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液壓伺服系統(tǒng)如何選用控制閥？
點(diǎn)擊次數(shù)：573 發(fā)布時(shí)間：2024-1-15
對于液壓伺服系統(tǒng)來說，保持機(jī)構(gòu)的高速度和高精度是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本條件。為了實(shí)現(xiàn)這一要求，該如何選用控制閥？
01閥的尺寸
使用線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，從應(yīng)用所需的行程長度和運(yùn)動時(shí)間角度，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)先從確定缸徑大小入手。
首先關(guān)注缸徑，是為了保證充分的動態(tài)響應(yīng)以滿足加速和減速的需要。確定缸徑，通常還需要計(jì)算所需的系統(tǒng)壓力。第二步一般是選擇閥的大小尺寸（額定流量），一旦計(jì)算出正確的缸徑，這步便相對簡單。 需要注意的是，伺服閥和伺服比例閥的壓降通常是70bar (1015 psi)，而其它比例閥通常壓降是10 bar (145psi)。兩者之間差別很明顯——70 bar壓降時(shí)的流量是10 bar時(shí)的2.65倍。但是液壓閥在每個(gè)尺寸范圍內(nèi)通常有許多功能選項(xiàng)，所以選擇正確的閥不僅要考率通徑大小，還得參考其它相關(guān)參數(shù)。
02閥的選型
選用伺服閥還是比例閥？兩者的主要區(qū)別是驅(qū)動閥芯移動的方式。比例閥使用電動線圈和磁鐵，與典型的音頻揚(yáng)聲器所用的音圈(發(fā)音線圈)類似，屬于直接驅(qū)動閥芯。
而伺服閥則是使用小型力矩馬達(dá)驅(qū)動液壓油路，依靠液壓力帶動閥芯運(yùn)動(先導(dǎo)控制)。 伺服閥和比例閥響應(yīng)速度上的差異主要是由于作用在閥芯的驅(qū)動力不同所引起的。由于伺服閥的液壓力與閥芯質(zhì)量的比例關(guān)系，伺服閥的響應(yīng)速度一般要快于比例閥(盡管有些比例閥已接近伺服閥的響應(yīng)時(shí)間了)。比例閥必須輸出足夠的力來推動閥芯、內(nèi)置的LVDT和電磁線圈，還要來克服彈簧的置中力。
先導(dǎo)伺服閥加工精度高，結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)有小孔徑的先導(dǎo)控制油口，使得這類伺服閥的價(jià)格更高，同時(shí)更容易被污染。在許多實(shí)際應(yīng)用中，這些缺點(diǎn)使人們更傾向于使用比例閥。不過伺服閥仍有自身的市場。例如在大流量工況下，由于系統(tǒng)壓力可以用來驅(qū)動閥芯并克服液動力，伺服閥性能更好。在這些工況下，因?yàn)樗欧y響應(yīng)更快，響應(yīng)的線性特性更好(因此便于操縱)，伺服閥是更安全的設(shè)計(jì)選擇，而且其運(yùn)作也更高效。 在某些工況下，比例閥無法提供足夠的力來克服大流量下產(chǎn)生的液動力(伯努利力)。
此時(shí)，閥會瞬時(shí)失控，直至液動力下降為止。在出現(xiàn)故障時(shí)，在排除故障時(shí)，人們常常傾向于懷疑控制裝置而不是閥本身有問題。這時(shí)使用示波器等診斷工具來記錄控制信號波形、閥芯位移、以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移等參數(shù)，就會很有價(jià)值。 我們可以使用多級閥來解決與液動力有關(guān)的問題，用小型先導(dǎo)閥的液流來控制主閥閥芯的位移。但由于存在相位延時(shí)，多級控制閥價(jià)格較高，控制環(huán)節(jié)更多，響應(yīng)時(shí)間也往往更長。不過為了使主閥芯快速運(yùn)動，大型閥需要的力要比單靠電磁線圈提供的力要大。這種情況下，先導(dǎo)閥通過導(dǎo)入油壓來直接而快速地推動主閥芯，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的性能。