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MOOG伺服阀的原理

MOOG伺服阀的原理有需要购买MOOG伺服阀的朋友请来电

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双挡板式力反馈二级电液MOOG伺服阀由电磁和 液压两部分组成。电磁部分是永磁式力矩马达 ，由 *磁铁 ，导磁体 ，衔铁 ，控制和弹簧管组成。 液压部分是结构对称 的二级液压放大器 ，前置级是 双喷嘴挡板阀，功率级是 四通滑阀。滑阀通过反馈 杆与衔铁挡板组件相连。
力矩马达把输入的电信号（电流）转换为力矩输 出。无信号时，衔铁 由弹簧管支撑在上下导磁体的 中间位置 ，*磁铁在 四个气隙中产生 的极化磁通 是相同的力矩马达无力矩输出。此时，挡板处于两 个喷嘴的中间位置，喷嘴两侧的压力相等，滑阀处于 中间位置 ，阀无液压输出；若有信号时控制线圈产生 磁通 ，其大小和方向由信号电流决定 ，磁铁两极所受 的力不 一样 ，于是，在磁铁上产生 磁转矩 （如逆 时 针），使衔铁绕弹簧管 中心逆时针方 向偏转 ，使挡板 向右偏移 ，喷嘴挡板的右侧间隙减小而左侧间隙增 大 ，则右侧压力大于左侧压力 ，从而推动滑阀左移。 同时，使反馈杆产生弹性变形 ，对衔铁挡板组件产生 一个顺时针方向的反转矩。当作用在衔铁挡板组件 上的电磁转矩，弹簧管反转矩 ，反馈杆反转矩等诸力 矩达到平衡时，滑阀停止移动，取得一个平衡位置并有相应的流量输出。 滑阀位移 ，挡板位移 ，力矩马达输出力矩等都与 输入的电信号（电流 ）成比例变化。
MOOG伺服阀的基本组成
由力矩马达和液压放大器组成。
力矩马达组成
由一对*磁铁、导磁体和衔铁、线圈和内部悬置挡板的弹簧管等组成 。
液压放大器组成
前置放大器  前置放大级是一个双喷嘴挡板阀，它主要由挡板、喷嘴、节流孔和滤油器组成。
功率放大器  功率放大级主要由滑阀9和挡板下部的反馈弹簧片组成。
MOOG伺服阀的选型
对于MOOG伺服阀的选取,有许多因素可考虑,但有两点是设计者必须认真对待的。
1 　阀的类型
在满足系统zui重要指标（如阀的频宽、流量特性等） 的前提下,尽量考虑选用对油的污染敏感度低的MOOG伺服阀（而不是比例阀） 。实践证明,80 %以上MOOG伺服阀的故障与70 %以上的伺服系统的故障来自于油的污染,而油的污染zui容易堵塞的是MOOG伺服阀的流道（如喷嘴挡板阀的喷嘴与挡板间的间隙,通常其间隙量小于0. 1mm） 。
就阀本身而言,一般情况下,其对油的污染的不敏感性为:大流量阀优于小流量阀（结构形式和放大级数相同前提下） ,动圈式力马达（推力或力矩大） 优于动铁式力矩马达,滑阀式（取消固定节流孔后流道变大） 和射流管式（喷嘴及其与接受孔间的距离大） 优于喷嘴挡板式,比例阀（其滑阀行程xv 大） 优于MOOG伺服阀,比例压力阀或比例拆装阀优于比例方向阀。如喷嘴挡板式MOOG伺服阀,对油的精度要求为优于NAS1638 标准的6 级（ ISO4406 标准的14/ 11 级） ,而动圈式力马达式MOOG伺服阀或比例方向阀,对油的精度要求为NAS1638 标准的7 级（ ISO4406 标准的15/ 12 级） 即可。而比例压力阀或比例拆装阀对油的精度要求还可再低一个等级,如NAS1638 标准的8 级（ ISO 标准的16/ 13 级） ,已接近普通拖动系统对油的使用要求。
