伺服閥

伺服閥

液控伺服閥主要是指電液伺服閥,它在接受電氣模擬信號後,相應輸出調製的流量和壓力。它既是電液轉換元件,也是功率放大元件,它能夠將小功率的微弱電氣輸入信號轉換為大功率的液壓能(流量和壓力)輸出。在電液伺服系統中,它將電氣部分與液壓部分連線起來,實現電液信號的轉換與液壓放大。電液伺服閥是電液伺服系統控制的核心。

原理

伺服閥伺服閥

典型的伺服閥由永磁力矩馬達、噴嘴、檔板、閥芯、閥套和控制腔組成(見圖)。當輸入線圈通入電流

時,檔板向右移動,使右邊噴嘴的節流作用加強,流量減少,右側背壓上升;同時使左邊噴嘴節流作用減小,流量增加,左側背壓下降。閥芯兩端的作用力失去平衡, 閥芯遂向左移動。高壓油從S流向C2,送到負載。負載回油通過 C1流過回油口,進入油箱。閥芯的位移量與力矩馬達的輸入電流成正比,作用在閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡,因此在平衡狀態下力矩馬達的差動電流與閥芯的位移成正比。如果輸入的電流反向,則流量也反向。表中是伺服閥的分類。

伺服閥主要用在電氣液壓伺服系統中作為執行元件(見液壓伺服系統)。在伺服系統中,液壓執行機構同電氣及氣動執行機構相比,具有快速性好、單位重量輸出功率大、傳動平穩、抗干擾能力強等特點。另一方面,在伺服系統中傳遞信號和校正特性時多用電氣元件。因此,現代高性能的伺服系統也都採用電液方式,伺服閥就是這種系統的必需元件。

HQJDDV直驅式電液伺服閥HQJDDV直驅式電液伺服閥

伺服閥結構比較複雜,造價高,對油的質量和清潔度要求高。新型的伺服閥正試圖克服這些缺點,例如利用電致伸縮元件的伺服閥,使結構大為簡化。另一個方向是研製特殊的工作油(如電氣粘性油)。這種工作油能在電磁的作用下改變粘性係數。利用這一性質就可通過電信號直接控制油流。

類型

防滯伺服活門

該伺服閥屬於兩級閥,第一級為噴嘴檔板式,由控制信號控制其出口壓力,第二級為滑閥式,執行控制級至剎車缸的壓力。當無信號作用時, 由於壓力噴嘴出口油壓力的作用,使伺服閥擋板靠在回油噴嘴上,此時壓力口的油壓作用在滑閥閥芯上,使剎車口同計量油口直接連通,剎車口壓力同飛行員控制的計量油壓相等,當機輪角速度檢測到滑行速度同基準滑行速度有偏差時,力矩馬達接收到偏差電信號,此時力矩馬達驅動檔板向壓力噴嘴偏轉,使作用在閥芯上端油壓下降,在閥芯下端油壓作用下,閥芯上移,關小計量壓力油口,這將導致控制口壓力降低,控制口壓力降低到某一值時,就有對應的制動壓力。

空難

1991年3月3日,聯合航空585號班機為波音737-291型客機,從丹佛國際機場前往科羅拉多泉機場途中,飛機垂直尾翼的方向舵突然不受控制轉向右面,繼而翻滾,之後直墜地面,機上20名乘客和5名機組人員全部遇難。

1994年9月7日,全美航空427號班機為波音737-300型客機,從芝加哥奧黑爾國際機場前往匹茲堡國際機場途中,突然不受控制轉向,繼而翻滾,之後直墜地面,機上127名乘客和5名機組人員全部遇難。它的墜機方式與聯合航空585號班機與東風航空517號很相似。其後發現原來波音737客機的方向舵液壓器在溫差很大時(30,000呎的-50度到地面的30度,同時加入高溫液壓液體時)會卡住,並且會導致飛行員給方向盤控制後由反向偏轉的嚴重後果。這種故障不會有磨損過的痕跡,也是NTSB(National Transportation Safety Board)有史以來調查時間最長的一系列空難事故之一。這是波音737自運行以來發現的最大的致命設計錯誤(國家地理《空中浩劫》中S04E04中詳述)。

1996年6月9日,東風航空517號班機於準備降落在里奇蒙機場時,飛機突然發生故障,所幸只有一名空中服務員受輕傷。飛機亦成功降落。

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