简要分析新型电液伺服阀技术发展趋势
当前,新型电液伺服阀技术的发展趋势主要体现在新型结构的设计、新型材
料的采用及电子化、数字化技术与液压技术的结合等几方面。
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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。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
阀的最大特点是无前置级,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永久磁铁上的移动线圈,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
是优越,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,但它的最大问题在于体积大、
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。
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