有一种考虑是设计中尽量选用比例阀,其依据是既可使系统对油的精度要求降低,又可降低成本。笔者认为这种想法是不足取的。因为比例阀不仅频响低（一般低于10 赫芝,新设计概念的“比例阀”另当别论,因其已超出了传统比较阀的范畴,且价格不菲） ,更要紧的是,由于结构原理和加工精度等原因,它的非线形区（死区） 范围大。所以选用比例阀作闭环控制的直接后果是:
（1） 使整个系统的频响大大降低。由控制理论分析知,即使执行机构（即缸） 的频响再高,整个系统的频宽也不会大于10 赫芝。
（2） 有可能使控制系统不稳定（由控制理论非线形分析可知） ,造成伺服液压缸无法正常工作。所以,在选用比例阀时应慎重。一般认为,在满足频响（由分析知,当阀的频响大于3 倍缸的频响时,系统动特性就由缸的频响决定） 的前提下,对于中小流量（小于100 升/ 分） 情况,建议选用单级动圈式马达驱动滑阀式MOOG伺服阀（如Moog633 、634 等,其频响很易做到80 - 100 赫芝） 。对于大流量（100 升/ 分以上） ,建议选用动圈式力马达为先导级的滑阀式多级MOOG伺服阀（如上海液压件一厂的DY系列、北京机械工业自动化所的SV 系列等,其频响可达50 - 80 赫芝） 。
这种仅供参考的选取,可以兼顾伺服缸对动态性能的要求和对油的污染度的要求。
2 　阀的流量
一般选取的顺序是,先由执行机构zui大负载pL下应达到的速度确定负载流量QL ,再由QL 确定系统的空载流量QS ,即
QS = QL
pS
pS - pL
式中: pS -系统供油压力;
pL -负载压力
定出QS 后,再由样本选取规定阀压降ΔpN （一般为7MPa） 下的空载流量QR ,即:
QR = QS
ΔpN
pS
这样,阀的流量就可以初步确定下来了。
但是,考虑到输入信号的多变性（常会大于预计输入信号的zui大值,此时会引起流量饱和,劣化系统的品质指标） ,为使控制系统具有较强的适应性,建议实际选用的MOOG伺服阀的空载流量QR应大于或等于2 倍的计算空载流量QR 。阀的规格过大的不足是响应慢（因惯量大） ,且阀的大行程得不到经常有效的工作和磨合,系统的灵敏度也差。
改善这种状况有效的做法是,选用两个较小规格的MOOG伺服阀,其流量之和等于所需的一个大规格阀的流量,将其并联使用,这可在几乎不增加成本的前提下明显改善伺服缸的动特性。
MOOG伺服阀的常见故障
1 力矩 马达部分
1．1 线圈断线 ：引起阀不动作，无电流。
1．2 衔铁卡住或受到限位 ：原因为工作气隙内有 杂物，引起阀门不动作。
1．3 球头磨损或脱落 ：原因为磨损 ，引起MOOG伺服阀 性能下降 ，不稳定 ，频繁调整。
1．4 紧固件松动 ：原因为振动 ，固定螺丝松动等， 引起零偏增大。
1．5 弹簧管疲劳：原 因为疲劳，引起系统迅速失 效 ，MOOG伺服阀逐渐产生振动，系统震荡，严重 的管路也 振动 。
1．6 反馈杆弯曲：疲劳或人为损坏 ，引起阀不能 正常工作 ，零偏大 ，控制电流可能到zui大。
2 喷嘴挡板部分：
2．1 喷嘴或节流孔局部或全部堵塞 ：原因为油液 污染。引起频响下降，降低 ，严重的引起系统 不稳定 。
2．2 滤芯堵塞：原 因为油液污染。引起频响下 降 ，分辨率降低 ，严重的引起系统摆动。
3 滑阀放 大器部 分 ：
1 刃边磨损 ：原因为磨损。引起泄漏 ，流体躁 声大 ，零偏大 ，系统不稳定 。
2  径 向滤芯磨损 ：原因为磨损。引起泄漏增 大，零偏增大 ，增益下降。
