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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2030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12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24μm。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)。