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SFF-10电液伺服阀的设计

更新时间:2009-03-28

电液伺服阀是电液伺服控制系统中的重要元件,起着电液转换和功率放大的作用;它能够将输入的微小电器信号转换为大功率的液压信号(流量与压力)输出。它有机的结合了精密机械、电子技术和液压技术,具有控制精度高、响应快、体积小、重量轻、功率放大系数高和直线性好等优点。

目前常用的电液伺服阀是双喷嘴两级电液伺服阀,双喷嘴两级电液伺服阀由前置级双喷嘴挡板阀与功率级四通阀组成;喷嘴挡板阀通过反馈杆与滑阀的阀芯相连,构成滑阀阀芯位移力反馈。

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1 SFF-10电液伺服阀的设计方案

1.1 电液伺服阀的组成

电液伺服阀通常由力矩马达(或力马达)、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)三部分组成。

力矩马达或力马达的作用是把输入的电气控制信号转换为力矩或力,控制液压放大器运动。而液压放大器的运动又去控制液压能源流向液压执行机构的流量或压力。电液伺服阀输出级所采用的反馈机构或平衡机构是为了使伺服阀的输出流量或输出压力获得与输入电气控制信号成比例的特性。

1.2 电液伺服阀的分类

1)按液压放大级数可分为单级电液伺服阀,两级电液伺服阀,三级电液伺服阀。

2)按液压前置级的结构形式,可分为单喷嘴挡板式,双喷嘴挡板式,滑阀式,射流管式和偏转板射流式。

3)按反馈形式可分为位置反馈式,负载压力反馈式,负载流量反馈式,电反馈式等。

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试验以P6为测试压头,分别在10,20,30mm/min速率下对果实进行压缩。果实在不同速率下的压缩曲线,都会出现明显的屈服极限点,压缩达到破坏极限时试样迅速破裂。不同压缩速度力——变形曲线如图3所示。从图3中可以看到各个压缩曲线的斜率相差不大,压缩速率越大其破裂极限越大。压缩速率为30mm/min时,变形量最大。

5)按输出量形式可分为流量伺服阀和压力控制伺服阀。

与美方不同,在中方的报道中外部声源更多的是专家或者权威人士,尤其是国家领导人和社会精英,例如习近平主席、李克强总理、王毅部长以及合作国家的领导人。所有的引用都是为了支持“一带一路”倡议,尤其是外国专家和政府领导人一致认为“一带一路”倡议不仅为中国的发展带来新的机遇,同时也会极大地惠及沿路沿线国家,其结果是互利双赢的。虽然这一切无疑都是事实,也是中方提出“一带一路”倡议的初衷,但我们的新闻报道似乎也应适当考虑到一些不同的声音,提醒人们这一倡议在实施过程中可能会遇到的一些问题和障碍。

4)按电机转换装置可分为动圈式和动铁式。

1.3 各种前置级结构电液伺服阀的优缺点

1)滑阀的优缺点

优点:流量增益和压力增益高,输出流量大,对油液的清洁度要求较低。

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缺点:结构工艺复杂,阀芯受力较大,阀的分辨率较低、滞环较大,响应慢。

2)双喷嘴挡板阀的优缺点

优点:挡板轻巧灵敏,动态响应快,双喷嘴挡板阀结构对称,双输入差动工作,压力灵敏度高,特性线性度好,温度和压力零漂小,挡板受力小,所需输入功率小。

由图3可知伺服阀在输入额定电流40 mA时阀芯的位移响应非常快,在4.3 ms左右时就达到阀芯的最大位移0.4 mm,响应曲线近似为一阶环节的单调上升。由图4(a)可知伺服阀-3 dB的幅频宽为1 748 rad/s,换算为赫兹是278.2 Hz>225 Hz,由图4(b)可知-90°的相频宽为1 985 rad/s,换算为赫兹315.92 Hz>225 Hz,满足设计任务要求[4]

缺点:喷嘴与挡板间的间隙小,易堵塞,抗污染能力差,对油液的清洁度要求高。

本设计采用前置级为双喷嘴挡板结构作为SFF-10电液伺服阀的设计方案,其工作原理以及结构原理图如图1所示。

优点:抗污染能力强。射流管阀的最小通流尺寸较喷嘴挡板阀和滑阀大,不易堵塞,抗污染性好。另外,射流管阀压力效率和容积效率高,可产生较大的控制压力和流量,提高了功率级滑阀的驱动力,使功率级滑阀的抗污染能力增强。射流喷嘴堵塞时,滑阀也能自动处于中位,具有“失效对中”的能力。

