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穆格伺服閥的主閥一般來說和換向閥一樣是滑閥結(jié)構(gòu),只不過閥芯的換向不是靠電磁鐵來推動,而是靠前置級閥輸出的液壓力來推動,這一點和電液換向閥比較相似,只不過電液換向閥的前置級閥是電磁換向閥,而MOOG穆格伺服閥的前置級閥是動態(tài)特性比較好的噴嘴擋板閥或射流管閥。
也就是說,MOOG穆格伺服閥的主閥是靠前置級閥的輸出壓力來控制的,而前置級閥的壓力則來自于伺服閥的入口p,假如p口的壓力不足,前置級閥就不能輸出足夠的壓力來推動主閥芯動作。
而我們知道,當(dāng)負(fù)載為零的時候,如果四通滑閥*打開,p口壓力=t口壓力+閥口壓力損失(忽略油路上的其它壓力損失),如果閥口壓力損失很小,t口壓力又為零,那么p口的壓力就不足以供給前置級閥來推動主閥芯,整個伺服閥就失效了。所以伺服閥的閥口做得偏小,即使在閥口全開的情況下,也要有一定的壓力損失,來維持前置級閥的正常工作。
伺服閥其實缺點極多:能耗浪費大、容易出故障、抗污染能力差、價格昂貴等等等等,好處只有一個:動態(tài)性能是所有液壓閥中zui高的。就憑著這一個優(yōu)點,在很多對動態(tài)特性要求高的場合不得不使用伺服閥,如飛機(jī)火箭的舵機(jī)控制、汽輪機(jī)調(diào)速等等。動態(tài)要求低一點的,基本上都是比例閥的天下了。
一般說來,好像伺服系統(tǒng)都是閉環(huán)控制,比例多用于開環(huán)控制;其次比例閥類型要多,有比例壓力、流量控制閥等,控制比伺服要靈活一些。從他們內(nèi)部結(jié)構(gòu)看,伺服閥多是零遮蓋,比例閥則有一定的死區(qū),控制精度要低,響應(yīng)要慢。但從發(fā)展趨勢看,特別在MOOG穆格比例方向流量控制閥和MOOG穆格伺服閥方面,兩者性能差別逐漸在縮小,另外比例閥的成本比伺服閥要低許多,抗污染能力也強(qiáng)!
穆格伺服閥,美國MOOG伺服閥原理典型的伺服閥由永磁力矩馬達(dá)、噴嘴、檔板、閥芯、閥套和控制腔組成(見圖)。當(dāng)輸入線圈通入電流時,檔板向右移動,使右邊噴嘴的節(jié)流作用加強(qiáng),流量減少,右側(cè)背壓上升;同時使左邊噴嘴節(jié)流作用減小,流量增加,左側(cè)背壓下降。閥芯兩端的作用力失去平衡, 閥芯遂向左移動。高壓油從S流向C2,送到負(fù)載。負(fù)載回油通過 C1流過回油口,進(jìn)入油箱。閥芯的位移量與力矩馬達(dá)的輸入電流成正比,作用在閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡,因此在平衡狀態(tài)下力矩馬達(dá)的差動電流與閥芯的位移成正比。如果輸入的電流反向,則流量也反向。表中是伺服閥的分類。
伺服閥主要用在電氣液壓伺服系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件(見液壓伺服系統(tǒng))。在伺服系統(tǒng)中,液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)同電氣及氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比,具有快速性好、單位重量輸出功率大、傳動平穩(wěn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點。另一方面,在伺服系統(tǒng)中傳遞信號和校正特性時多用電氣元件。因此,現(xiàn)代高性能的伺服系統(tǒng)也都采用電液方式,伺服閥就是這種系統(tǒng)的必需元件。
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伺服閥結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,造價高,對油的質(zhì)量和清潔度要求高。新型的伺服閥正試圖克服這些缺點,例如利用電致伸縮元件的伺服閥,使結(jié)構(gòu)大為簡化。另一個方向是研制特殊的工作油(如電氣粘性油)。這種工作油能在電磁的作用下改變粘性系數(shù)。利用這一性質(zhì)就可通過電信號直接控制油流。
穆格比例閥和MOOG穆格伺服閥的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾點:
1.驅(qū)動裝置不同。比例閥的驅(qū)動裝置是比例電磁鐵;伺服閥的驅(qū)動裝置是力馬達(dá)或力矩馬達(dá);2.性能參數(shù)不同。滯環(huán)、中位死區(qū)、頻寬、過濾精度等特性不同,因此應(yīng)用場合不同,伺服閥和伺服比例閥主要應(yīng)用在閉環(huán)控制系統(tǒng),其它結(jié)構(gòu)的比例閥主要應(yīng)用在開環(huán)控系統(tǒng)及閉環(huán)速度控制系統(tǒng);2.1 伺服閥中位沒有死區(qū),比例閥有中位死區(qū);2.2 伺服閥的頻響(響應(yīng)頻率)更高,可以高達(dá)200Hz左右,比例閥一般zui高幾十Hz;2.3 伺服閥對液壓油液的要求更高,需要精過濾才行,否則容易堵塞,比例閥要求低一些;3.閥芯結(jié)構(gòu)及加工精度不同。比例閥采用閥芯+閥體結(jié)構(gòu),閥體兼作閥套。伺服閥和伺服比例閥采用閥芯+閥套的結(jié)構(gòu)。
4.中位機(jī)能種類不同。比例換向閥具有與普通換向閥相似的中位機(jī)能,而伺服閥中位機(jī)能只有O型(Rexroth產(chǎn)品的E型)。
5.閥的額定壓降不同。
而比例伺服閥性能介于伺服閥和比例閥之間。
比例換向閥屬于比例閥的一種,用來控制流量和流向。
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