液壓伺服系統(tǒng)如何選用控制閥？

對(duì)于液壓伺服系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，保持機(jī)構(gòu)的高速度和高精度是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本條件。為了實(shí)現(xiàn)這一要求，該如何選用控制閥？ 

01閥的尺寸

使用線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，從應(yīng)用所需的行程長(zhǎng)度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間角度，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)先從確定缸徑大小入手。

首先關(guān)注缸徑，是為了保證充分的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以滿足加速和減速的需要。確定缸徑，通常還需要計(jì)算所需的系統(tǒng)壓力。第二步一般是選擇閥的大小尺寸（額定流量），一旦計(jì)算出正確的缸徑，這步便相對(duì)簡(jiǎn)單。  需要注意的是，伺服閥和伺服比例閥的壓降通常是70bar (1015 psi)，而其它比例閥通常壓降是10 bar (145psi)。兩者之間差別很明顯——70 bar壓降時(shí)的流量是10 bar時(shí)的2.65倍。但是液壓閥在每個(gè)尺寸范圍內(nèi)通常有許多功能選項(xiàng)，所以選擇正確的閥不僅要考率通徑大小，還得參考其它相關(guān)參數(shù)。 

02閥的選型

選用伺服閥還是比例閥？?jī)烧叩闹饕獏^(qū)別是驅(qū)動(dòng)閥芯移動(dòng)的方式。比例閥使用電動(dòng)線圈和磁鐵，與典型的音頻揚(yáng)聲器所用的音圈(發(fā)音線圈)類似，屬于直接驅(qū)動(dòng)閥芯。 

而伺服閥則是使用小型力矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)液壓油路，依靠液壓力帶動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)(先導(dǎo)控制)。  伺服閥和比例閥響應(yīng)速度上的差異主要是由于作用在閥芯的驅(qū)動(dòng)力不同所引起的。由于伺服閥的液壓力與閥芯質(zhì)量的比例關(guān)系，伺服閥的響應(yīng)速度一般要快于比例閥(盡管有些比例閥已接近伺服閥的響應(yīng)時(shí)間了)。比例閥必須輸出足夠的力來(lái)推動(dòng)閥芯、內(nèi)置的LVDT和電磁線圈，還要來(lái)克服彈簧的置中力。 

先導(dǎo)伺服閥加工精度高，結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)有小孔徑的先導(dǎo)控制油口，使得這類伺服閥的價(jià)格更高，同時(shí)更容易被污染。在許多實(shí)際應(yīng)用中，這些缺點(diǎn)使人們更傾向于使用比例閥。不過(guò)伺服閥仍有自身的市場(chǎng)。例如在大流量工況下，由于系統(tǒng)壓力可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)閥芯并克服液動(dòng)力，伺服閥性能更好。在這些工況下，因?yàn)樗欧y響應(yīng)更快，響應(yīng)的線性特性更好(因此便于操縱)，伺服閥是更安全的設(shè)計(jì)選擇，而且其運(yùn)作也更高效。 在某些工況下，比例閥無(wú)法提供足夠的力來(lái)克服大流量下產(chǎn)生的液動(dòng)力(伯努利力)。

此時(shí)，閥會(huì)瞬時(shí)失控，直至液動(dòng)力下降為止。在出現(xiàn)故障時(shí)，在排除故障時(shí)，人們常常傾向于懷疑控制裝置而不是閥本身有問(wèn)題。這時(shí)使用示波器等診斷工具來(lái)記錄控制信號(hào)波形、閥芯位移、以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移等參數(shù)，就會(huì)很有價(jià)值。 我們可以使用多級(jí)閥來(lái)解決與液動(dòng)力有關(guān)的問(wèn)題，用小型先導(dǎo)閥的液流來(lái)控制主閥閥芯的位移。但由于存在相位延時(shí)，多級(jí)控制閥價(jià)格較高，控制環(huán)節(jié)更多，響應(yīng)時(shí)間也往往更長(zhǎng)。不過(guò)為了使主閥芯快速運(yùn)動(dòng)，大型閥需要的力要比單靠電磁線圈提供的力要大。這種情況下，先導(dǎo)閥通過(guò)導(dǎo)入油壓來(lái)直接而快速地推動(dòng)主閥芯，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的性能。