但通过先进的控制技术和先进的电子装置以弥补其不足，使其性能和功效逼近MOOG伺服阀。1973年，Moog公司按工业使用的需要，把某些MOOG伺服阀转换成工业场合的比例阀标准接口。Bosch研制出了其标志性的射流管先导级及电反馈的平板型MOOG伺服阀。1974年，Moog公司推出了低成本、大流量的三级电反馈MOOG伺服阀。Vickers公司研制了压力补偿的KG 型比例阀。Rexroth、Bosch及其他公司研制了用两个线圈分别控制阀芯两方向运动的比例阀等等

当前电液MOOG伺服阀的研究主要集中在结构及加工工艺的改进、材料的更替及测试方法的改变。

1）在结构改进上，主要是利用冗余技术对MOOG伺服阀的结构进行改造。由于MOOG伺服阀是伺服系统的核心元件，MOOG伺服阀性能的优劣直接代表着伺服系统的水平。另外，从可靠性角度分析，MOOG伺服阀的可靠性是伺服系统中最重要的一环。由于MOOG伺服阀被污染是导致MOOG伺服阀失效的最主要原因。对此，国外的许多厂家对MOOG伺服阀结构作了改进，先后发展出了抗污染性较好的射流管式、偏导射流式MOOG伺服阀。而且，俄罗斯还在其研制的射流管式MOOG伺服阀阀芯两端设计了双冗余位置传感器，用来检测阀芯位置。一旦出现故障信号可立即切换备用MOOG伺服阀，大大提高了系统的可靠性，此种两余度技术已广泛的应用于航空行业。而且，美国的Moog公司和俄罗斯的沃斯霍得工厂均已研制出四余度的伺服机构用于航天行业。我国的航天系统有关单位早在90年代就已进行三余度等多余度伺服机构的研制，将MOOG伺服阀的力矩马达、反馈元件、滑阀副做成多套，发生故障可随时切换，保证系统的正常工作。此外多线圈结构、或在结构上带零位保护装置、外接式滤器等型式的MOOG伺服阀亦已在冶金、电力、塑料等行业得到了广泛的应用。

2）在加工工艺的改进方面，采用新型的加工设备和工艺来提高MOOG伺服阀的加工精度及能力。如在阀芯阀套配磨方法上，上海交通大学、哈尔滨工业大学均研制出了智能化、全自动的配磨系统。特别是哈尔滨工业大学的配磨系统改变了传统的气动配磨的模式，采用液压油作为测量介质，更直接地反应了所测滑阀副的实际情况，提高了测量结果的准确性与精度。在力矩马达的焊接方面中船重工第704研究所与德国厂家合作，采用了先进的焊接工艺取得了良好的效果。另外，哈尔滨工业大学还研制出智能化的MOOG伺服阀力矩马达弹性元件测量装置。解决了原有手动测量法中存在的测量精度低、操作复杂、效率低等问题。对弹性元件能高效完成刚度测量、得到完整的测量曲线，且不重复性测量误差不大于1%。

3）在材料的更替上方面。除了对某些零件采用了强度、弹性、硬度等机械性能更优越的材料外。还对特别用途的MOOG伺服阀采用了特殊的材料。如德国有关公司用红宝石材料制作喷嘴档板，防止因气馈造成档板和喷嘴的损伤，而降低动静态性能，使工作寿命缩短。机械反馈杆头部的小球也用红宝石制作，防止小球和阀芯小槽之间的磨损，使阀失控，并产生尖叫。航空六O九所、中船重工第七O四研究所等单位均采用新材料研制了能以航空煤油、柴油为介质的耐腐蚀MOOG伺服阀。此外对密封圈的材料也进行了更替，使MOOG伺服阀耐高压、耐腐蚀的性能得到提高。