为了方便计算,减少计算误差对设计带来的影响,通过建立函数关系式,利用Excel表格进行了程序化的计算。主要结构的计算结果如表1~表3所示。

1.4 SFF-10电液伺服阀的设计方案

3)射流管阀的优缺点

1)利用Excel表格进行了程序化的计算,从而减少了计算误差。

当无控制电流时,衔铁、挡板、滑阀阀芯均处于中位,阀无液压输出。当有差动控制电流输入时,在衔铁上产生逆时针方向的电磁力矩,使衔铁挡板组件绕弹簧管转动中心逆时针方向旋转,弹簧管和反馈杆产生变形,挡板偏离中位。这时,喷嘴挡板阀滑阀右腔控制压力增大,左腔控制压力减小,推动滑阀阀芯左移。同时带动反馈杆端部小球左移,使反馈杆进一步变形。当反馈杆和弹簧管变形产生的反力矩与电磁力矩相平衡时,衔铁挡板组件便处于一个新的平衡位置。在反馈杆端部左移进一步变形时,使得挡板的偏移减少,趋于中位。这使得由控制腔压力降低而左控制腔压力升高,当阀芯两端的液压力与反馈杆变形对阀芯产生的反作用力以及滑阀的液动力相平衡时,阀芯停止运动,其位移与控制电流成比例。在负载压差一定时,阀的输出流量也与控制电流成比例[1]

  

图1 双喷嘴挡板力反馈两级电液流量伺服阀结构原理图

 

1-永久磁铁;2-导磁体;3-衔铁;4-线圈;5-弹簧管;6-挡板;7-喷嘴;8-滑阀阀芯;9-固定节流孔

2 核心计计算

缺点:射流管阀特性不易预测,射流管惯性大、动态响应较慢,性能受油温变化的影响较大,低温特性稍差。

 

表1 主阀的主要结构参数

  

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表2 喷嘴挡板阀的主要结构参数

  

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表3 衔铁—弹簧管—反馈杆计算结果

  

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3 建模仿真

为了检验设计的伺服阀是否满足设计要求,在Matlab软件下建立设计伺服阀的数学模型。通过仿真分析得出了阀芯位移的阶跃信号响应曲线(见图3)以及系统的闭环伯德图(见图4)。

  

图2 力反馈两级电液伺服阀的数学模型

  

图3 阀芯位移的阶跃信号响应曲线

  

图4 系统闭环伯德图

从图1可以看出:河道两侧的两块绿地分别被划分为多个不规则小三角形块。小三角形块的划分是由指定区域的形状规则程度所决定。整体计算边界为规则的矩形时,三角网呈现出比较一致的小三角形块;而计算边界形状极为不规则时,三角网则由差异较大的不同形状、不同大小三角形组成。

4 结语

本设计的创新点:

第四,可以考虑将比较文学的理论和方法融入双文化课程。比较文学可以培养学生以多元的文化视角去认识不同民族和不同文化背景下的世界各国文学,这同新加坡双文化课程的培养目标是一致的。

2)阀芯与阀套的间隙控制在5μm~10μm,进行了精细化的设计。

3)喷嘴与挡板间零位间隙必须达到0.03 mm。

大伙儿闲谈,自然就谈到了梨友。那铁匠说:“我是大义府人。我记得清清楚楚,腊月三十那天,大义府被梨友破了。大义府在北疆,腊月已特别冷了,在外头感觉耳朵痒,不能搓,一搓,耳朵就掉了。

4)衔铁端部与上下导磁体的间隙必须控制到0.3 mm。

5)为了满足设计要求,将设计伺服阀的固有频宽从80 Hz提高到了225 Hz。

选择“1.1”节中的3个大豆材料,以地表撒播和常规方式分别于2017年4月27日、5月18日、6月10日和7月10日进行播种,共播种4次,每个处理重复4次。每个小区的长、宽均为2 m,面积为4 m2,播种数量为300粒,小区间设置0.5 m的隔离带。播种后不进行任何管理。

参考资料

[1]王春行.液压伺服控制系统[M].北京:机械工业出版社,1987.

[2]田源道.电液伺服阀技术[M].北京:航空工业出版社,2008.

[3]任光融.电液伺服阀制造工艺[M].北京:宇航出版社,1988.

[4]刘增光,岳大灵,安林超,等.基于MATLAB的力反馈两级电液伺服阀建模与仿真[J].液压与气动,2015,(5):83-85.

 
常承毓
《流体传动与控制》 2017年第06期
《流体传动与控制》2017年第06期文献

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