3 滑 阀卡滞 ：原 因为油液污染 ，滑阀变形。引 起波形失真，卡死。
4 其 它部 分 ：
4．1 密封件老化 ：寿命已到或油液不符。引起阀 内外渗油 ，可导致MOOG伺服阀堵塞。
双挡板式力反馈二级电液MOOG伺服阀由电磁和 液压两部分组成。电磁部分是永磁式力矩马达 ，由 *磁铁 ，导磁体 ，衔铁 ，控制和弹簧管组成。 液压部分是结构对称 的二级液压放大器 ，前置级是 双喷嘴挡板阀，功率级是 四通滑阀。滑阀通过反馈 杆与衔铁挡板组件相连。
力矩马达把输入的电信号（电流）转换为力矩输 出。无信号时，衔铁 由弹簧管支撑在上下导磁体的 中间位置 ，*磁铁在 四个气隙中产生 的极化磁通 是相同的力矩马达无力矩输出。此时，挡板处于两 个喷嘴的中间位置，喷嘴两侧的压力相等，滑阀处于 中间位置 ，阀无液压输出；若有信号时控制线圈产生 磁通 ，其大小和方向由信号电流决定 ，磁铁两极所受 的力不 一样 ，于是，在磁铁上产生 磁转矩 （如逆 时 针），使衔铁绕弹簧管 中心逆时针方 向偏转 ，使挡板 向右偏移 ，喷嘴挡板的右侧间隙减小而左侧间隙增 大 ，则右侧压力大于左侧压力 ，从而推动滑阀左移。 同时，使反馈杆产生弹性变形 ，对衔铁挡板组件产生 一个顺时针方向的反转矩。当作用在衔铁挡板组件 上的电磁转矩，弹簧管反转矩 ，反馈杆反转矩等诸力 矩达到平衡时，滑阀停止移动，取得一个平衡位置并有相应的流量输出。 滑阀位移 ，挡板位移 ，力矩马达输出力矩等都与 输入的电信号（电流 ）成比例变化。
MOOG伺服阀的基本组成
由力矩马达和液压放大器组成。
力矩马达组成
由一对*磁铁、导磁体和衔铁、线圈和内部悬置挡板的弹簧管等组成 。
液压放大器组成
前置放大器  前置放大级是一个双喷嘴挡板阀，它主要由挡板、喷嘴、节流孔和滤油器组成。
功率放大器  功率放大级主要由滑阀9和挡板下部的反馈弹簧片组成。
MOOG伺服阀的选型
对于MOOG伺服阀的选取,有许多因素可考虑,但有两点是设计者必须认真对待的。
1 　阀的类型
在满足系统zui重要指标（如阀的频宽、流量特性等） 的前提下,尽量考虑选用对油的污染敏感度低的MOOG伺服阀（而不是比例阀） 。实践证明,80 %以上MOOG伺服阀的故障与70 %以上的伺服系统的故障来自于油的污染,而油的污染zui容易堵塞的是MOOG伺服阀的流道（如喷嘴挡板阀的喷嘴与挡板间的间隙,通常其间隙量小于0. 1mm） 。
就阀本身而言,一般情况下,其对油的污染的不敏感性为:大流量阀优于小流量阀（结构形式和放大级数相同前提下） ,动圈式力马达（推力或力矩大） 优于动铁式力矩马达,滑阀式（取消固定节流孔后流道变大） 和射流管式（喷嘴及其与接受孔间的距离大） 优于喷嘴挡板式,比例阀（其滑阀行程xv 大） 优于MOOG伺服阀,比例压力阀或比例拆装阀优于比例方向阀。如喷嘴挡板式MOOG伺服阀,对油的精度要求为优于NAS1638 标准的6 级（ ISO4406 标准的14/ 11 级） ,而动圈式力马达式MOOG伺服阀或比例方向阀,对油的精度要求为NAS1638 标准的7 级（ ISO4406 标准的15/ 12 级） 即可。而比例压力阀或比例拆装阀对油的精度要求还可再低一个等级,如NAS1638 标准的8 级（ ISO 标准的16/ 13 级） ,已接近普通拖动系统对油的使用要求。
有一种考虑是设计中尽量选用比例阀,其依据是既可使系统对油的精度要求降低,又可降低成本。笔者认为这种想法是不足取的。因为比例阀不仅频响低（一般低于10 赫芝,新设计概念的“比例阀”另当别论,因其已超出了传统比较阀的范畴,且价格不菲） ,更要紧的是,由于结构原理和加工精度等原因,它的非线形区（死区） 范围大。所以选用比例阀作闭环控制的直接后果是:
（1） 使整个系统的频响大大降低。由控制理论分析知,即使执行机构（即缸） 的频响再高,整个系统的频宽也不会大于10 赫芝。
（2） 有可能使控制系统不稳定（由控制理论非线形分析可知） ,造成伺服液压缸无法正常工作。所以,在选用比例阀时应慎重。一般认为,在满足频响（由分析知,当阀的频响大于3 倍缸的频响时,系统动特性就由缸的频响决定） 的前提下,对于中小流量（小于100 升/ 分） 情况,建议选用单级动圈式马达驱动滑阀式MOOG伺服阀（如Moog633 、634 等,其频响很易做到80 - 100 赫芝） 。对于大流量（100 升/ 分以上） ,建议选用动圈式力马达为先导级的滑阀式多级MOOG伺服阀（如上海液压件一厂的DY系列、北京机械工业自动化所的SV 系列等,其频响可达50 - 80 赫芝） 。
这种仅供参考的选取,可以兼顾伺服缸对动态性能的要求和对油的污染度的要求。
2 　阀的流量
一般选取的顺序是,先由执行机构zui大负载pL下应达到的速度确定负载流量QL ,再由QL 确定系统的空载流量QS ,即
QS = QL
pS
pS - pL
式中: pS -系统供油压力;
pL -负载压力
定出QS 后,再由样本选取规定阀压降ΔpN （一般为7MPa） 下的空载流量QR ,即:
QR = QS
ΔpN
pS
这样,阀的流量就可以初步确定下来了。
但是,考虑到输入信号的多变性（常会大于预计输入信号的zui大值,此时会引起流量饱和,劣化系统的品质指标） ,为使控制系统具有较强的适应性,建议实际选用的MOOG伺服阀的空载流量QR应大于或等于2 倍的计算空载流量QR 。阀的规格过大的不足是响应慢（因惯量大） ,且阀的大行程得不到经常有效的工作和磨合,系统的灵敏度也差。
改善这种状况有效的做法是,选用两个较小规格的MOOG伺服阀,其流量之和等于所需的一个大规格阀的流量,将其并联使用,这可在几乎不增加成本的前提下明显改善伺服缸的动特性。
MOOG伺服阀的常见故障
1 力矩 马达部分
1．1 线圈断线 ：引起阀不动作，无电流。
1．2 衔铁卡住或受到限位 ：原因为工作气隙内有 杂物，引起阀门不动作。
1．3 球头磨损或脱落 ：原因为磨损 ，引起MOOG伺服阀 性能下降 ，不稳定 ，频繁调整。
1．4 紧固件松动 ：原因为振动 ，固定螺丝松动等， 引起零偏增大。
1．5 弹簧管疲劳：原 因为疲劳，引起系统迅速失 效 ，MOOG伺服阀逐渐产生振动，系统震荡，严重 的管路也 振动 。
1．6 反馈杆弯曲：疲劳或人为损坏 ，引起阀不能 正常工作 ，零偏大 ，控制电流可能到zui大。
2 喷嘴挡板部分：
2．1 喷嘴或节流孔局部或全部堵塞 ：原因为油液 污染。引起频响下降，降低 ，严重的引起系统 不稳定 。
2．2 滤芯堵塞：原 因为油液污染。引起频响下 降 ，分辨率降低 ，严重的引起系统摆动。
3 滑阀放 大器部 分 ：
1 刃边磨损 ：原因为磨损。引起泄漏 ，流体躁 声大 ，零偏大 ，系统不稳定 。
2  径 向滤芯磨损 ：原因为磨损。引起泄漏增 大，零偏增大 ，增益下降。
3 滑 阀卡滞 ：原 因为油液污染 ，滑阀变形。引 起波形失真，卡死。
4 其 它部 分 ：
4．1 密封件老化 ：寿命已到或油液不符。引起阀 内外渗油 ，可导致MOOG伺服阀堵塞。