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技術(shù)文章

伺服閥和比例閥的區(qū)別

閱讀:1865          發(fā)布時間:2012-11-28

                                                                   伺服閥和比例閥的區(qū)別                                                                      一般說來好像伺服系統(tǒng)都是閉環(huán)控制比例多用于開環(huán)控制其次比例閥類型要多有比例壓力、流量控制閥等控制比伺服藥靈活一些。從他們內(nèi)部結(jié)構(gòu)看伺服閥多是零遮蓋比例閥則有一定的死區(qū)控制精度要低反應(yīng)要慢。但從發(fā)展趨勢看抗特別在比例方向流量控制閥和伺服閥方面兩者性能差別逐漸在縮小另外比例閥的成本比伺服閥要低許多污染能力也強(qiáng) 伺服閥通過閉環(huán)控制可以實(shí)現(xiàn)位置環(huán)和壓力環(huán)而且精度非常高如AGC、AWC等比例閥加工精度和控制精度較低所以造價較低有比例換向閥和比例壓力閥和比例流量閥。但一些設(shè)備也用高頻響的比例閥如連鑄的動態(tài)輕壓下這種比例閥主要用于閉環(huán)控制造價相對與伺服閥較低頻寬能達(dá)到2030個HZ 伺服閥應(yīng)用多用于 1.控制精度要求高高到什么程度反饋精度如何計算                                                                              2.動態(tài)特性好(什么狀況下叫動態(tài)特性好怎么衡量) 伺服閥、比例閥區(qū)別                                         1.驅(qū)動裝置不同。比例閥的驅(qū)動裝置是比例電磁鐵伺服閥的驅(qū)動裝置是力馬達(dá)或力矩馬達(dá)。              2.性能參數(shù)不同。滯環(huán)、中位死區(qū)、頻寬、過濾精度等特性不同因此應(yīng)用場合不同伺服閥和伺服比例閥主要應(yīng)用在閉環(huán)控制系統(tǒng)其它結(jié)構(gòu)的比例閥主要應(yīng)用在開環(huán)控系統(tǒng)及閉環(huán)速度控制系統(tǒng)。          3.閥芯結(jié)構(gòu)及加工精度不同。比例閥采用閥芯+閥體結(jié)構(gòu)閥體兼作閥套。伺服閥和伺服比例閥采用閥芯+閥套的結(jié)構(gòu)。                                                                                                                                                   4.中位機(jī)能種類不同。比例換向閥具有與普通換向閥相似的中位機(jī)能而伺服閥中位機(jī)能只有O型Rexroth產(chǎn)品的E型。                                                                                                                                         5.閥的額定壓降不同。     電液比例閥還有其他種類的比例閥伺服比例閥是閥內(nèi)比例電磁鐵根據(jù)輸入電壓電壓從何而來來自于控制信號或控制電路??刂菩盘枏暮味鴣愍ㄩ_環(huán)控制無信號反饋信號產(chǎn)生相應(yīng)動作使工作閥閥芯產(chǎn)生位移閥口尺寸發(fā)生改變并以此完成與輸入電壓成比例的壓力、流量輸出的元件。閥芯位移也可以以機(jī)械、液壓或電的形式進(jìn)行反饋開環(huán)控制為何需要反饋信號。 電液比例閥 1.形式種類多樣、容易組成使用電氣及計算機(jī)控制的各種電液系統(tǒng)、充當(dāng)液壓控制\傳動系統(tǒng)的電-液、電-氣轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)其他電-液、電-氣轉(zhuǎn)換元件2.控制精度高、 3.安裝使用靈活 4.抗污染能力強(qiáng) 插裝式比例閥和比例多路閥充分考慮到工程機(jī)械的使用特點(diǎn)(?1.成本控制2.控制的可靠性3.批量大安裝方便4.控制精度適中何謂適中5.