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當(dāng)線圈輸入控制電流信號(hào)時(shí),產(chǎn)生電磁力矩,使銜鐵帶動(dòng)與其剛性聯(lián)接的擋板產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。兩噴嘴腔壓差改變時(shí),閥芯即在壓差驅(qū)動(dòng)下作用,帶動(dòng)小球運(yùn)動(dòng)使彈性反饋桿變形,從而向銜鐵組件施加一個(gè)反饋力矩,直到這個(gè)反饋力矩與力矩馬達(dá)的電磁力矩平衡,銜鐵停留在某個(gè)相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角上。此時(shí)反饋桿的變形使擋板被部分地拉回中位,最終閥芯的驅(qū)動(dòng)力與液動(dòng)力平衡,閥芯停留在相應(yīng)的位移上,此時(shí)伺服閥輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的流量,實(shí)現(xiàn)了由控制電流對(duì)輸出流量的控制。
油路沖洗
目前航天使用的電液伺服閥,為適應(yīng)航天型號(hào)重量輕、安裝空間小、工作環(huán)境惡劣的需求采取集成、緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其中節(jié)流孔、射流盤等核心組件尺寸小,具有精密微小孔和微小型腔結(jié)構(gòu)特征,如圖3、圖4所示,尺寸一般在0.10~0.80mm之間;閥套類零件則為精密深孔且具有通油環(huán)槽、密封槽結(jié)構(gòu),如圖5所示;殼體類零件則多為形狀復(fù)雜的異形槽、盲孔、斜孔、階梯孔等。
電液伺服閥以液壓油作為工作介質(zhì),在工作過程中對(duì)于多余物的存在十分敏感,多余物來源可分為外部引入、內(nèi)部產(chǎn)生[2],存在于液壓系統(tǒng)內(nèi)部的死角,如盲孔、小孔、配合表面縫隙以及各密封結(jié)構(gòu)處,直接影響產(chǎn)品的性能,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致伺服閥工作失效,多余物可能存在于零件制造、裝配及調(diào)試各個(gè)環(huán)節(jié),零件加工過程和裝配前均要求進(jìn)行清洗,為了預(yù)防多余物殘留,在調(diào)試前需進(jìn)一步進(jìn)行高壓液流沖洗。
沖洗油路時(shí),為了有效去除內(nèi)部殘留物需分別對(duì)帶有噴嘴、射流盤等微小結(jié)構(gòu)的底座和殼體進(jìn)行沖洗,并且采用正沖和反沖相結(jié)合的方式,所謂正沖即高壓油流經(jīng)油濾組件進(jìn)入噴嘴或射流盤兩腔,再經(jīng)伺服閥回油腔返回試驗(yàn)臺(tái)回油;而反沖正好相反,試驗(yàn)臺(tái)油液通過工裝進(jìn)入伺服閥的回油油路,反向進(jìn)入伺服閥噴嘴最后從測(cè)壓孔兩腔流出返回試驗(yàn)臺(tái)回油。采用正沖和反沖方式?jīng)_洗油路有利于去除存在于噴嘴擋板間隙、射流盤射流口以及閥套均壓槽中的多余物。
前置級(jí)性能穩(wěn)定性篩選。
無論是噴嘴擋板式還是射流管式伺服閥,其前置級(jí)都是基于噴射射流的基本原理,形成射流流場(chǎng)。由于從噴嘴和射流管噴出的油液速度非???,而流場(chǎng)的尺度又很小,因此該射流流場(chǎng)中常常伴隨有較強(qiáng)的剪切流動(dòng),甚至在某些特定的工況下,伺服閥會(huì)產(chǎn)生高頻的自激噪聲,并伴隨著強(qiáng)烈的壓力脈動(dòng)[3],前置級(jí)性能穩(wěn)定性直接影響伺服閥的壓力零漂、溫度零漂以及抖動(dòng)等,為了保證伺服閥調(diào)試合格率,因而需要對(duì)前置級(jí)性能穩(wěn)定性進(jìn)行初步篩選,通過壓力對(duì)稱性篩選檢測(cè)射流盤的兩個(gè)接收腔的壓力對(duì)稱性和壓力穩(wěn)定性,如圖7所示,p1、p2為兩個(gè)接收腔的壓力。前置級(jí)篩選時(shí),需要保證額定工作壓力范圍內(nèi)噴嘴或射流盤兩腔壓力差值滿足設(shè)計(jì)要求,并將壓力抖動(dòng)幅度控制在一定范圍內(nèi),避免工作時(shí)壓力脈動(dòng)太大引起前置級(jí)不穩(wěn)定。
調(diào)整零位
伺服閥的零位由液壓零位、機(jī)械零位和電磁零位三個(gè)零位組成,零位*性好壞直接影響伺服閥的靜態(tài)特性和零區(qū)特性以及環(huán)境適應(yīng)性,也是后續(xù)調(diào)試的基礎(chǔ)與前提。三個(gè)零位的調(diào)整順序依次為液壓零位、機(jī)械零位、電磁零位。
液壓零位是指在工作壓力下伺服閥前置級(jí)左右兩腔控制壓力的對(duì)稱情況,調(diào)整液壓零位時(shí)應(yīng)避免反饋桿小球與閥芯之間無作用力,需要將反饋桿小球脫離閥芯,調(diào)整噴嘴或?qū)Я靼逦恢脮r(shí)應(yīng)緩慢施加作用力避免出現(xiàn)應(yīng)力集中。機(jī)械零位是指反饋桿在自由狀態(tài)下閥芯的位置,調(diào)試過程中通過微調(diào)底座安裝螺釘與螺釘孔之間的間隙達(dá)到調(diào)整機(jī)械零位的目的。電磁零位是指力矩馬達(dá)無電流信號(hào)輸入時(shí),電磁回路使銜鐵偏轉(zhuǎn)為零,調(diào)整電磁零位時(shí)首先檢查力矩馬達(dá)四個(gè)氣隙基本均勻*,將磁鋼充磁至飽和程度再退磁至工作點(diǎn)附近,調(diào)整或修研調(diào)整墊片觀察氣隙厚度應(yīng)基本*,并保證力矩馬達(dá)4個(gè)安裝螺釘?shù)臄Q緊力矩盡量*避免應(yīng)力分布不均導(dǎo)致電磁零位發(fā)生變化。
為了消除和釋放零位調(diào)整過程中的內(nèi)部殘余應(yīng)力需要進(jìn)行時(shí)效處理,目前普遍采用熱時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效,熱時(shí)效存在能耗大、成本高、材料機(jī)械性能下降等弊端,振動(dòng)時(shí)效又稱振動(dòng)消除應(yīng)力法,將產(chǎn)品在其固有頻率下進(jìn)行數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的振動(dòng)處理,消除其殘余應(yīng)力,使尺寸精度獲得穩(wěn)定的一種方法[4]。熱時(shí)效能消除50%~80%的內(nèi)部殘余應(yīng)力,振動(dòng)時(shí)效能夠消除20%~80%,但振動(dòng)時(shí)效所的消耗能源僅為熱時(shí)效的5%[5]。這種工藝耗能少、時(shí)間短、效果顯著,近年來在國內(nèi)外得到迅速發(fā)展,廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、航空、化工器械、動(dòng)力機(jī)械等行業(yè)中。
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