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電液伺服閥的原理(MOOG-D631型)

2017/09/08

1.型 號
            MOOG D631 –054C  

                                                                      D631電液伺服閥外形圖

2. D631的結構組成

                         
圖1  D631的結構組成
3. 力矩馬達
(1)力矩馬達的結構
   力矩馬達是一種電—機械轉換器,它的作用是把輸入的電信號轉變成力矩,使銜鐵偏轉,以對前置級液壓部分進行控制。銜鐵轉角的大小與輸入的控制電流大小成正比。如果輸入控制電流的方向相反,則銜鐵偏離中間位置的方向也相反。
   D631電液伺服閥的力矩馬達屬于永磁動鐵式力矩馬達(如圖2所示),它主要是由永久磁鐵(磁鋼)、導磁體(軛鐵)、銜鐵(和兩個控制線圈)、導桿軸及彈性套座等組成的。
   銜鐵通過導桿由彈性套座支承在兩個導磁體的中間位置,可繞導桿作微小轉動,并與導磁體形成四個工作氣隙(如圖1所示),控制線圈在銜鐵上。

圖2  D631伺服閥的力矩馬達外形及結構

圖3  D631伺服閥的銜鐵組件
(2)力矩馬達的工作原理

圖4  D631伺服閥力矩馬達原理圖
D631伺服閥力矩馬達的原理如下:
   如圖4所示,圖中有兩個控制線圈。力矩馬達的輸入量為控制線圈中的信號電流,輸出量是銜鐵的轉角或與銜鐵相連的擋板位移。力矩馬達的兩個控制線圈可以互相串聯、并聯,由直流放大器供電。
   永久磁鐵的初始勵磁將導磁體磁化,一個為N極,另一個為S極。當輸入端無信號電流時,銜鐵在上下導磁體的中間位置,由于力矩馬達結構是對稱的,永久磁鐵在工作氣隙中所產生的極化磁通是一樣的,使銜鐵兩端所受的電磁吸力相同,力矩馬達無轉矩輸出。當有信號電流時,控制線圈產生控制磁通,其大小與方向由信號電流決定。最終,在合成磁通的作用下,銜鐵繞導桿產生一定方向和角度的偏轉,當各轉矩平衡時,銜鐵停止轉動。如果信號電流反向,則電磁轉矩也反向。由上述原理可知,力矩馬達產生的電磁轉矩,其大小與信號電流大小成比例,其方向也由信號電流的方向決定。
   動鐵式力矩馬達單位體積輸出力矩較大,故尺寸小,慣量小。但結構復雜,造價較高。早期力矩馬達為濕式,現在為干式。力矩馬達一般配用噴嘴擋板閥和射流管式或偏板射流放大器式閥。
伺服閥的工作過程:
   壓力油從P口進入,分別經過兩個節流孔進入閥芯兩端的油腔,然后再從兩個噴嘴與擋板中間的縫隙排出。當沒有控制電流輸入時,擋板處于兩個噴嘴的中間位置。閥芯兩端容腔中的油壓相等,閥芯處于中間平衡位置,兩負載腔中油壓相等,無油液流動,執行機構處于停止位置。
   當輸入某一極性的控制電流信號時,銜鐵連同擋板一起偏轉角度,例如作逆時針方向偏轉,如圖5a所示。這時,右邊噴嘴與擋板之間的間隙減小,液流阻力增加,閥芯右端容腔的壓力增大;相反,由于左邊噴嘴與擋板間的間隙增大,液流阻力減小,閥芯左端容腔的壓力降低。在兩端油壓差的作用下,閥芯左移,并帶動反饋桿下端的小球左移。反饋桿本身的變形使擋板的偏移量減小,從而使閥芯兩端的油壓差也相應減小,直至擋板恢復到接近于中位時,閥芯移動到所受的液流力與導桿和彈性座圈的反作用力相平衡時為止(圖5b所示)。當四邊滑閥向左偏離中間位置時,左邊的閥口被打開,壓力油液從P口流向A口;同時,執行機構另一端的回油經B口及排油口T排回油箱。

圖5  噴嘴擋板閥的工作原理
4. D631噴嘴擋板閥的特點
優 點:
?銜鐵及擋板均工作在中立位置附近,線性度好。
?運動部分的慣性小,動態響應快。
?雙噴嘴擋板閥由于結構對稱,采用差動方式工作,因此壓力靈敏度高。
?閥芯基本處于浮動狀態,不易卡住。
?溫度和壓力零漂小。
缺 點:
?噴嘴與擋板之間的間隙小,容易被臟物堵塞,對油液的潔凈度要求較高,抗污染能力差。

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