移動車載系統(tǒng)動態(tài)特性)具有先導(dǎo)控制、負(fù)載傳感和壓力補(bǔ)償?shù)裙δ堋?Application: 1.移動式液壓機(jī)械整體技術(shù)水平的提升 2.電控先導(dǎo)操作、 3.無線遙控 4.有線遙控操作 電液比例閥 1.比例流量閥、 作用    2.比例壓力閥、 3.比例換向閥。 (三者在結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別和傳統(tǒng)的流量、壓力、換向閥有什么區(qū)別) 按結(jié)構(gòu)分 1.螺旋插裝式比例閥screwin cartridge proportional valve應(yīng)用靈活、節(jié)省管路和成本低廉                                 2.滑閥式比例閥spool proportional valve。 常用的螺旋插裝式比例閥有二通、三通、四通和多通等形式二通式比例閥主要是比例節(jié)流閥它常與其它元件一起構(gòu)成復(fù)合閥對流量、壓力進(jìn)行控制三通式比例閥主要是比例減壓閥也是移動式機(jī)械液壓系統(tǒng)中應(yīng)用較多的比例閥它主要是對液動操作多路閥的先導(dǎo)油路進(jìn)行操作。利用三通式比例減壓閥可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動減壓式先導(dǎo)閥它比手動的先導(dǎo)閥具有更多的靈活性和更高的控制精度??梢灾瞥扇鐖D1所示的比例伺服控制手動多路閥根據(jù)不同的輸入信號減壓閥使輸出活塞具有不同的壓力或流量進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對多路閥閥芯的位移進(jìn)行比例控制。四通或多通的螺旋插裝式比例閥可以對工作裝置實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的控制。   滑閥式比例閥又稱分配閥是移動式機(jī)械液壓系統(tǒng)zui基本的元件之一是能實(shí)現(xiàn)方向與流量調(diào)節(jié)的復(fù)合閥。電液滑閥式比例多路閥是比較理想的電液轉(zhuǎn)換控制元件它不僅保留了手動多路閥的基本功能還增加了位置電反饋的比例伺服操作和負(fù)載傳感等先進(jìn)的控制手段。所以它是工程機(jī)械分配閥的更新?lián)Q代產(chǎn)品。    出于制造成本的考慮和工程機(jī)械控制精度要求不高的特點(diǎn)一般比例多路閥內(nèi)不配置位移感應(yīng)傳感器也不具有電子檢測和糾錯功能。所以閥芯位移量容易受負(fù)載變化引起的壓力波動的影響?yīng)ゲ僮鬟^程中要靠視覺觀察來保證作業(yè)的完成。 在電控、遙控操作時更應(yīng)注意外界干涉的影響。電磁干涉為主屏蔽 內(nèi)裝的差動變壓器LDVT等位移傳感器構(gòu)成閥芯位置移動的檢測實(shí)現(xiàn)閥芯位移閉環(huán)控制。這種由電磁比例閥、位置反饋傳感器、驅(qū)動放大器和其它電子電路組成的高度集成的比例閥具有一定的校正功能可以有效地克服一般比例閥的缺點(diǎn)使控制精度得到較大提高。                                                                                          3 電液比例多路閥的負(fù)載傳感與壓力補(bǔ)償技術(shù)     為了節(jié)約能量、降低油溫和提高控制精度同時也使同步動作的幾個執(zhí)行元件在運(yùn)動時互不干擾現(xiàn)在較先進(jìn)的工程機(jī)械都采用了負(fù)載傳感與壓力補(bǔ)償技術(shù)。這個技術(shù)是怎么工作的為什么要用這個技術(shù)這個技術(shù)能發(fā)展起來的背景是什么 負(fù)載傳感與壓力補(bǔ)償是一個很相似的概念都是利用負(fù)載變化引起的壓力變化去調(diào)節(jié)泵或閥的壓力與流量以適應(yīng)系統(tǒng)的工作需求反饋的概念。負(fù)載傳感對定量泵系統(tǒng)來講是將負(fù)載壓力通過負(fù)載感應(yīng)油路引至遠(yuǎn)程調(diào)壓的溢流閥上當(dāng)負(fù)載較小時溢流閥調(diào)定壓力也較小負(fù)載較大調(diào)定壓力也較大但也始終存在一定的溢流損失。對于變量泵系統(tǒng)是將負(fù)載傳感油路引入到泵的變量機(jī)構(gòu)使泵的輸出壓力隨負(fù)載壓力的升高而升高始終為較小的固定壓差使泵的輸出流量與系統(tǒng)的實(shí)際需要流量相等無溢流損失實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。     