新型電液伺服閥的研究進展綜述報告目錄TOC\o"1-2"\h\u15081關鍵詞：電液伺服；伺服閥；特性 114904一、閥芯回轉式電液伺服閥 117117二、射流管式電液伺服閥 229222三、動圈式電液伺服閥 312752四、文獻總結 320144參考文獻 4摘要：電液伺服控制系統綜合了電氣和液壓兩方面的優點，具有控制精度高、響應速度快、信號處理靈活、輸出功率大、結構緊湊、重量輕等優點。電液伺服閥作為電液伺服控制系統的核心元件，可將小功率的電信號輸入精確快速的轉換為大功率的液壓能輸出，其性能好壞直接影響伺服系統的特性及功能實現。本文將在前人研究的基礎上，總結出各種形式閥的研究情況。關鍵詞：電液伺服；伺服閥；特性閥芯回轉式電液伺服閥國外對電液激振伺服閥的研究主要以德國、美國和英國為代表。德國Rexroth研制的三級電液伺服閥屬于滑閥[1]，其功率閥閥芯的運動由其兩端油腔的壓力差提供，在信號低的情況也能達到很大的流量[2]。美國MTS公司和密歇根理工大學共同開發的兩級電反饋伺服閥使用音圈電機作為轉換元件，在一定程度上提高了工作頻率[3]。國內對電液激振伺服閥的研究主要以一些高校學者和科研院所為主。近幾十年來，浙江大學和浙江工業大學的科研人員通過對新型伺服閥的研究取得了豐碩成果。浙江大學丁凡教授發明了一種新型回轉直動式伺服閥[4]，該伺服閥具有抗污染能力強、工作穩定、響應速度快的優點。通過對油孔配合位置的改進，可有效的平衡壓力，使伺服閥在工作過程中一直處于穩定狀態，進一步提高了其工作質量。此后，浙江大學龔國芳教授研制出一種閥芯旋轉式電液伺服閥，結合了前人研究的一些缺點，開設有壓力平衡槽，動靜密封結合，并研制出了多種開口形狀的轉閥，其工作原理與上述2D閥相似，區別的地方在于2D閥可以旋轉運動和直線運動，而龔國芳教授提出的轉閥只能作旋轉運動[5-6]。射流管式電液伺服閥射流管伺服閥最早出現在1940年前后，ASKANIA公司的askania-werke在德國開發并申請了射流管原理控制閥專利，通過控制噴管的運動來改變射流方向，流體進入兩接收器后，其動量轉變為壓力或流量。與此同時德國西門子公司研制出了射流管伺服閥的電磁驅動部分——動圈式永磁力矩馬達，并將其第一次使用在航空飛行器上[7]。從70年代開始，日本對射流管電液伺服閥的研究越來越重視，當時Abex公司是射流管伺服閥的主要生產商，其生產的Abex伺服閥已被廣泛使用，日本十分看好Abex射流管伺服閥的使用前景，購買了大批量的Abex射流管伺服閥，為了提高知名度，將該閥低價推銷給客戶。很快，Abex公司就授權了日本的島津公司作為Abex射流管伺服閥的主要生產商之一[8]。俄羅斯也自主研制了射流管伺服閥，且為了提高伺服閥的可靠性，開創性的在其功率級閥芯兩側端蓋處安裝了位移傳感器用來檢測閥芯的位置，當閥在工作過程中出現故障時，便可通過位移傳感器進行識別，并可以實現自動切換到備用通道的功能，此項技術已被廣泛用于各種飛行器及運載火箭上[9]。由于射流管伺服閥仍存在許多需要解決的問題，國內許多研究人員仍在繼續對其進行深入的分析研究。曾廣商從理論上分析了某新型射流管伺服閥中射流放大器的壓力特性、流量特性，為設計和產品的調試做了必要的準備工作，同時也分析了在調試過程中遇到的各種問題以及相應的解決方案[10]。王志駿對射流管閥的彈簧管加工過程進行了改進，包括車床加工、熱處理加工、珩磨加工等，提高了成品質量和生產效率[11]。何學工比較了噴嘴擋板伺服閥和射流管伺服閥的結構工作原理及特點，并對射流管伺服閥在防滑剎車系統中的應用進行了驗證，說明了射流管伺服閥的關鍵技術指標已基本達到噴嘴擋板閥的要求，其性能指標可以滿足飛機剎車系統的使用要求[12]。金瑤蘭采用AMESim軟件搭建了射流管伺服閥的整閥模型并進行仿真分析，通過實驗驗證了該模型可以模擬不同結構參數下閥的性能特性，該研究一方面能夠用來指導產品的設計，提高研發效率，另一方面為各類電液伺服閥系統的建模仿真提供了依據[13]。堯建平論述了射流管伺服閥在全尺寸飛機結構靜力疲勞實驗中的應用研究,闡述了射流管伺服閥在飛機靜力/疲勞試驗系統中應用的優點，說明了射流管伺服閥可以很好的滿足靜力/疲勞加載試驗的要求[14]。