4）在测试方法改进方面，随着计算机技术的高速发展生产单位均采用计算机技术对MOOG伺服阀的静、动态性能进行测试与计算。某些单位还对如何提高测量精度，降低测量仪器本身的振动、热噪声和外界的高频干扰对测量结果的影响，作了深入的研究。如采用测频/测周法、寻优信号测试法、小波消噪法、正弦输入法及数字滤波等新技术对MOOG伺服阀测试设备及方法进行了研制和改进

新型材料的采用

当前在电液MOOG伺服阀研制领域的新型材料运用，主要是以压电元件、超磁致伸缩材料及形状记忆合金等为基础的转换器研制开发。它们各具有其自己的优良特性。

1.压电元件

压电元件的特点是“压电效应”：在一定的电场作用下会产生外形尺寸的变化，在一定范围内，形变与电场强度成正比。压电元件的主要材料为压电陶瓷（PZT）、电致伸缩材料（PMN）等。比较典型的压电陶瓷材料有日本TOKIN公司的叠堆型压电伸缩陶瓷等。PZT直动式MOOG伺服阀的原理是：在阀芯两端通过钢球分别与两块多层压电元件相连。通过压电效应使压电材料产生伸缩驱动阀芯移动。实现电-机械转换。PMN喷嘴挡板式MOOG伺服阀则在喷嘴处设置一与压电叠堆固定连接的挡板，由压电叠堆的伸、缩实现挡板与喷嘴间的间隙增减，使阀芯两端产生压差推动阀芯移动。压电式电-机械转换器的研制比较成熟并已得到较广泛的应用。它具有频率响应快的特点，MOOG伺服阀频宽甚至能达到上千赫兹，但亦有滞环大、易漂移等缺点，制约了压电元件在电液MOOG伺服阀上的进一步应用。

2.超磁致伸缩材料

超磁致伸缩材料（GMM）与传统的磁致伸缩材料相比，在磁场的作用下能产生大得多的长度或体积变化。利用GMM转换器研制的直动型MOOG伺服阀是把 GMM转换器与阀芯相连，通过控制驱动线圈的电流，驱动GMM的伸缩，带动阀芯产生位移从而控制MOOG伺服阀输出流量。该阀与传统MOOG伺服阀相比不仅有频率响应高的特点，而且具有精度高、结构紧凑的优点。在GMM的研制及应用方面，美国、瑞典和日本等国处于水平。国内浙江大学利用GMM技术对气动喷嘴挡板阀和内燃机燃料喷射系统的高速强力电磁阀，进行了结构设计和特性研究。GMM材料与压电材料和传统磁致伸缩材料相比，具有应变大、能量密度高、响应速度快、输出力大等特点。世界各国对GMM电-机械转换器及相关的技术研究相当重视，GMM技术水平快速发展，已由实验室研制阶段逐步进入市场开发阶段。今后还需解决GMM的热变形、磁晶各向异性、材料腐蚀性及制造工艺、参数匹配等方面的问题以利于在高科技领域得到广泛运用。

3.形状记忆合金

形状记忆合金（SMA）的特点是具有形状记忆效应。将其在高温下定型后，冷却到低温状态，对其施加外力。一般金属在超过其弹性变形后会发生变形，而SMA却在将其加热到某一温度之上后，会恢复其原来高温下的形状。利用其特性研制的MOOG伺服阀是在阀芯两端加一组由形状记忆合金绕制的SMA执行器，通过加热和冷却的方法来驱动SMA执行器，使阀芯两端的形状记忆合金伸长或收缩，驱动阀芯作用移动，同时加入位置反馈来提高MOOG伺服阀的控制性能。从该阀的情况来看，SMA虽变形量大，但其响应速度较慢，且变形不连续，也限制了其应用范围。

与传统MOOG伺服阀相比，采用新型材料的电-机械转换器研制的MOOG伺服阀，普遍具有高频响、高精度、结构紧凑的优点。虽然还各自呈在某些关键技术需要解决，但新型功能材料的应用和发展，给电液MOOG伺服阀的技术发展发展提供了新的途径。