電液伺服閥的發(fā)展過(guò)程及研究現(xiàn)狀分析
時(shí)間:2008-12-17 15:46:10來(lái)源:yangliu
導(dǎo)語(yǔ):?電液伺服閥是電液伺服控制中的關(guān)鍵元件,它是一種接受模擬電信號(hào)后,相應(yīng)輸出調(diào)制的流量和壓力的液壓控制閥。
一、概述
電液伺服閥是電液伺服控制中的關(guān)鍵元件,它是一種接受模擬電信號(hào)后,相應(yīng)輸出調(diào)制的流量和壓力的液壓控制閥。電液伺服閥具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制精度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船、冶金、化工等領(lǐng)域的電液伺服控制系統(tǒng)中。
二、發(fā)展過(guò)程
液壓控制技術(shù)的歷史最早可追溯到公元前240年,當(dāng)時(shí)一位古埃及人發(fā)明了人類(lèi)歷史上第一個(gè)液壓伺服系統(tǒng)——水鐘。然而在隨后漫長(zhǎng)的歷史階段,液壓控制技術(shù)一直裹足不前,直到18世紀(jì)末19世紀(jì)初,才有一些重大進(jìn)展。在二戰(zhàn)前夕,隨著工業(yè)發(fā)展的需要,液壓控制技術(shù)出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)地發(fā)展,許多早期的控制閥原理及專(zhuān)利均是這一時(shí)代的產(chǎn)物。如:Askania調(diào)節(jié)器公司及Askania-Werke發(fā)明及申請(qǐng)了射流管閥原理的專(zhuān)利。同樣,F(xiàn)oxboro發(fā)明了噴嘴擋板閥原理的專(zhuān)利。而德國(guó)Siemens公司發(fā)明了一種具有永磁馬達(dá)及接收機(jī)械及電信號(hào)兩種輸入的雙輸入閥,并開(kāi)創(chuàng)性地使用在航空領(lǐng)域。
在二戰(zhàn)末期,伺服閥是用螺線(xiàn)管直接驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)的單級(jí)開(kāi)環(huán)控制閥。然隨著控制理論的成熟及軍事應(yīng)用的需要,伺服閥的研制和發(fā)展取得了巨大成就。1946年,英國(guó)Tinsiey獲得了兩級(jí)閥的專(zhuān)利;Raytheon和Bell航空發(fā)明了帶反饋的兩級(jí)閥;MIT用力矩馬達(dá)替代了螺線(xiàn)管使馬達(dá)消耗的功率更小而線(xiàn)性度更好。1950年,W.C.Moog第一個(gè)發(fā)明了單噴嘴兩級(jí)伺服閥。1953年至1955年間,T.H.Carson發(fā)明了機(jī)械反饋式兩級(jí)伺服閥;W.C.Moog發(fā)明了雙噴嘴兩級(jí)伺服閥;Wolpin發(fā)明了干式力矩馬達(dá),消除了原來(lái)浸在油液內(nèi)的力矩馬達(dá)由油液污染帶來(lái)的可靠性問(wèn)題。1957年R.Atchley利用Askania射流管原理研制了兩級(jí)射流管伺服閥。并于1959年研制了三級(jí)電反饋伺服閥。
1959年2月國(guó)外某液壓與氣動(dòng)雜志對(duì)當(dāng)時(shí)的伺服閥情況作了12頁(yè)的報(bào)道,顯示了當(dāng)時(shí)伺服閥蓬勃發(fā)展的狀況。那時(shí)生產(chǎn)各種類(lèi)型的伺服閥的制造商有20多家。各生產(chǎn)廠(chǎng)家為了爭(zhēng)奪伺服閥生產(chǎn)的霸權(quán)地位展開(kāi)了激烈地競(jìng)爭(zhēng)?;仡櫄v史,可以看到最終取勝的幾個(gè)廠(chǎng)家,大多數(shù)生產(chǎn)具有反饋及力矩馬達(dá)的兩級(jí)伺服閥。我們可以看到,1960年的伺服閥已具有現(xiàn)代伺服閥的許多特點(diǎn)。如:第二級(jí)對(duì)第一級(jí)反饋形成閉環(huán)控制;采用干式力矩馬達(dá);前置級(jí)對(duì)功率級(jí)的壓力恢復(fù)通??