動圈式電液伺服閥MK型伺服閥由日本KYB和三菱公司設計開發，分為單級式和兩級式兩種形式。單級閥主要由三部分組成：力馬達部分、閥體部分、位移傳感器部分。力馬達采用動圈式，在由磁極和導磁體所構成的氣隙磁場中放置載流線圈，由磁場產生的電磁力推動線圈運動，線圈運動又直接推動閥芯運動。兩級閥以直動式MK閥為先導閥，用以控制驅動二級主閥芯。主閥芯的位移由差動變壓器式位移傳感器檢測反饋，從而形成兩級電反饋。此外，為給先導閥提供穩定的供油壓力，在主閥與先導閥之間設計了減壓閥。日本Hitachi公司的一柳鍵教授開發的FMV閥，采用動圈直接驅動功率級閥芯。動圈采用大電流驅動，由其專門配套的伺服放大器提供高達10A的驅動電流；采用單彈簧實現閥芯對中，結構緊湊；閥芯采用特殊設計的結構曲線，能夠補償油液流動產生的液動力；進、出油口及控制油口采用橢圓狀閥口，減小閥芯長度，降低閥芯質量；該閥一方面通過提高驅動能力，一方面減小阻力，大大提高了閥的輸出特性，其流量可達150L/min.但由于其動圈驅動電流10A工作時線圈發熱量太嚴重，在使用中需要通過風冷給予冷卻，因此該閥的使用場合受到一定的限制。伺服電機的發展，給閥的驅動帶來新的選擇，采用無刷直流伺服電機作為驅動元件，直接驅動伺服閥的閥芯，電機輸出軸上還內置有角位移傳感器，通過構成閉環反饋可精確定位開口度，以保證伺服閥穩定的工作狀態。這種閥的特點在于結構簡單，抗污染能力較好，而且制造裝配比較簡單，但是受電機頻響的限制，可靠性高，控制比較靈活，閥的頻響較低[15]。文獻總結通過上述文獻的研究，可以了解到新型伺服閥結構如伺服電機、力馬達等的采用并有效結合電機、永久磁鐵、磁性材料等最新技術，從結構上進行了巧妙設計，有效地提高了伺服閥的性能，極大地擴大了伺服閥技術的研發視角。為電液伺服閥技術注入了新的活力；新的能量轉換方式，比如光液直接轉換減少了中間環節，有效地解決了電磁干擾問題，是伺服閥技術的一個有意義的突破。參考文獻[1]李其朋.直動式電液伺服閥關鍵技術的研究[D].浙江大學,2005.[2]張忠,高博,原凱,郭靜,孔凡金,李海波.電磁激振器建模與實時控制方法研究[J].強度與環境,2018,45(O5):25-31.[3]NascutiuL.Voicecoilactuatorforhydraulicservovalveswithhightransientperformances[C]//ProceedingsofIEEEInternationalConferenceonAutomation，Qu-alityandTesting,Robotics,Cluj-Napoca.Romania:IEEE,2006:185-190.[4]崔劍.回轉直動式電液伺服閥關鍵技術研究[D].浙江大學,2008.[5]王鶴,龔國芳,周鴻彬,廖湘平,王偉.基于不同閥口形狀的閥芯旋轉式電液激振器振動波形研究[J].機械工程學報,2015,51(24):146-152.[6]韓冬,龔國芳,劉毅,廖湘平.板狀閥芯旋轉式四通換向閥[J].機床與液壓,2014,42(05):1-3+34.[7]MaskreyR.H.,ThayerW.J.Briefhistoryofelectrohydraulicservomechanisms[J].JournalofDynamicSystems,MeasurementandControl,1978,100(2):110-116.[8]蔣中立.電液伺服閥專利技術綜述[J].科技傳播,2014,(21):85-86.[9]訚耀保.射流管伺服閥歐美專利分析[J].液壓氣動與密封,2012,(2):68-72.[10]曾廣商,何友文.射流管伺服閥研制[J].液壓與氣動,1996,(3):6-8.[11]王志駿,魯超英.射流管伺服閥彈簧管加工工藝改進[J].機電設備,2007,(8):13-14.[12]何學工，黃曾，金瑤蘭.射流管式電液壓力伺服閥技術研究[J].機床與液壓，2013,41(10