電液伺服閥的原理(MOOG-D631型)

1.型 號(hào)

             MOOG D631 –054C  

                                                                        D631電液伺服閥外形圖

2. D631的構(gòu)造組成

圖1  D631的構(gòu)造組成

3. 力矩馬達(dá)

（1）力矩馬達(dá)的構(gòu)造

    力矩馬達(dá)是一種電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器，它的作用是把輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成力矩，使銜鐵偏轉(zhuǎn)，以對(duì)前置級(jí)液壓局部停止控制。銜鐵轉(zhuǎn)角的大小與輸入的控制電流大小成正比。假如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(dá)屬于永磁動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)（如圖2所示），它主要是由永世磁鐵（磁鋼）、導(dǎo)磁體（軛鐵）、銜鐵（和兩個(gè)控制線圈）、導(dǎo)桿軸及彈性套座等組成的。

    銜鐵經(jīng)過(guò)導(dǎo)桿由彈性套座支承在兩個(gè)導(dǎo)磁體的中間位置，可繞導(dǎo)桿作微小轉(zhuǎn)動(dòng)，并與導(dǎo)磁體構(gòu)成四個(gè)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(dá)外形及構(gòu)造

圖3  D631伺服閥的銜鐵組件

(2）力矩馬達(dá)的工作原理

圖4  D631伺服閥力矩馬達(dá)原理圖

D631伺服閥力矩馬達(dá)的原理如下：

    如圖4所示，圖中有兩個(gè)控制線圈。力矩馬達(dá)的輸入量為控制線圈中的信號(hào)電流，輸出量是銜鐵的轉(zhuǎn)角或與銜鐵相連的擋板位移。力矩馬達(dá)的兩個(gè)控制線圈能夠相互串聯(lián)、并聯(lián)，由直放逐大器供電。

    永世磁鐵的初始勵(lì)磁將導(dǎo)磁體磁化，一個(gè)為N極，另一個(gè)為S極。當(dāng)輸入端無(wú)信號(hào)電流時(shí)，銜鐵在上下導(dǎo)磁體的中間位置，由于力矩馬達(dá)構(gòu)造是對(duì)稱的，永世磁鐵在工作氣隙中所產(chǎn)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(dá)無(wú)轉(zhuǎn)矩輸出。當(dāng)有信號(hào)電流時(shí)，控制線圈產(chǎn)生控制磁通，其大小與方向由信號(hào)電流決議。zui終，在合成磁通的作用下，銜鐵繞導(dǎo)桿產(chǎn)生一定方向和角度的偏轉(zhuǎn)，當(dāng)各轉(zhuǎn)矩均衡時(shí)，銜鐵中止轉(zhuǎn)動(dòng)。假如信號(hào)電流反向，則電磁轉(zhuǎn)矩也反向。由上述原理可知，力矩馬達(dá)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，其大小與信號(hào)電流大小成比例，其方向也由信號(hào)電流的方向決議。

    動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)單位體積輸出力矩較大，故尺寸小，慣量小。但構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)較高。早期力矩馬達(dá)為濕式，如今為干式。力矩馬達(dá)普通配用噴嘴擋板閥和射流管式或偏板射放逐大器式閥。

伺服閥的工作過(guò)程：

    壓力油從P口進(jìn)入，分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)節(jié)流孔進(jìn)入閥芯兩端的油腔，然后再?gòu)膬蓚€(gè)噴嘴與擋板中間的縫隙排出。當(dāng)沒(méi)有控制電流輸入時(shí)，擋板處于兩個(gè)噴嘴的中間位置。閥芯兩端容腔中的油壓相等，閥芯處于中間均衡位置，兩負(fù)載腔中油壓相等，無(wú)油液活動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于中止位置。

    當(dāng)輸入某一極性的控制電流信號(hào)時(shí)，銜鐵連同擋板一同偏轉(zhuǎn)角度，例如作逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)，如圖所示。這時(shí)，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(dòng)反應(yīng)桿下端的小球左移。反應(yīng)桿自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(yīng)減小，直至擋板恢復(fù)到接近于中位時(shí)，閥芯挪動(dòng)到所受的液流力與導(dǎo)桿和彈性座圈的反作用力相均衡時(shí)為止（圖5b所示）。當(dāng)四邊滑閥向左偏離中間位置時(shí)，左邊的閥口被翻開，壓力油液從P口流向A口；同時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)另一端的回油經(jīng)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噴嘴擋板閥的特性

優(yōu) 點(diǎn)：

•銜鐵及擋板均工作在中立位置左近，線性度好。

•運(yùn)動(dòng)局部的慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。

•雙噴嘴擋板閥由于構(gòu)造對(duì)稱，采用差動(dòng)方式工作，因而壓力靈活度高。

•閥芯根本處于浮動(dòng)狀態(tài)，不易卡住。

•溫度和壓力零漂小。

缺 點(diǎn)：

•噴嘴與擋板之間的間隙小，容易被臟物梗塞，對(duì)油液的干凈度請(qǐng)求較高，抗污染才能差。

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