蛇_(dá)到50%;第一級(jí)的機(jī)械對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)減小了溫度、壓力變化對(duì)零位的影響。同時(shí),由早期的直動(dòng)型開(kāi)環(huán)控制閥發(fā)展變化而來(lái)的直動(dòng)型兩級(jí)閉環(huán)控制伺服閥也已出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)的伺服閥主要用于軍事領(lǐng)域,隨著太空時(shí)代的到來(lái),伺服閥又被廣泛用于航天領(lǐng)域,并研制出高可靠性的多余度伺服閥等尖端產(chǎn)品。
與此同時(shí),隨著伺服閥工業(yè)運(yùn)用場(chǎng)合的不斷擴(kuò)大,某些生產(chǎn)廠(chǎng)家研制出了專(zhuān)門(mén)使用于工業(yè)場(chǎng)合的工業(yè)伺服閥。如Moog公司就在1963年推出了第一款專(zhuān)為工業(yè)場(chǎng)合使用的73系列伺服閥產(chǎn)品。隨后,越來(lái)越多的專(zhuān)為工業(yè)用途研制的伺服閥出現(xiàn)了。它們具有如下的特征:較大的體積以方便制造;閥體采用鋁材(需要時(shí)亦可采用鋼材);獨(dú)立的第一級(jí)以方便調(diào)整及維修;主要使用在14MPa以下的低壓場(chǎng)合;盡量形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。然而Moog公司在德國(guó)的分公司卻將其伺服閥的應(yīng)用場(chǎng)合主要集中在高壓場(chǎng)合,一般工作壓力在21MPa,有的甚至到35MPa,這就使閥的設(shè)計(jì)專(zhuān)重于高壓下的使用可靠性。而隨著伺服閥在工業(yè)場(chǎng)合的廣泛運(yùn)用,各公司均推出了各自的適合工業(yè)場(chǎng)合用的比例閥。其特點(diǎn)為低成本,控制精度雖比不上伺服閥,但通過(guò)先進(jìn)的控制技術(shù)和先進(jìn)的電子裝置以彌補(bǔ)其不足,使其性能和功效逼近伺服閥。1973年,Moog公司按工業(yè)使用的需要,把某些伺服閥轉(zhuǎn)換成工業(yè)場(chǎng)合的比例閥標(biāo)準(zhǔn)接口。Bosch研制出了其標(biāo)志性的射流管先導(dǎo)級(jí)及電反饋的平板型伺服閥。1974年,Moog公司推出了低成本、大流量的三級(jí)電反饋伺服閥。Vickers公司研制了壓力補(bǔ)償?shù)腒G型比例閥。Rexroth、Bosch及其他公司研制了用兩個(gè)線(xiàn)圈分別控制閥芯兩方向運(yùn)動(dòng)的比例閥等等。三國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀
三、市場(chǎng)情況
目前,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)伺服閥的廠(chǎng)家主要有:航空工業(yè)總公司第六O九研究所、航空工業(yè)總公司第六一八研究所、航空工業(yè)總公司秦峰機(jī)床廠(chǎng)、北京機(jī)床研究所、中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院第十八研究所、上海航天控制工程研究所及中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七O四研究所。國(guó)外生產(chǎn)伺服閥的廠(chǎng)家主要有:美國(guó)Moog公司、英國(guó)Dowty公司、美國(guó)Team公司、俄羅斯的“祖國(guó)”設(shè)計(jì)局、沃斯霍得工廠(chǎng)等,此外美國(guó)Park公司、EatonVickers公司、德國(guó)Bosch公司、Rexroth公司等亦有自己的伺服閥產(chǎn)品。
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