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阿托斯液控伺服阀主要是指电液伺服阀,它在接受电气模拟信号后,相应输出调制的流量和压力。它既是电液转换元件,也是功率放大元件,它能够将小功率的微弱电气输入信号转换为大功率的液压能(流量和压力)输出。在电液伺服系统中,它将电气部分与液压部分连接起来,实现电液信号的转换与液压放大。电液伺服阀是电液伺服系统控制的核心。
阿托斯伺服阀国内外的现状:
市场情况
国内生产伺服阀的厂家主要有:航空工业总公司第六O九研究所、航空工业总公司第六一八研究所、北京机床研究所、中国运载火箭技术研究院第十八研究所、上海航天控制工程研究所、九江中船仪表有限责任公司(四四一厂)及中国船舶重工集团公司第七O四研究所。国外生产伺服阀的厂家主要有:美国 Moog公司、英国Dowty公司、美国Team公司、俄罗斯的“祖国”设计局、沃斯霍得工厂等,此外美国Park公司、EatonVickers公司、德国Bosch公司、Rexroth公司等亦有自己的伺服阀产品。
电液伺服阀一般按力矩马达型式分为动圈式和永磁式两种。传统的伺服阀大部分采用永磁式力矩马达,此类伺服阀还可分为喷嘴挡板式和射流式两大类。国内生产伺服阀的厂家大部分以喷嘴挡板式为主。生产射流管式伺服阀形成规模及系列的只有九江中船仪表有限责任公司(四四一厂)和中国船舶重工集团公司第七O四研究所。国外情况亦类似,原专业生产射流管式伺服阀的厂家美国Abex公司也已被Park公司所吞并。然而,由于射流管式伺服阀具有抗污染性能好、高可靠性、高分辨率等特点。有些生产厂家也在研制或已推出自己的射流管式产品,如航空工业总公司第六O九研究所、中国运载火箭技术研究院第十八研究所、美国Moog公司及俄罗斯的有关厂家等。美国Moog公司还在2006年7月召开了产品推广会,推出了射流管式的D660系列产品,并认为该产品代表了今后伺服阀的发展趋势。
当前国内在研究、生产及使用伺服阀方面虽然形成了一定的规模。然而生产的产品主要用于航空、航天、舰船等品领域,在民品*不大。同时由于各生产单位各自为战、缺少合作、力量分散,很不利于伺服阀的进一步发展,也无法形成强大的竞争力与国外产品进行竞争。现国外产品在国内*大的为Moog公司,它的产品占据了国内绝大部分的民品市场。
阿托斯比例阀和阿托斯伺服阀的区别主要体现在以下几点:
1.驱动装置不同。比例阀的驱动装置是比例电磁铁;伺服阀的驱动装置是力马达或力矩马达;
2.性能参数不同。滞环、中位死区、频宽、过滤精度等特性不同,因此应用场合不同,伺服阀和伺服比例阀主要应用在闭环控制系统,其它结构的比例阀主要应用在开环控系统及闭环速度控制系统;
2.1 伺服阀中位没有死区,比例阀有中位死区;
2.2 伺服阀的频响(响应频率)更高,可以高达200Hz左右,比例阀一般几十Hz;
2.3 伺服阀对液压油液的要求更高,需要精过滤才行,否则容易堵塞,比例阀要求低一些;
3.阀芯结构及加工精度不同。比例阀采用阀芯+阀体结构,阀体兼作阀套。伺服阀和伺服比例阀采用阀芯+阀套的结构。
4.中位机能种类不同。比例换向阀具有与普通换向阀相似的中位机能,而伺服阀中位机能只有O型(Rexroth产品的E型)。
5.阀的额定压降不同。
而比例伺服阀性能介于伺服阀和比例阀之间。
比例换向阀属于比例阀的一种,用来控制流量和流向。
延伸资料---电气比例阀自动控制可分成断续控制和连续控制。断续控制即开关控制。气动控制系统中使用动作频率较低的开关式(ON-OFF)的换向阀来控制气路的通断。靠减压阀来调节所需要的压力,靠节流阀来调节所需要的流量。这种传统的气动控制系统要想要有多个输出力和多个运动速度,就需要多个减压阀、节流阀及换向阀。这样,不仅元件需要多,成本高,构成系统复杂,且许多元件都需要预先进行人工调节。电气比例阀控制属于连续控制,其特点是输出量随输入量的变化而变化,输出量与输入量之间存在一定的比例关系。比例控制有开环控制和闭环控制之分。
