伺服阀选择时液压伺服系统的难点之一,选择时和常规液压传动系统的选择有较大的区别。一般液压传动系统一般倾向于留有较大的余量,但是液压伺服系统与此不同。
伺服阀有很多指标,其中有些指标相互关联的影响系统的特性。
伺服阀的参数选择的难点:
确定最大工作负载,根据系统的工作情况,很容易确定系统的最大负载压力,但是一般情况下最大工作负载下的流量都要求较小,因此需要绘制负载曲线,以确定最大功率点。此处的常见的错误是将系统的角功率作为确定伺服阀输出功率的工作点,这实际上放大了伺服阀的功率要求。
确定空载流量,根据伺服阀的静态特性,空载流量是在额定工作压力下,没有负载情况下计算而来,而伺服阀的额定工作压力一般为21MPa或者7MPa,两者计算的流量是不同的,这需要根据供应商样本确定。在确定系统最大功率点时,根据阀控伺服系统的最佳功率点,转换负载流量和空载流量用以选择伺服阀的规格,转换负载压力以确定系统的工作压力。
伺服阀频响的选择,一般情况下,伺服阀的频响是系统要求的频响3-10倍即可,但是伺服阀的频响选择还需要综合考虑系统的稳态控制精度,因为系统的稳态控制精度主要由伺服阀的频响,伺服阀的分辨率,控制系统的控制增益(电控系统的采样速度,采样精度)等影响。
伺服阀的分辨率选择,当前情况下,电控系统一般采用数字电路,常用的AD和DA都很容易达到16bit分辨率,采用实时控制器一般能够达到1ms的闭环周期,因此影响系统稳态控制精度的主要因素将主要集中在伺服阀的频响和伺服阀的分辨率上。一般国产伺服阀的分辨率为0.1%左右(差的能够达到0.25%),即将特定工况下的流量等分为1000个点(这与传感器类的分辨率的含义稍微有点不同)。且分辨率受到工作压力等因素的影响,一般情况下压力越高分辨率越高。在确定伺服阀的频响后,将伺服阀的分辨率转换成执行机构的最小位移,此位移需要<3倍的允许误差,系统才能够比较轻易的调试。此位移>允许误差系统是没有办法达到控制指标的。
伺服阀最大流量,当以上情况都满足设计指标时,额外需要复核的是伺服阀的最大流量能否满足系统的最大速度的要求,伺服阀由于其原理,其最大通流能力是有限制的。
伺服阀使用温度的问题,丁腈橡胶温度范围[-40,135]°,氟橡胶温度范围[-20,180]°
常用液压元件的粘度和清洁度要求,伺服阀的介质的粘度范围[5,360]cST也是考虑因素
对于两级伺服阀而言,除了需要确认密封材料的耐温范围,对于集成电气回路的阀还需要考虑热传导 导致的电气温度范围的问题。对于控制流体介质需要高温或者低温的或者是非普通的液压油,可以采用分体式的结构,即先导部分采用常规液压控制,而功率级采用特殊密封即可实现,常见的用法包括采用两级阀+定制功率级实现超大流量的控制,超高温控制,特殊介质控制等,但是此用法属于伺服阀的高级用法,需要较为深厚的技术功底。
启控压力问题,伺服阀厂商一般都会给出伺服阀的最小控制压力,一般两级阀在2MPa左右,但是此时的特性较样本上的额定工况的压力区别较大,此时的控制特性下降非常多,若是两级阀,这样的现象更加明显,对于这种工况,一般推荐采用直动式的伺服阀或者比例阀,但是若是非要用两级伺服阀,则需要选用先导供油采用外控外排的方式进行处理,并且将先导的控制压力工作在额定工况。