电子技术与流体动力传动（上）

电子技术与流体动力传动（上）  
 

 中国液压气动密封件工业协会高级顾问   杨尔庄


    近年来，流体传动技术借助和移植了电子技术、计算机技术、自动控制技术以及新材料和新工艺等后取得了显著成果。尤其是电子、IT技术和流体传动技术的相互融合，更使其提高了与电机传动的竞争能力，取得新的活力。
 一、电液伺服阀和比例阀的性能不断提高
    电液伺服阀和比例阀是在电液伺服比例系统中将微弱的电能转换为大的液压能量的输出，是该系统的关键元件。它决定系统的精度、频响和工作可靠性，因而自它面世以来，世界各国都对它的研究开发给予了足够的关注。特别在对产品的动态响应、控制精度及工作可靠性（耐污染能力）等方面取得不少成果。
 1. 电液伺服阀产品
1.1 美国MOOG公司 
A. 直动型高频响电液伺服阀 
    该阀门内置线性永磁式力马达驱动阀芯运动，阀芯的位移由位移传感器进行检测，内置式电子放大器对主阀芯进行闭环控制，该阀的特点是：低泄漏、无先导级流量、能耗较低；阀芯驱动力大，永磁式力马达的驱动力为电磁铁的2倍，抗污染能力强；动态响应好，由于力马达自然频率为250Hz，使阀的动态性能好，且阀的频率与系统压力无关；低滞环、高分辨率、重复精度高；当断电和紧急停车时，阀芯可自动回到空位，使负载处于安全状态；为提高使用寿命，防止阀芯节流边磨损，一般使用时要求过滤精度为10µm（β75）。
例如MOOG公司D633/634系列直动型电液伺服阀，其主要参数为：流量范围：3.8～100 L/min（7.0MPa阀压降）；最大工作压力：35MPa；分辨率<0.1%；滞环<0.2%；频响：40～60Hz（±100%输入信号）。
B. 先导级为射流管的双级电液伺服阀 
    公司多年来一直生产喷咀档板型双级电液伺服阀，该阀具有高频响、高精度等性能，但是耐污染能力差，要求油液清洁度高。最近发展了先导级为射流管的双级电液伺服阀。该阀动态性能好，耐污染能力强，主阀芯位置用位移传感器进行电反馈，由内置式电子放大器对阀芯进行闭环控制，具有故障保险（Fail-safe）功能。当出现意外断电故障时，可保障机器设备处于安全位置。最低先导级的控制压力为2.5MPa，这一优点可使该阀应用于汽轮机之类的低压控制系统中。
C. D660系列伺服比例阀 
    公司的D660系列伺服比例阀可用作二通、三通、四通和五通节流型的流量控制阀，适用于电液位置、电液速度、电液压力和电液力控制系统中，具有很高的动态响应特性和可靠性，广泛应用于各种注塑机、中空成型机、压铸机、压力加工机械、造纸和木材加工等行业。其主要性能：流量范围30～1500 L/min（1.0MPa 阀压降）；最大工作压力35.0 MPa；分辨率 <0.2%；滞环<1.0%；响应时间12～42ms；工作压力为21.0MPa。
 1.2 日本油研公司的直动式电液伺服阀 
    该公司的内置放大器直动式电液伺服阀L5VHG系列，只需用24V电源输入一个0～±10V的指令信号便可获得高精度的液压控制。该阀由小型强力马达驱动阀芯，阀芯位移用差动变压器进行检测，内置电子放大器进行阀环控制。LSVHG-03EH型的主要性能是：额定流量180 L/min，工作压力35MPa，滞环死区<0.2%，频响80～100Hz（±25%V输入，相位滞后-900），带有故障指示信号（在14 MPa条件下的试验结果），耐污染能力强（NAS10级）。
 1.3 Bosch-Rexroth公司的电液伺服阀
    Bosch-Rexroth公司在日本东京IFPEX 2005展会上展出了品种齐全的电液伺服阀。其中内置电子线路的高频响伺服阀采用直线式电磁铁驱动阀芯，由差动变压器检测阀芯位移，电子线路控制组成闭环系统。4WRPEH系列直动型伺服阀中包括：4WRPEH-6 额定流量为2～40 L/min（共六种规格），频响120Hz（在-900，±5%输入，31.5MPa时）；4WRPEH-10 额定流量为50、10 L/min， 频响60Hz（在-900，±5%输入，31.5MPa时）。
 2. 比例控制阀产品
    比例阀具有价格低，耐污染能力强等优点，但与伺服阀比频率响应性能差，一般只用于开环系统。为了使其能用于高响应、高精高的闭环系统，各公司开发了高频比例控制阀。
 2.1. MOOG公司产品
    MOOG公司生产的D680系列伺服比例阀采用了高性能直动式伺服阀作先导级，降低了先导阀泄漏，提高了阀的动态性能，主阀芯位移用位置传感器检测，内置式电子放大器对主阀芯位置进行闭环控制，使用方便。其主要性能： 流量范围30～500L/min（1.0MPa 阀压降）；最大工作压力35.0 MPa；响应时间11～14ms；分辨率 <0.03%；滞环  <0.2%；工作压力21.0MPa。
2. 2 Bosh-Rexroth公司 
    公司开发了直动型高频比例阀4WRSE系列，采用高频比例电磁铁驱动，阀芯位移用电反馈，内置电子线路实现阀芯的闭环控制，具有良好的频响特性80～105Hz（±10%输入，21MPa时）。
 2．3 意大利ATOS公司
    公司生产了品种齐全的比例阀，由高精度比例电磁铁驱动阀芯位移，由位置传感器进行检测，内置电子线路实行闭环控制，频响接近一般电液伺服阀（25～60Hz，100%阀行程）。但同时还保留了比例阀的特点，比如耐污染能力强，不需要很精细的滤油器，高可靠性、易维修、维护费用低等。