电液伺服阀的发展历程及研究现状

时间:2019-02-07 17:36:51 来源:霞浦信息网 作者:匿名



电液伺服阀是电液伺服控制的关键部件。它是一个液压控制阀,接收模拟电信号并相应地输出调制的流量和压力。电液伺服阀动态响应快,控制精度高,使用寿命长。它已广泛应用于航空,航天,造船,冶金和化工等领域的电液伺服控制系统。

第二个发展过程

液压控制技术的历史可以追溯到公元前240年,当时古埃及人发明了人类历史上第一个液压伺服系统——水钟。然而,在过去的悠久历史中,液压控制技术一直停滞不前,直到18世纪末和19世纪初,才有了一些重大进展。在第二次世界大战前夕,随着工业发展的发展,液压控制技术得到了突飞猛进的发展。许多早期的控制阀原理和专利都是这个时代的产物。例如,Askania Regulators和Askania-Werke发明并申请了喷射管阀门原理的专利。同样,Foxboro发明了喷嘴挡板阀原理的专利。德国西门子公司发明了一种带有永磁电机的双输入阀和两个用于接收机械和电气信号的输入,并且是航空航天工业的先驱。

在第二次世界大战结束时,伺服阀是一个单级开环控制阀,用螺线管直接操作阀芯运动。然而,随着控制理论的成熟和军事应用的需要,伺服阀的开发和发展取得了很大的成就。 1946年,英国Tinsyey获得了两级阀的专利;雷神公司和贝尔航空公司发明了一种带有反馈的两级阀门;麻省理工学院用扭矩马达取代螺线管,使电机功耗更低,线性更好。 1950年,W.C。穆格首先发明了单喷嘴两级伺服阀。 1953年至1955年间,THCarson发明了机械反馈两级伺服阀; WCMoog发明了双喷嘴两级伺服阀; Wolpin发明了干式扭矩电机,消除了原本浸入油中的扭矩电机受油污染引起的可靠性问题。 1957年,R。Atchley使用Askania喷射管原理开发了一种两级喷射管伺服阀。 1959年,开发了一种三级电动反馈伺服阀。1959年2月,一家外国液压和气动杂志在当时发表了一份12页的伺服阀报告,显示当时伺服阀的状态正在蓬勃发展。那时,有20多家各类伺服阀制造商。为了争夺伺服阀生产的霸主地位,各个厂商都在激烈竞争。回顾历史,我们可以看到几家最终获胜的制造商,其中大多数都生产带有反馈和扭矩电机的双级伺服阀。我们可以看到1960年的伺服阀具有现代伺服阀的许多特征。例如,第二阶段形成第一阶段反馈的闭环控制;使用干式扭矩马达;前级功率级的压力恢复通常可达到50%;第一阶段的机械对称结构降低了温度和压力的变化。零的影响。同时,由早期直动式开环控制阀开发的直动式两级闭环控制伺服阀也出现了。那时,伺服阀主要用于军事领域。随着航天时代的到来,伺服阀被广泛应用于航空航天领域,并开发出高可靠性冗余伺服阀等先进产品。

与此同时,随着伺服阀工业应用的不断扩大,一些制造商开发出专门用于工业应用的工业伺服阀。例如,穆格于1963年推出了第一批73系列工业用伺服阀产品。随后,越来越多的工业用伺服阀问世。它们具有以下特点:体积大,易于制造;阀体由铝制成(钢材也可在需要时使用);独立的第一阶段,便于调整和维护;主要用于14MPa以下的低压应用;序列化,标准化的产品。然而,穆格在德国的分公司主要将其伺服阀应用集中在高压应用上。一般工作压力为21MPa,有些甚至达到35MPa。这使得阀门设计比高压下的可靠性更重要。随着伺服阀在工业应用中的广泛使用,公司已经为工业应用引入了自己的比例阀。其特点是成本低,虽然控制精度无法与伺服阀相媲美,但通过先进的控制技术和先进的电子设备来弥补其缺点,其性能和效率接近伺服阀。 1973年,穆格将一些伺服阀转换为工业用标准接口阀,用于工业应用。博世开发了标志性的喷射管先导级和电反馈平板伺服阀。 1974年,穆格推出了一款低成本,高流量的三级电动反馈伺服阀。维克斯开发了一种压力补偿KG比例阀。力士乐,博世和其他公司已经开发出比例阀,它使用两个线圈来控制阀芯在两个方向上的运动。国内外的现状1市场情况

目前,国内伺服阀制造商主要包括:航空工业公司六十九研究所,航空工业公司第六十八研究所,航空工业公司秦风机床厂,北京机床。工具研究所和中国运载火箭。第18研究所,上海航天控制工程研究所和中国船舶工业总公司704研究所。国外伺服阀制造商主要包括:美国穆格公司,英国道蒂公司,美国团队公司,俄罗斯“家园”设计局,Voshod工厂等。美国公园公司,EatonVickers公司,德国博世公司,力士乐公司。也有自己的伺服阀产品。

