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1、优质文档电液伺服阀根底学问介绍射流管式电液伺服阀与喷嘴挡板式电液伺服阀是目前世界上运用最普遍的典型两级流量限制伺服阀。博格公司的DSHR一级先导就是射流管阀，而派克公司的TDL一级先导就是喷嘴挡板阀，下面对两种阀的构造、工作原理及特点作个比拟与介绍。并着重分析了射流管式伺服阀在牢靠性及工作性能方面的一些优势。工作原理：喷嘴挡板式伺服阀的原理：TDL图1 为喷嘴挡板式伺服阀的原理图。它主要由力矩马达、喷嘴挡板式液压放大器、滑阀式功率级及反应杆组件构成。其工作过程为：输入到力矩马达线圈的电气限制信号在衔铁两端产生磁力，使衔铁挡板组件偏转。挡板的偏移将一侧喷嘴挡板可变节流口减小，液流阻力增大，喷嘴的
2、背压提升；而另一侧的可变节流口增大，液流阻力减小，液流的背压降低。这样可得到与挡板位置变更相对应的喷嘴背压，此背压加到与与喷嘴腔相通的阀芯端部，推动阀芯移动。而阀芯又推动反应杆端部的小球，产生反应力矩作用在衔铁挡板组件上。当反应力矩渐渐等于电磁力矩时，衔铁挡板组件被渐渐移回到对中的位置。于是，阀芯停留在某一位置。在该位置上，反应杆的力矩等于输入限制电流产生的的力矩，因此，阀芯位置与输入限制电流大小成正比。当供油压力及负载压力为必须时，输出到负载的流量与阀芯位置成正比。图1双喷嘴挡板式力反应电液流量伺服阀射流管式伺服阀的原理：图2 为射流管式伺服阀的原理图。力矩马达采纳永磁构造，弹簧管支承着衔铁
3、射流管组件，并使马达与液压局部隔离，所以力矩马达是干式的。前置级为射流放大器，它由射流管与承受器组成。当马达线圈输入限制电，在衔铁上生成的限制磁通与永磁磁通相互作用，于是衔铁上产生一个力矩，促使衔铁、弹簧管、喷嘴组件偏转一个正比于力矩的小角度。经过喷嘴的高速射流的偏转，使得承受器一腔压力提升，另一腔压力降低，连接这两腔的阀芯两端形成压差，阀芯运动直到反应组件产生的力矩与马达力矩相平衡，使喷嘴又回到两承受器的中间位置为止。这样阀芯的位移与限制电流的大小成正比，阀的输出流量就比例于限制电流。图2 射流管式力反应电液流量伺服阀两种阀的主要特点：射流管式与喷嘴挡板式最大差异在于喷嘴挡板式以变更流体回路
4、上所通过的阻抗来进展力的限制。相反，射流管式是靠射流喷嘴喷射工作液，将压力能变成动能，限制两个承受孔获得能量的比例来进展力的限制。这种方式的阀与喷嘴挡板式相比因射流喷嘴大，由污粒等工作液中杂物引起的危害小，抗污染实力强。且射流管式液压放大器的压力效率及容积效率高，一般为以上，有时也可到达以上的高效率。输出限制力滑阀驱动力大，进一步提高了抗污染实力。同样其灵敏度、辨别率及低压工作性能大大优于喷嘴挡板阀。另外，由于射流管式由于在喷嘴的下游进展力限制，当喷嘴被杂物完全堵死时，因两个承受孔均无能量输入，滑阀阀芯的两端面也没有油压的作用，反应弹簧的弯曲变形力会使阀芯回到零位上，伺服阀可幸免过大的流量输出
5、，具有“失效对中”实力，并不会发生所谓的“满舵”现象。但射流管式液压放大器及整个阀的性能不易理论计算和预料，力矩马达的构造及工艺困难，加工难度大。喷嘴挡板式的阀与射流管阀相比增益特性比拟平坦、整阀性能可计算及预料、并能做得比射流管式小。但按其特性，喷嘴与挡板的间隙不能超过喷嘴直径的1/4，这就确定了该阀的最小尺寸较小，易被污物卡住，运用时必需保持油液的清洁度。一般状况下运用喷嘴挡板阀的油液清洁度要求到达NAS6 级，并要在阀的进油口前设置过滤精度小于10um 的过滤器。而在运用射流管阀的场合下，用NAS8 级已经足够，且滤器用25um 也够了。并且，由于喷嘴挡板式伺服阀是利用两个喷嘴的背压作为
6、限制力，在工作时如有一侧发生杂物堵塞喷嘴挡板的状况，会造成一侧压力上升，使阀芯向一边移动，阀芯的偏移会形成单方向的流量输出，使执行机构如舵机向一边偏移直到最大位置，即所谓的 “满舵”现象。另外，喷嘴挡板阀的压力效率和容积效率约为50%，比射流管低，其限制力较小，因此，其灵敏度、辨别率及低压工作性能不及射流管阀。 构造与牢靠性：先导级最小尺寸伺服阀抗工作液污染的实力一般由其最小尺寸所确定，特殊对于先导级型的伺服阀，其先导局部油路中的最小尺寸往往成为确定性的因素。因为从外部来的输入电控信号是在先导局部进展转换的，输出局部滑阀的动作是由先导级的动作确定的。射流管阀中的最小尺寸在先导级射流管式液压放大