壓力補(bǔ)償是為了提高閥的控制性能而采取的一種保證措施。將閥口后的負(fù)載壓力引入壓力補(bǔ)償閥壓力補(bǔ)償閥對閥口前的壓力進(jìn)行調(diào)整使閥口前后的壓差為常值這樣根據(jù)節(jié)流口的流量調(diào)節(jié)特性流經(jīng)閥口的流量大小就只與該閥口的開度有關(guān)而不受負(fù)載壓力的影響?yīng)毫Σ顒营Иぁ?nbsp;     4 工程機(jī)械電液比例閥的先導(dǎo)控制與遙控     電液比例閥和其它器件的技術(shù)進(jìn)步使工程車輛擋位、轉(zhuǎn)向、制動和工作裝置等各種系統(tǒng)的電氣控制成為現(xiàn)實(shí)。對于一般需要位移輸出的機(jī)構(gòu)可采用類似于圖1的比例伺服控制手動多路閥驅(qū)動器完成。電氣操作具有響應(yīng)快、布線靈活、可實(shí)現(xiàn)集成控制和與計算機(jī)接口容易等優(yōu)點(diǎn)所以現(xiàn)代工程機(jī)械液壓閥已越來越多地采用電控先導(dǎo)控制的電液比例閥?;螂娨洪_關(guān)閥代替手動直接操作或液壓先導(dǎo)控制的多路閥。采用電液比例閥或電液開關(guān)閥的另一個顯著優(yōu)點(diǎn)是在工程車輛上可以大大減少操作手柄的個數(shù)這不但使駕駛室布置簡潔而且能夠有效降低操作復(fù)雜性對提高作業(yè)質(zhì)量和效率都具有重要的實(shí)際意義。圖2是TECNORD公司JMF型控制搖桿joystick利用一個搖桿就可以對如圖2中的多片電液比例閥和開關(guān)閥進(jìn)行有效控制。該搖桿在X軸和Y軸方向都可以實(shí)現(xiàn)比例控制或開關(guān)控制應(yīng)用十分方便。     隨著數(shù)字式無線通訊技術(shù)的迅速發(fā)展出現(xiàn)了性能穩(wěn)定、工作可靠、適用于工程機(jī)械的無線遙控系統(tǒng)布置在移動機(jī)械上的遙控接收裝置可以將接收到的無線電信號轉(zhuǎn)換為控制電液比例閥的比例信號和控制電液開關(guān)閥的開關(guān)信號以及控制其它裝置的相應(yīng)信號使得原來手動操作的各個元件都能接受遙控電信號的指令并進(jìn)行相應(yīng)動作此時的工程機(jī)械實(shí)際上已成為遙控型的工程機(jī)械。     無線遙控發(fā)射與接收系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于多種工程機(jī)械的遙控改造。從安全角度考慮它發(fā)射的每條數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)指令都具有一組特別的系統(tǒng)地址碼這種地址碼廠家只使用一次。每個接收機(jī)只對有相同地址碼的發(fā)射信號有反應(yīng)其它無線信號即使是同頻率信號也不會對接收裝置產(chǎn)生影響。加上其它安全措施的采用使系統(tǒng)的可靠性得到了充分的保障。在裝載機(jī)、鑿巖機(jī)、混凝土泵車、高空作業(yè)車和橋梁檢修車等多種移動式機(jī)械的遙控改造中獲得成功。工業(yè)遙控裝置與電液比例閥相得益彰電液比例閥為工程機(jī)械的遙控化提供了可行的接口遙控裝置又使電液比例閥得以發(fā)揮更大的作用。   簡單地說所謂伺服系統(tǒng)就是帶有負(fù)反饋的控制系統(tǒng)而伺服閥就是帶有負(fù)反饋的控制閥。  閥對流量的控制可以分為兩種  一種是開關(guān)控制要么全開、要么全關(guān)流量要么zui大、要么zui小沒有中間狀態(tài)如普通的電磁換向閥、電液換向閥。  另一種是連續(xù)控制閥口可以根據(jù)需要打開任意一個開度由此控制通過流量的大小這類閥有手動控制的如節(jié)流閥也有電控的如比例閥、伺服閥。  所以使用比例閥或伺服閥的目的就是以電控方式實(shí)現(xiàn)對流量的節(jié)流控制當(dāng)然經(jīng)過結(jié)構(gòu)上的改動也可實(shí)現(xiàn)壓力控制等既然是節(jié)流控制就必然有能量損失伺服閥和其它閥不同的是它的能量損失更大一些因?yàn)樗枰欢ǖ牧髁縼砭S持前置級控制油路的工作。      伺服閥的主閥一般來說和換向閥一樣是滑閥結(jié)構(gòu)只不過閥芯的換向不是靠電磁鐵來推動而是靠前置級閥輸出的液壓力來推動這一點(diǎn)和電液換向閥比較相似只不過電液換向閥的前置級閥是電磁換向閥而伺服閥的前置級閥是動態(tài)特性比較好的噴嘴擋板閥或射流管閥。  也就是說伺服閥的主閥是靠前置級閥的輸出壓力來控制的而前置級閥的壓力則來自于伺服閥的入口p假如p口的壓力不足前置級閥就不能輸出足夠的壓力來推動主閥芯動作。  