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比例閥多為電氣反饋,當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí),主閥芯帶動(dòng)與之相連的位移傳感器運(yùn)動(dòng),當(dāng)反饋的位移信號(hào)與給定信號(hào)相等時(shí),主閥芯停止運(yùn)動(dòng),比例閥達(dá)到一個(gè)新的平衡位置伺服閥,閥保持一定的輸出;
伺服閥有機(jī)械反饋和電氣反饋兩種,一般電氣反饋的伺服閥的頻響高,機(jī)械反饋的伺服閥頻響稍低,動(dòng)作過程與比例閥基本相同。
區(qū)別:一般比例閥的輸入功率較大,基本在幾百毫安到1安培以上,而伺服閥的輸入功率較小,基本在幾十毫安;比例閥的控制精度稍低,滯環(huán)較伺服閥大,伺服閥的控制精度高,但對(duì)油液的要求也高。
我從結(jié)構(gòu)上理解比例閥的閥芯是靠電磁力和液壓力及彈簧力來實(shí)現(xiàn)平衡的,而伺服閥是靠液壓力來平衡的,所以比例閥在控制大流量高壓力上沒有優(yōu)勢(shì);還有比例閥最早的產(chǎn)品是開式的,這應(yīng)該是為什么叫比例閥的原因;在應(yīng)用上,伺服閥用的更廣,不僅能夠用于精確的位置,速度等控制,還具有隨動(dòng)作用,所以像你開的汽車助力轉(zhuǎn)向就是一個(gè)隨動(dòng)伺服系統(tǒng),這是比例閥難以實(shí)現(xiàn)的。
實(shí)現(xiàn)油缸上下運(yùn)動(dòng)可以通過閥在不同位置而使得油路切換而實(shí)現(xiàn),這樣的閥采用普通換向閥就可以實(shí)現(xiàn)了,而伺服或者比例閥的作用是不僅可以控制油缸的方向,還可以精確控制閥的開度,從而可以精確控制流量(工作狀態(tài)保持不變下)。
您提到的閥的反饋的確只能決定閥是否精確到位,而并不能控制系統(tǒng)的狀態(tài),因?yàn)榧词归y的開度準(zhǔn)確,但是真正到作動(dòng)器內(nèi)的流量也受到泵壓力、管路消耗、負(fù)載變化等等多種因素的影響,因而要實(shí)現(xiàn)精確的位置或者速度控制,還需要另外一個(gè)避環(huán)回路——系統(tǒng)避環(huán),針對(duì)位置和速度,現(xiàn)在有成型的速度和位置控制板來實(shí)現(xiàn)。您說的“做的再精確也只是閥本身的問題,對(duì)于受控對(duì)象來說卻不好辦”,這沒錯(cuò),但是作動(dòng)器的位移并不對(duì)應(yīng)伺服閥芯的位移,因?yàn)殚y芯開啟油口后即使不在運(yùn)動(dòng),作動(dòng)器也會(huì)始終保持運(yùn)動(dòng)勢(shì),就像家里的水龍頭,擰開了水就會(huì)一直流。
傳統(tǒng)的電液伺服閥中最典型也最常用的是雙噴嘴擋板式滑閥力反饋伺服閥,它采用力矩馬達(dá)作為電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置,雙噴嘴擋板閥為液壓放大元件,力反饋桿與彈簧管構(gòu)成機(jī)械反饋。雖然力矩馬達(dá)具有固有頻率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),但為了限制非線性,力矩馬達(dá)銜鐵的輸出位移一般都很小,制造精度要求高,力反饋桿與彈簧管構(gòu)成的機(jī)械反饋使得力矩馬達(dá)的抗污染性差,價(jià)格高。
動(dòng)圈式力馬達(dá)在氣隙中運(yùn)動(dòng)時(shí)不改變氣隙的長度,具有位移量大的特點(diǎn),用力馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)滑閥,可以增加閥的抗污染能力。早期的動(dòng)圈式力馬達(dá)伺服閥,由于為了充分利用力馬達(dá)的線性,閥芯行程大,對(duì)中彈簧的剛度一般較小,而動(dòng)圈與先導(dǎo)閥芯連接在一起,運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量大,致使力馬達(dá)的頻率低,響應(yīng)速度慢。隨著電子技術(shù)與傳感器技術(shù)的發(fā)展,通過提高動(dòng)圈式力馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電流來加大力馬達(dá)的輸出力已不再困難,利用先進(jìn)的位移檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)閥芯位置的高精度檢測(cè)不僅可行而且經(jīng)濟(jì),因此近年來,數(shù)百赫茲以上高頻響大流量伺服閥幾乎都采用動(dòng)圈式力馬達(dá)結(jié)構(gòu)。本文以日本KYB工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的MK伺服閥為例,分析動(dòng)圈式伺服閥的特點(diǎn)及其檢測(cè)問題。
2 MK閥及其放大器的特點(diǎn)
MK電液伺服閥是一種全電反饋、二級(jí)驅(qū)動(dòng)、雙位置閉環(huán)的電液伺服閥。它具有高頻響、高精度、抗污染性好、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。與力反饋相比,采用電反饋不僅簡化了伺服閥的結(jié)構(gòu),而且為用電氣參數(shù)來改變閥的特性提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
伺服閥由先導(dǎo)閥、主閥和減壓閥等組成。先導(dǎo)級(jí)主要有:動(dòng)圈力馬達(dá)、滑閥以及電渦流位移傳感器等組成,電氣部分是完全干式,動(dòng)圈運(yùn)動(dòng)時(shí)直接推動(dòng)閥芯移動(dòng),閥芯的位移由嵌入式電渦流位移傳感器檢測(cè)反饋到放大器的輸入端形成電氣閉環(huán)。這種直動(dòng)加電氣反饋的方式,使得其結(jié)構(gòu)特別簡單,大大提高了可靠性。主閥由先導(dǎo)級(jí)驅(qū)動(dòng),主閥芯與嵌入式差動(dòng)變壓器位移傳感器的鐵芯相連接,主閥芯的位移由差動(dòng)變壓器位移傳感器檢測(cè),反饋到放大器的輸入端形成第二級(jí)