美国穆格MOOG伺服阀的工作原理
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美国穆格MOOG伺服阀的工作原理
美国MOOG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伺服阀时，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[工业电器网-cnelc]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。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。
目前国外研制直动型电液伺服阀获得了较大的成就。现形成系列产品的有Moog公司的D633、D634系列的直动阀、伊顿威格士（EatonVickers）公司的LFDC5V型、德国Bosch公司的NC10型、日本三菱及KYB株式会社合作开发的MK型阀及Moog公司与俄罗期沃斯霍得工厂合作研制的直动阀等。该类型的伺服阀去掉了一般伺服阀的前置级利用一个较大功率的力矩马达直接拖动阀芯，并由一个高精度的阀芯位移传感器作为反馈。该阀的zui大特点是无前置级，提高了伺服阀的抗污染能力。同时由于去掉了许多难加工零件，降低了加工成本，可广泛使用于工业伺服控制的场合。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(VoiceCoilDrive)”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控制工程网版权所有，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zui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、航天等行业亦具有极大的发展潜力。
另外，近年来伺服阀新型的驱动方式除了力矩马达直接驱动外，还出现了采用步进电机、伺服电机、新型电磁铁等驱动结构以及光-液直接转换结构的伺服阀。这些新技术的应用不仅提高了伺服阀的性能，而且为伺服阀发展开拓了思路，为电液伺服阀技术注入了新的活力。
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