电液伺服阀根据扭矩马达类型通常分为动圈式和永磁型。大多数传统伺服阀使用永磁转矩电机。这些伺服阀可分为两种类型:喷嘴挡板型和喷射型。目前,我国大多数伺服阀制造商主要使用喷嘴挡板。喷射管伺服阀的生产是中国船舶工业总公司规模和系列中唯一的一个。国外情况类似。 Abex是喷射管伺服阀的原始制造商,也被Park兼并。然而,喷射管伺服阀具有良好的抗污染性能,高可靠性和高分辨率的特点。一些制造商也正在开发或推出自己的喷射管产品,如航空工业公司六十九研究所,中国运载火箭技术研究院第十八研究所,美国穆格公司及俄罗斯相关制造商。 。穆格还于2006年7月召开了产品推介会,并推出了D660系列喷射管,该系列被认为是未来伺服阀的发展趋势。

目前,虽然国内伺服阀的研究,生产和使用已形成一定的规模。但是,所生产的产品主要用于航空,航天,船舶等军用产品,在民用产品市场上占有很小的市场份额。同时,由于每个生产单位都在战斗,缺乏合作和分散力,不利于伺服阀的进一步发展,也??不能形成与国外产品竞争的强大竞争力。国内市场上最大的国外产品是穆格,其产品占据了国内大部分民用产品市场。2研究状况

目前对电液伺服阀的研究主要集中在结构和加工工艺的改进,材料更换和试验方法的变化上。

1)在结构改进方面,伺服阀的结构主要采用冗余技术进行修改。由于伺服阀是伺服系统的核心部件,伺服阀的性能直接代表伺服系统的水平。另外,从可靠性的角度来看,伺服阀的可靠性是伺服系统最重要的部分。伺服阀的污染是伺服阀失效的最重要原因。在这方面,许多外国制造商已经改进了伺服阀的结构,并且已经开发出具有更好的抗污染性的喷射管型和部分引导喷射型伺服阀。此外,俄罗斯还在其开发的喷射管伺服阀阀芯的两端设计了一个双冗余位置传感器,用于检测阀芯的位置。一旦发生故障信号,备用伺服阀可立即切换,大大提高了系统的可靠性。这种双冗余技术已广泛应用于航空业。此外,美国的穆格和俄罗斯的Voshod工厂都为航空航天业开发了四度伺服系统。早在20世纪90年代,中国航天系统相关单位就开发出了三度冗余伺服机构。伺服阀的力矩电机,反馈元件和滑阀对分为多组。可以随时切换故障以确保系统。正常工作。此外,多线圈结构,或结构上带有零位保护装置和外置滤波器的伺服阀类型已广泛应用于冶金,电力,塑料等行业。

2)在加工技术的改进中,使用新的加工设备和工艺来提高伺服阀的加工精度和性能。例如,在阀芯阀门安装方法中,上海交通大学和哈尔滨工业大学开发了智能全自动磨削系统。特别是哈尔滨工业大学的磨削系统改变了传统的气动磨削方式,采用液压油作为测量介质,直接反映了被测滑动阀对的实际情况,提高了测量结果的准确性和精度。在扭矩电机焊接方面,CSIC 704 Institute与德国知名厂商合作,采用世界上最先进的焊接技术取得了良好的效果。此外,哈尔滨工业大学还开发了智能伺服阀力矩电机弹性元件测量装置。它解决了原有手动测量方法测量精度低,操作复杂,效率低的问题。弹性元件可以有效地进行刚度测量并获得完整的测量曲线,非重复测量误差不大于1%。3)在材料周转方面。除了使用具有优异机械性能的材料,如某些部件的强度,弹性和硬度。特殊材料也用于专用伺服阀。例如,德国公司使用红宝石材料制造喷嘴挡板,以防止由于空气进给而损坏挡板和喷嘴,并降低动态和静态性能,从而缩短工作寿命。机械反馈杆头的球也由红宝石制成,以防止球与阀芯的小凹槽之间的磨损,导致阀失控并引起尖叫。机载六十九号,CSIC CSIC研究所开发出耐腐蚀伺服阀,可以使用航空煤油和柴油作为介质。此外,还更换了密封环的材料,从而提高了伺服阀对高压和腐蚀的性能。

4)在测试方法改进方面,随着计算机技术的飞速发展,生产单元利用计算机技术测试和计算伺服阀的静态和动态性能。有些单位还对如何提高测量精度,减少测量仪器本身的振动,热噪声以及高频外部干扰对测量结果的影响进行了深入研究。采用频率测量/周测量法,优化信号测试法,小波去噪法,正弦输入法和数字滤波等新技术,开发和改进了伺服阀测试设备和方法。

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