传统的伺服阀存在节流损失大、抗污染能力差等缺陷,为此,一些新原理或新结构的伺服阀被提出并得到应用。前面提到的旋转阀便是一种新结构的伺服阀,其他还包括以下几种。
1)高速开关阀
高速开关阀的原理如图所示,这种伺服阀具有较强的抗污染能力和较高的效率。其工作原理是根
据一系列脉冲电信号控制高频电磁开关阀的通断,通过改变通断时间即可实现阀输出流量的调节。由于阀芯始终处于开、关高频运动状态,而不是传统的连续控制,因此这种阀具有抗污染能力强、能量损失小等特点。高速开关阀的研究主要体现在三个方面:一是电-机械转换器结构创新;二是阀芯和阀体新结构研制;
三是新材料应用。国外研究高速开关阀有代表性的厂商和产品有:美国Sturman Industries 公司设计的磁门阀、日本Nachi 公司设计生产的高速开关阀、美国CAT 公司开发的锥阀式高速开关阀等。国内主要有浙江大学研制的耐高压高速开关阀等。由于高速开关阀流量分辨率不够高,因此主要应用于对控制精度要求不高的场合。2)压力伺服阀
常规的电液伺服阀一般都为流量型伺服阀,其控制信号与流量成比例关系。在一些力控制系统中,采用压力伺服阀较为理想。压力伺服阀是指其控制信号与输出压力成比例关系。下图所示为压力伺服阀的结构原理,通过将两个负载口的压力反馈到衔铁组件上,与控制信号达到力平衡,实现压力控制。由于压力伺服阀对加工工艺要求较高,目前国内还没有相关成熟产品。
3)多余度伺服阀
鉴于伺服阀容易出现故障,影响系统的可靠性,在一些要求高可靠性的场合(如航空航天),一般都采用多余度伺服阀。大多数多余度伺服阀都是在常规伺服阀的基础上进行结构改进并增加冗余,比如针对喷嘴挡板阀故障率较高的问题,将伺服阀力矩马达、反馈元件、滑阀副做成多套,发生故障随时切换,保证伺服阀正常工作。通过一个电磁线圈带动两个喷嘴挡板转动,当其中一个喷嘴挡板卡滞后,另一个可以继续工作。
4)动圈式全电反馈大功率伺服阀(MK 阀)
动圈式全电反馈伺服阀(MK 阀)可以分为直动式和两级先导式两种,其中两级阀中的先导级直接采用直动阀结构,功率级为滑阀结构。当线圈通电后(电流从几安培到十几安培),在电磁场作用下动圈产生位移,从而推动阀芯运动,通过位移传感器精确测量阀芯位移构成阀芯的位置闭环控制。
5)非对称伺服阀
传统电液伺服阀阀芯是对称的,两个负载口的流量增益基本相同,但是用其控制非称缸时,会使系统开环增益突变,从而影响系统的控制性能。为此,通过特殊阀芯结构设计研制的非对称电液伺服阀,可有效改善对非对称缸的控制性能。
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