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MOOG穆格 G761-3033B 電液伺服閥4500psi
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液控伺服閥主要是指電液伺服閥,它在接受電氣模擬信號后,相應輸出調制的流量和壓力。它既是電液轉換元件,也是功率放大元件,它能夠將小功率的微弱電氣輸入信號轉換為大功率的液壓能(流量和壓力)輸出。在電液伺服系統(tǒng)中,它將電氣部分與液壓部分連接起來,實現電液信號的轉換與液壓放大。電液伺服閥是電液伺服系統(tǒng)控制的核心。液控伺服閥是在伺服系統(tǒng)中將電信號輸入轉換為功率較大的壓力或流量壓力信號輸出的執(zhí)行元件。它是一種電液轉換和功率放大元件。伺服閥的靈敏度高,快速性好,能將很小的電信號(例如10毫安)轉換成很大的液壓功率(如幾十匹馬力以上),可以驅動多種類型的負載。過去人們曾把噴嘴檔板閥、射流管或滑閥伺服馬達等液壓放大裝置都列入伺服閥范圍內。20世紀70年代以來,伺服閥一般僅指電液伺服閥。
典型的伺服閥由永磁力矩馬達、噴嘴、檔板、閥芯、閥套和控制腔組成(見圖)。當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,流量減少,右側背壓上升;同時使左邊噴嘴節(jié)流作用減小,流量增加,左側背壓下降。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,送到負載。負載回油通過 C1流過回油口,進入油箱。閥芯的位移量與力矩馬達的輸入電流成正比,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)行機構同電氣及氣動執(zhí)行機構相比,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。
伺服閥結構比較復雜,造價高,對油的質量和清潔度要求高。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,使結構大為簡化。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。利用這一性質就可通過電信號直接控制油流。
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電液伺服閥是電液伺服控制中的關鍵元件,它是一種接受模擬電信號后,相應輸出調制的流量和壓力的液壓控制閥。電液伺服閥具有動態(tài)響應快、控制精度高、使用壽命長等優(yōu)點,已廣泛應用于航空、航天、艦船、冶金、化工等領域的電液伺服控制系統(tǒng)中。
液壓伺服閥是構建液壓伺服控制系統(tǒng)的核心元件,因此液壓控制系統(tǒng)書籍會包含電液伺服閥內容。
電液伺服閥技術誕生是液壓控制技術和液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展的結果。
液壓控制技術的歷史最早可追溯到公元前240年,當時一位古埃及人發(fā)明了人類一個液壓伺服系統(tǒng)--水鐘。然而在隨后漫長的歷史階段,液壓控制技術一直裹足不前,直到18世紀末19世紀初,才有一些重大進展。在二戰(zhàn)前夕,隨著工業(yè)發(fā)展的需要,液壓控制技術出現了突飛猛進地發(fā)展,許多早期的控制閥原理及均是這一時代的產物。如:Askania調節(jié)器公司及Askania-Werke發(fā)明及申請了射流管閥原理的。同樣Foxboro發(fā)明了噴嘴擋板閥原理的。而德國Siemens公司發(fā)明了一種具有永磁馬達及接收機械及電信號兩種輸入的雙輸入閥,并開創(chuàng)性地使用在航空領域。
在二戰(zhàn)末期,伺服閥是用螺線管直接驅動閥芯運動的單級開環(huán)控制閥。然隨著控制理論的成熟及軍事應用的需要,伺服閥的研制和發(fā)展取得了巨大成就。 1946年,英國Tinsiey獲得了兩級閥的;Raytheon和Bell航空發(fā)明了帶反饋的兩級閥;MIT用力矩馬達替代了螺線管使馬達消耗的功率更小而線性度更好。1950年,W.C.Moog第一個發(fā)明了單噴嘴兩級伺服閥。1953年至1955年間,T.H.Carson發(fā)明了機械反饋式兩級伺服閥;W.C.Moog發(fā)明了雙噴嘴兩級伺服閥;Wolpin發(fā)明了干式力矩馬達,消除了原來浸在油液內的力矩馬達由油液污染帶來的可靠性問題。 1957年R.Atchley利用Askania射流管原理研制了兩級射流管伺服閥。并于1959年研制了三級電反饋伺服閥。
1959年2月國外某液壓與氣動雜志對當時的伺服閥情況作了12頁的報道,顯示了當時伺服閥蓬勃發(fā)展的狀況。那時生產各種類型的伺服閥的制造商有 20多家。各生產廠家為了爭奪伺服閥生產的霸權地位展開了激烈地競爭。回顧歷史,可以看到最終取勝的幾個廠家,大多數生產具有反饋及力矩馬達的兩級伺服閥。我們可以看到1960年的伺服閥已具有現代伺服閥的許多特點。如:第二級對第一級反饋形成閉環(huán)控制;采用干式力矩馬達;前置級對功率級的壓力恢復通??蛇_到50%;第一級的機械對稱結構減小了溫度、壓力變化對零位的影響。同時,由早期的直動型開環(huán)控制閥發(fā)展變化而來的直動型兩級閉環(huán)控制伺服閥也已出現。當時的伺服閥主要用于軍事領域,隨著太空時代的到來,伺服閥又被廣泛用于航天領域,并研制出高可靠性的多余度伺服閥等產品。
與此同時,隨著伺服閥工業(yè)運用場合的不斷擴大,某些生產廠家研制出了專門使用于工業(yè)場合的工業(yè)伺服閥。如Moog公司就在1963年推出了第一款專為工業(yè)場合使用的73系列伺服閥產品。隨后,越來越多的專為工業(yè)用途研制的伺服閥出現了。它們具有如下的特征:較大的體積以方便制造;閥體采用鋁材(需要時亦可采用鋼材);獨立的第一級以方便調整及維修;主要使用在14MPa以下的低壓場合;盡量形成系列化、標準化產品。然而Moog公司在德國的分公司卻將其伺服閥的應用場合主要集中在高壓場合,一般工作壓力在21MPa,有的甚至到35MPa,這就使閥的設計專重于高壓下的使用可靠性。而隨著伺服閥在工業(yè)場合的廣泛運用,各公司均推出了各自的適合工業(yè)場合用的比例閥。其特點為低成本,控制精度雖比不上伺服閥,但通過*控制技術和*電子裝置以彌補其不足,使其性能和功效逼近伺服閥。1973年,Moog公司按工業(yè)使用的需要,把某些伺服閥轉換成工業(yè)場合的比例閥標準接口。Bosch研制出了其標志性的射流管先導級及電反饋的平板型伺服閥。1974年,Moog公司推出了低成本、大流量的三級電反饋伺服閥。Vickers公司研制了壓力補償的KG 型比例閥。Rexroth、Bosch及其他公司研制了用兩個線圈分別控制閥芯兩方向運動的比例閥等等。
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