结构原理
输入信号增大,供气用电磁阀先导阀1换向,而排气用电磁先导阀7处于复位状态,则供气压力从SUP口通过阀1进入先导室5,先导室压力上升,气压力作用在膜片2的上方,则和膜片2相连的供气阀芯4便开启,排气阀芯3关闭,产生输出压力。此输出压力通过压力传感器6反馈至控制回路8。在这里,与目标值进行快速比较修正,知道输出压力与输入信号成一定比例为止,从而得到输出压力与输入信号的变化成比例的变化。由于没有喷嘴挡板机构,故阀对杂质不敏感,可靠性高。
阿托斯伺服阀原理:
典型的伺服阀由永磁力矩马达、喷嘴、档板、阀芯、阀套和控制腔组成(见图)。当输入线圈通入电流时,档板向右移动,使右边喷嘴的节流作用加强,流量减少,右侧背压上升;同时使左边喷嘴节流作用减小,流量增加,左侧背压下降。阀芯两端的作用力失去平衡, 阀芯遂向左移动。高压油从S流向C2,送到负载。负载回油通过 C1流过回油口,进入油箱。阀芯的位移量与力矩马达的输入电流成正比,作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡,因此在平衡状态下力矩马达的差动电流与阀芯的位移成正比。如果输入的电流反向,则流量也反向。表中是伺服阀的分类。
伺服阀主要用在电气液压伺服系统中作为执行元件(见液压伺服系统)。在伺服系统中,液压执行机构同电气及气动执行机构相比,具有快速性好、单位重量输出功率大、传动平稳、抗干扰能力强等特点。另一方面,在伺服系统中传递信号和校正特性时多用电气元件。因此,现代高性能的伺服系统也都采用电液方式,伺服阀就是这种系统的必需元件。
伺服阀结构比较复杂,造价高,对油的质量和清洁度要求高。新型的伺服阀正试图克服这些缺点,例如利用电致伸缩元件的伺服阀,使结构大为简化。另一个方向是研制特殊的工作油(如电气粘性油)。这种工作油能在电磁的作用下改变粘性系数。利用这一性质就可通过电信号直接控制油流。
阿托斯伺服阀新型结构的设计:
在20世纪90年代,国外研制直动型电液伺服阀获得了较大的成就。国内有些单位如中国运载火箭技术研究院第十八研究所、北京机床研究所、浙江工业大学等单位也研制出了相关产品的样机。特别是北京航空航天大学研制出转阀式直动型电液伺服阀。该伺服阀通过将普通伺服阀的滑阀滑动结构转变为滑阀的转动,并在阀芯与阀套上相应开了几个与轴向有一定倾角的斜槽。阀芯阀套相互转动时,斜槽相互开通或相互封闭,从而控制输出压力或流量。由于在工作时阀芯阀套是相互转动的,降低了阀工作时的摩擦阻力,同时污染物不容易在转动的滑阀内堆积,提高了抗污染性能。此外,Park公司开发了“音圈驱动(Voice Coil Drive)”技术(VCD),以及以此技术为基础开发的DFplus控制阀。所谓音圈驱动技术,顾名思义,即是类似于扬声器的一种驱动装置,其基本结构就是套在固定的圆柱形磁铁上的移动线圈,当信号电流输入线圈时,在电磁效应的作用下,线圈中产生与信号电流相对应的轴向作用力,并驱动与线圈直接相连的阀芯运动,驱动力很大。线圈上内置了位移反馈传感器,因此,采用VCD驱动的DFplus阀本质上是以闭环方式进行控制的,线性度相当好。此外,由于 VCD驱动器的运动零件只是移动线圈,惯量极小,相对运动的零件之间也没有任何支承,DFplus阀的全部支承就是阀芯和阀体间的配合面,大大减小了摩擦这一非线性因素对控制品质的影响。综合上述的技术特点,配合内置的数字控制模块,使DFplus阀的控制性能佳,尤其在频率响应方面更是*,可达 400Hz。从发展趋势来看,新型直动型电液伺服阀在某些行业有替代传统伺服阀特别是喷嘴挡板式伺服阀的趋向,但它的大问题在于体积大、重量重,只适用于对场地要求较低的工业伺服控制场合。如能减轻其重量、减小其体积,在航空、航天等军工行业亦具有极大的发展潜力。
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