而我們知道當(dāng)負(fù)載為零的時候如果四通滑閥*打開p口壓力t口壓力閥口壓力損失忽略油路上的其它壓力損失如果閥口壓力損失很小t口壓力又為零那么p口的壓力就不足以供給前置級閥來推動主閥芯整個伺服閥就失效了。所以伺服閥的閥口做得偏小即使在閥口全開的情況下也要有一定的壓力損失來維持前置級閥的正常工作。  伺服閥其實(shí)缺點(diǎn)極多能耗浪費(fèi)大、容易出故障、抗污染能力差、價格昂貴等等等等好處只有一個動態(tài)性能是所有液壓閥中zui高的。就憑著這一個優(yōu)點(diǎn)在很多對動態(tài)特性要求高的場合不得不使用伺服閥如飛機(jī)火箭的舵機(jī)控制、汽輪機(jī)調(diào)速等等。動態(tài)要求低一點(diǎn)的基本上都是比例閥的天下了 總的來說比例閥的閥芯運(yùn)動是靠電磁吸力與彈簧力的平衡實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)比伺服閥簡單精度低、響應(yīng)差、線性不太好不能用于精密的調(diào)節(jié) 伺服閥可用于無極調(diào)速,閉環(huán)控制.高精度 高響應(yīng)速度 閥心是由力拒馬達(dá)驅(qū)動 1、 比例閥制造工藝要求一般低于伺服閥工藝要求。 2、比例閥動態(tài)特性較伺服閥低即其幅頻寬3dB一般低于伺服閥幅頻寬。 3、由于對油液的清潔度要求較伺服閥低在比例閥能滿足系統(tǒng)要求的情況下應(yīng)使用比例閥。 2、 比例閥與伺服閥沒有本質(zhì)區(qū)別,比例閥是靠激磁式力馬達(dá)(電磁鐵)驅(qū)動,性能低伺服閥靠永磁式(磁鐵)力馬達(dá)或力矩馬達(dá)驅(qū)動,響應(yīng)快,精度高.伺服閥不論是射流管式還是雙噴嘴檔板式其控制電流只需幾毫安到幾十毫安控制功率很小一般為幾十毫瓦到一、二百毫瓦。伺服放大器價格低廉、故障率低。動圈式伺服閥控制電流相對較大從幾十毫安到上百毫安。   電液伺服閥與電液比例閥zui大的差別在于電機(jī)械轉(zhuǎn)換器。比例閥電2機(jī)械轉(zhuǎn)換器采用比例電磁鐵因此不論其是否帶檢測元件(反饋閉環(huán))它的控制電流較大從幾百毫安到12安培均有。故放大器功率大、價格高且相對容易燒管子。這抵消了比例閥機(jī)械部件精度相對較低帶來的價格優(yōu)勢綜合可靠性較低。 加工精度比例閥結(jié)構(gòu)相對簡單同時考慮到加工成本問題加工精度要求較低一般為10μ級而且一般沒有閥套且其零位死區(qū)和滯環(huán)大頻響較低比較適合用在控制精度不高的開環(huán)控制工業(yè)場合。伺服閥一般加工精度為μ級采用閥芯、閥套、閥體的配合方式閥芯和閥套為單配間隙為24μm。閥芯和閥套窗口之間采用氣動配磨或液壓配磨方式無死區(qū)滯環(huán)小頻響高。   上海液壓李工分享有前置級液壓放大器的伺服閥無論是射流放大器還是噴嘴擋板放大器其產(chǎn)生閥芯驅(qū)動力都要比比例電磁鐵大得多(高一個數(shù)量級)。就這個意義上講伺服閥閥芯卡滯的幾率比比例閥小。特別是射流管伺服閥的射流放大器因?yàn)闆]有壓力負(fù)反饋前置級流量增益與壓力增益都較高推動閥芯的力更大所以伺服閥有更高的分辨率和較小的滯環(huán)。 一電液伺服閥的組成  圖9-1 電液伺服閥的基本組成 電液伺服閥的結(jié)構(gòu)和類型很多但是都是由電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器、液壓放大器和反饋裝置所構(gòu)成如圖9-1所示。其中電機(jī)械轉(zhuǎn)換器是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種裝置根據(jù)輸出量的不同分為力馬達(dá)輸出直線位移和力矩馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)角液壓放大器是實(shí)現(xiàn)控制功率的轉(zhuǎn)換和放大。由前置放大級和功率放大級組成由于電機(jī)械轉(zhuǎn)換器輸出的力或力矩很小無法直接驅(qū)動功率級必須由前置放大級先進(jìn)行放大。前置放大級可以采用滑閥、噴嘴擋板閥或射流管閥功率級幾乎都采用滑閥。反饋裝置即可以解決滑閥的定位問題又可使整個閥變成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)從而具有閉環(huán)控制的全部優(yōu)點(diǎn)。

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