电液伺服阀的液压桥路设计与抗污染特性研究

　　0 前言

　　电液伺服系统的故障70%以上为伺服阀污染问题所引起,喷嘴挡板式伺服阀的抗污染能力最差,因此,工业用电液伺阀有向动圈滑阀式伺服阀方向发展的趋势,连动态响应要求很高的连轧AGC也开始采用电反馈动圈滑阀式伺服阀。如何继续提高滑阀式伺服阀的抗污染能力,以满足现代钢铁工业和其它工业的迫切需要,是液压技术人员急待解决的重要问题。

　　1 现状分析

　　图1传统两孔全桥式双级滑阀式 电液伺服阀的液压桥路图

　　目前,国内外所生产的二级滑阀式电

　　液伺服阀,主要为两孔全桥式伺服阀,先导级采用进油固定节流,回油为可变节流,液压桥路如图1所示。这种两孔全桥式伺服阀的主要失效形式为固定节流孔堵塞,原因是固定节流孔压差较大,导致孔径较小,容易堵塞。

　　为了减小固定节流孔的压差,扩大孔径,以前曾在YJ系列伺服阀的设计中增加了减压节流孔(见图2 (a)),但收效甚微。后来,又有在SV系列伺服阀的设计中改全桥结构为半桥结构(见图2 (b)),取消了容易堵塞的固定节流孔,通过差动方式实现主阀驱动,确实对提高伺服阀的抗污染能力有较好的效果。但半桥差动方式有一个致命的弱点,它的压力零漂很大,这是不对称布置的必然结果。

　　2 U形4孔全桥方案

　　经过对YJ阀的减压孔进行了仿真和实验研究,发现减压孔减压效果不好的原因在于减压孔和节流孔的直接串联结构上,由于小孔压差大、呈高速射流状态通过相串联的减压孔和节流孔,起不到应有的阻尼作用。针对以上问题,我们提出了图3所示的U形4孔液压全桥方案。该方案改主阀中间油孔为压力油孔,固定节流孔R1、R2直接加工在主阀芯中间部位,以延长R1与R3, R2与R4之间的距离,然后通过U形布置来改变油液的流向,以形成真正有效的串联液阻。

　　将U形4孔液压全桥方案应用于双级滑阀式两级电液伺服阀,结构如图4所示。图中伺服阀控制桥路为全桥,节流孔呈U形串联布置,先导级与主级采用直接反馈方式。先导级液压放大器由具有两个可变节流口的先导滑阀和四个固定节流孔R1、R3、R2、R4组合而成的。设计时,将主阀芯两端容腔看成为驱动主阀芯的对称双作用液压缸,桥路中固定节流口与可变节流口连接的节点a、b分别与主阀芯两端容腔连通,R1和R3构成主阀芯左腔的进油节流孔,R2与R4构成主阀芯右腔的进油节流孔,左、右腔的回油节流由双边先导滑阀实现。主滑阀可在节点压力差的作用下运动。平衡位置时,节点a、b的压力相同,主滑阀保持不动。如果先导滑阀在动圈作用下向左运动, a点压力降低, b点压力上升,主滑阀随之向左运动。由于主滑阀又兼作先导滑阀的阀套(位置反馈),故当主滑阀向左移动的距离与先导滑阀一致时,停止运动。同样,在先导滑阀向右运动时,主滑阀也随之向右移动相同的距离。