電液伺服閥的發展過程及研究現狀分析(二)

tags:    時間:2014-03-12 02:03:18
電液伺服閥的發展過程及研究現狀分析(二)簡介
    三國內外的現狀   1市場情況   目前,國內生產伺服閥的廠家主要有:航空工業總公司第六O九研究所、航空工業總公司第六一八研究所、航空工業總公司秦峰機床……
電液伺服閥的發展過程及研究現狀分析(二)正文
    三國內外的現狀


1市場情況


目前,國內生產伺服閥的廠家主要有:航空工業總公司第六O九研究所、航空工業總公司第六一八研究所、航空工業總公司秦峰機床廠、北京機床研究所、中國運載火箭技術研究院第十八研究所、上海航天控制工程研究所及中國船舶重工集團公司第七O四研究所。國外生產伺服閥的廠家主要有:美國Moog公司、英國Dowty公司、美國Team公司、俄羅斯的「祖國」設計局、沃斯霍得工廠等,此外美國Park公司、EatonVickers公司、德國Bosch公司、Rexroth公司等亦有自己的伺服閥產品。


電液伺服閥一般按力矩馬達型式分為動圈式和永磁式兩種。傳統的伺服閥大部分採用永磁式力矩馬達,此類伺服閥還可分為噴嘴擋板式和射流式兩大類。目前國內生產伺服閥的廠家大部分以噴嘴擋板式為主。生產射流管式伺服閥形成規模及系列的只有中國船舶重工集團公司第七O四研究所。國外情況亦類似,原專業生產射流管式伺服閥的廠家美國Abex公司也已被Park公司所吞併。然而,由於射流管式伺服閥具有抗污染性能好、高可靠性、高解析度等特點。有些生產廠家也在研製或已推出自己的射流管式產品,如航空工業總公司第六O九研究所、中國運載火箭技術研究院第十八研究所、美國Moog公司及俄羅斯的有關廠家等。美國Moog公司還在2006年7月召開了產品推廣會,推出了射流管式的D660系列產品,並認為該產品代表了今後伺服閥的發展趨勢。


當前國內在研究、生產及使用伺服閥方面雖然形成了一定的規模。然而生產的產品主要用於航空、航天、艦船等軍品領域,在民品市場佔有率不大。同時,由於各生產單位各自為戰、缺少合作、力量分散,很不利於伺服閥的進一步發展,也無法形成強大的競爭力與國外產品進行競爭。現國外產品在國內市場佔有率最大的為Moog公司,它的產品佔據了國內絕大部分的民品市場。


2研究現狀


當前電液伺服閥的研究主要集中在結構及加工工藝的改進、材料的更替及測試方法的改變。


1)在結構改進上,目前主要是利用冗餘技術對伺服閥的結構進行改造。由於伺服閥是伺服系統的核心元件,伺服閥性能的優劣直接代表著伺服系統的水平。另外,從可靠性角度分析,伺服閥的可靠性是伺服系統中最重要的一環。由於伺服閥被污染是導致伺服閥失效的最主要原因。對此,國外的許多廠家對伺服閥結構作了改進,先後發展出了抗污染性較好的射流管式、偏導射流式伺服閥。而且,俄羅斯還在其研製的射流管式伺服閥閥芯兩端設計了雙冗餘位置感測器,用來檢測閥芯位置。一旦出現故障信號可立即切換備用伺服閥,大大提高了系統的可靠性,此種兩餘度技術已廣泛的應用於航空行業。而且,美國的Moog公司和俄羅斯的沃斯霍得工廠均已研製出四餘度的伺服機構用於航天行業。我國的航天系統有關單位早在90年代就已進行三餘度等多餘度伺服機構的研製,將伺服閥的力矩馬達、反饋元件、滑閥副做成多套,發生故障可隨時切換,保證系統的正常工作。此外多線圈結構、或在結構上帶零位保護裝置、外接式濾器等型式的伺服閥亦已在冶金、電力、塑料等行業得到了廣泛的應用。


2)在加工工藝的改進方面,採用新型的加工設備和工藝來提高伺服閥的加工精度及能力。如在閥芯閥套配磨方法上,上海交通大學、哈爾濱工業大學均研製出了智能化、全自動的配磨系統。特別是哈爾濱工業大學的配磨系統改變了傳統的氣動配磨的模式,採用液壓油作為測量介質,更直接地反應了所測滑閥副的實際情況,提高了測量結果的準確性與精度。在力矩馬達的焊接方面,中船重工第704研究所與德國知名廠家合作,採用了世界最先進的焊接工藝取得了良好的效果。另外,哈爾濱工業大學還研製出智能化的伺服閥力矩馬達彈性元件測量裝置。解決了原有手動測量法中存在的測量精度低、操作複雜、效率低等問題。對彈性元件能高效完成剛度測量、得到完整的測量曲線,且不重複性測量誤差不大於1%。


3)在材料的更替上方面。除了對某些零件採用了強度、彈性、硬度等機械性能更優越的材料外。還對特別用途的伺服閥採用了特殊的材料。如德國有關公司用紅寶石材料製作噴嘴檔板,防止因氣饋造成檔板和噴嘴的損傷,而降低動靜態性能,使工作壽命縮短。機械反饋桿頭部的小球也用紅寶石製作,防止小球和閥芯小槽之間的磨損,使閥失控,併產生尖叫。航空六O九所、中船重工第七O四研究所等單位均採用新材料研製了能以航空煤油、柴油為介質的耐腐蝕伺服閥。此外對密封圈的材料也進行了更替,使伺服閥耐高壓、耐腐蝕的性能得到提高。


4)在測試方法改進方面,隨著計算機技術的高速發展,生產單位均採用計算機技術對伺服閥的靜、動態性能進行測試與計算。某些單位還對如何提高測量精度,降低測量儀器本身的振動、熱雜訊和外界的高頻干擾對測量結果的影響,作了深入的研究。如採用測頻/測周法、尋優信號測試法、小波消噪法、正弦輸入法及數字濾波等新技術對伺服閥測試設備及方法進行了研製和改進。

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