7、器中的喷嘴处，0.2mm0.mm，是喷嘴挡板阀的最小尺寸的倍；喷嘴挡板式伺服阀的最小尺寸在先导级喷嘴与挡板的间隙，约为0.03mm0.05mm，污染颗粒往往很简单在此堵塞、卡死。所以说射流管式比喷嘴挡板式抗污染实力提高了一个数量级。先导级的磨蚀伺服阀的先导级在工作时会产生磨蚀，但射流管式与喷嘴挡板式比拟，其磨蚀的产生与性能变更的程度低于喷嘴挡板阀。这是因为在射流管场合下，喷嘴端面与承受孔间的距离为喷嘴直径的1.52.5 倍。从特性上讲，此距离到达喷嘴直径的3.5倍也完全可以运用。与此相反，在喷嘴挡板场合下，喷嘴挡板间的间隙在特性上的上限为直径的1/4，要想增大最小尺寸，只能做到1/4 的极限值
8、上，因此简单产生磨蚀及特性变更。而且在双喷嘴挡板式的场合下，两个喷嘴及挡板左右侧所产生的磨蚀不必须对称，简单产生零位偏移。而射流管式的喷射流是由单喷嘴喷射的，且被承受孔分成两股，磨蚀的产生一般是对称的，产生的磨蚀量也比喷嘴挡板式少。再加上其承受器的尖边即使经高压油长期冲刷凹陷下去，但仍其着分水岭的作用，只要其与喷嘴的距离不大于喷嘴直径的3.5 倍，对伺服阀性能的影响特别小，故其稳定性、牢靠性高于双喷嘴挡板阀。 力矩马达的构造射流管式伺服阀的力矩马达零件全部采纳压配及焊接结合成一体，并经严格的时效处理消退内应力，构造坚固稳定，零位漂移小，更能承受强冲击及振动。而双喷嘴挡板阀的力矩马达只靠4 个M
9、3 的小螺钉固定，在螺钉应力疏散和受到强冲击、振动、颠振后，零位漂移大。另外，射流管式力矩马达的衔铁处有一对支撑簧片，衔铁偏转时只有转角，没有挠度，大大改善了弹簧管的受力，抗疲惫性能大大增加，保证了伺服阀的长寿命运用。4.4 滑阀级尺寸由于射流管式先导级比喷嘴挡板式的限制力大，所以射流管式伺服阀阀芯的直径和行程，比喷嘴挡板式的大而长。而阀芯直径越大，其驱动力也越大，即使有一点杂物和污粒，滑阀级也能顺当工作，从而提高了牢靠性。此外，阀芯行程的加长也能提高伺服阀的寿命。因为伺服阀工作时其高速流淌的油液会磨蚀滑阀级工作窗口的棱边，从而引起流量特性的变更。在加长行程后，磨蚀量相对于行程量所占的比例减小
10、，所以工作窗口流通面积的变更减小。这样，流量特性的变更与伺服阀运用时间的比值减小了，能比阀芯行程短的伺服阀维持更长时间的稳定性。工作性能辨别率喷嘴挡板阀的先导级在工作时存在压力负反应即挡板靠向一测喷嘴，由于喷嘴的压力提升，会增大对挡板的推力，阻碍其靠近，影响其灵敏度及辨别率指标。射流管阀的先导级不存在压力负反应，而且其射流管放大器的流量效益最高可达90%，压力效益亦可到达80%以上。所以射流管放大器推动阀芯的力比双喷嘴放大器高很多，射流管伺服阀的辨别率一般可到达小于0.1%的程度。低压工作性能依据前文所述，射流管阀的阀芯驱动力明显大于双喷嘴阀，故其低压工作性能亦优于双喷嘴挡板阀。通过试验可得：
11、射流管伺服阀在供油压力为1MPa 条件下，其流量曲线的重复性也特别好；在供油压力为0.5MPa 的状况下，也能正常工作；在额定供油压力时，只输入3%的额定电流其阀芯位移特性曲线的线性度和重复性都特别好。而全部这些都是双喷嘴挡板阀在同样条件下无法到达的。另外，双喷嘴阀在很多场合需加颤振信号来提高辨别率，而射流管阀在绝大多数应用场合均不须要加颤振信号。动态响应一般认为射流管阀的动态响应比拟低，其实有所误会。依据MOOG 公司的观点：射流管式先导级具有很高的无阻尼自然频率，一般可达500Hz700Hz 以上，只要有足够的先导放大级流量增益，射流管阀也可到达较高的动态响应。之所以一般射流管阀产品的增益
12、较低，是因为在国外射流管阀往往应用于航空、航天等高端场合，其对内泄漏要求较高，喷嘴直径较小，造成频率特性比双喷嘴阀稍低一些。而在一般运用场合，只要适当增加喷嘴直径，就能大大提高射流管阀的动态响应。在国内额定流量在30L/min 左右的射流管伺服阀其频率响应亦能到达160Hz 以上。结论综上分析，射流管伺服阀在抗污染实力等牢靠性特性方面高于喷嘴挡板阀，并且在灵敏度、辨别率、滞环、低压工作特性等性能指标亦优于喷嘴挡板阀，但喷嘴挡板阀亦有其优点，在国内实际运用也很多，并不能极端地说喷嘴挡板阀比射流管阀差很多。另外，射流管式伺服阀在国外属对中国限制的产品，国内对其的应用还相当少，了解还不多。目前只能通过国外的某些资料来了解射流管伺服阀实际应用中的牢靠性状况。1965 年1971 年月年间美国民航公司曾对其运用的9000 个射流管伺服阀进展追踪调查，其平均故障率为115000 小时。作为国内最大的射流管阀生产单位，七四所虽然也有所生产的伺服阀在工业场合连续运用十余年的记录，但由于条件限制，还无法对其品的运用状况作全面精确地统计。但总体来讲，射流管伺服阀的工作稳定性和耐久性是相当高的。坚信随着射流管伺服阀的应用越来越广泛，其优点会被充分理解。_
