電液伺服閥靜態(tài)測(cè)試方法
1．靜態(tài)試驗(yàn)裝置工作原理
靜態(tài)試驗(yàn)裝置是對(duì)伺服閥進(jìn)行檢驗(yàn)的重要檢測(cè)設(shè)備，用于檢測(cè)伺服閥的壓力增益、零偏、額定流量、滯環(huán)、線性度、對(duì)稱度、重疊和內(nèi)漏等重要性能指標(biāo)。圖1所示為伺服閥靜態(tài)試驗(yàn)裝置。
伺服閥是精密組件，對(duì)工作液的清潔度較為敏感，因此，除在液壓源油泵出口處設(shè)置精密過濾器外，在伺服閥人口前的油路上也應(yīng)設(shè)置一個(gè)絕對(duì)過濾度不大于10μm的精密過濾器。不同型號(hào)伺服閥的額定工作壓力可能不同，這可用溢流閥V5進(jìn)行調(diào)節(jié)。啟動(dòng)液壓源前，閥V1應(yīng)該是打開的；液壓源起動(dòng)后，應(yīng)將閥V1關(guān)閉，關(guān)閉后，供油壓力將上升到額定供油壓力。檢驗(yàn)完后也應(yīng)先打開閥V1，然后關(guān)閉液壓源。
檢測(cè)壓力特性時(shí)，將閥V2、V3關(guān)閉，即把閥的兩負(fù)載腔鎖閉，開啟閥V4，使閥回油窗口直接與供油系統(tǒng)的回油路接通，便可檢測(cè)。將閥門開啟，使閥負(fù)載腔1、2直接與液壓缸兩腔接通，將閥V3關(guān)閉，閥V4開啟，便可檢測(cè)空載流量特性。將閥V2、V4關(guān)閉，閥V3開啟，這時(shí)伺服閥的內(nèi)漏流進(jìn)圖示液壓缸左腔，而液壓缸右腔直接與供油系統(tǒng)的回油路接通，在此狀態(tài)下，由液壓缸運(yùn)動(dòng)檢測(cè)出的流量就是伺服閥的內(nèi)漏計(jì)量。
圖1所示的試驗(yàn)裝置用流量測(cè)試液壓缸檢測(cè)伺服閥流量。因?yàn)闇y(cè)試缸的活塞有效面積一定，伺服閥的流量等于活塞有效面積乘以活塞運(yùn)動(dòng)速度，而活塞運(yùn)動(dòng)速度可以用速度傳感器檢測(cè)。在測(cè)試缸上除設(shè)置用于檢測(cè)閥流量的速度傳感器外，還設(shè)置了一個(gè)位移傳感器，此傳感器與伺服閥、伺服放大器構(gòu)成位置回路。因?yàn)榛钊谐逃邢?，?dāng)需記錄一個(gè)完整的空載流量曲線時(shí)，首先應(yīng)將上述位置回路置于閉環(huán)狀態(tài)，然后將活塞置于液壓缸一端某一適當(dāng)位置。測(cè)試時(shí)，將位置閉環(huán)斷開，信號(hào)發(fā)生器向伺服放大器發(fā)出幅值恒定的三角波信號(hào)，信號(hào)頻率一般為0.05Hz左右。伺服閥在此三角波信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，輸出三角波形的流量，用X-Y記錄儀便可記錄下一個(gè)完整的空載流量曲線。位置回路的另一用途是：當(dāng)位置回路處于閉環(huán)時(shí)，圖1中毫安表指示的讀數(shù)，基本上代表了閥的零偏。檢測(cè)時(shí)三角波信號(hào)掃描頻率不宜取得太大，否則將受檢測(cè)設(shè)備動(dòng)態(tài)特性影響，影響檢測(cè)精度；掃描頻率也不宜取得太小，太小了將增加檢測(cè)時(shí)間，相應(yīng)增加了測(cè)試缸的活塞行程，這是不希望的。兼顧上述因素，取0.05Hz作為掃描頻率，實(shí)踐證明是適宜的。
用測(cè)試缸檢測(cè)閥流量有以下優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)流量范圍廣，可以檢測(cè)高壓下的流量，能判斷流量極性，使用壽命長(zhǎng)，附帶地可檢測(cè)伺服閥零偏。
2．閥V2、V3、V4的選用
在檢測(cè)過程中，閥V2、V3和V4將按檢測(cè)項(xiàng)目頻繁關(guān)閉和開啟，把它們?cè)O(shè)計(jì)成動(dòng)式是不適宜的。一般可以采用兩種方案：一種方案是直接選用或設(shè)計(jì)電磁開關(guān)閱代替閥V2、V3和V4，電磁開關(guān)閥的通徑要足夠大，泄漏要很小，采用這種方案的缺點(diǎn)是管路較為復(fù)雜；另一種方案是設(shè)計(jì)一種專用型三位六通閥，用它實(shí)現(xiàn)閥V2、V3、V4功能，此三位六通閥的機(jī)能狀態(tài)由J型電磁換向閥控制，三位六通閥如圖2所示。當(dāng)電磁換向閥的電磁鐵2通電，三位六通閥左端通高壓，右端通低壓，三位六通閥左位機(jī)能起作用，液壓缸左、右兩腔分別與伺服閥的負(fù)載腔1和2短接，伺服閥回油窗口與供油系統(tǒng)的回油路相短接，在這種狀態(tài)下，可以完成伺服閥空載流量特性曲線檢測(cè)。
圖1中的壓力傳感器、解析儀用于測(cè)試閥的壓力特性。
電磁換向閥的電磁鐵1通電，三位六通閥右端通高壓，左端通低壓，三位六通閥的右位機(jī)能起作用，這時(shí)伺服閥的回油窗口與液壓缸的左腔短接，液壓缸的右腔與供油系統(tǒng)的回油路相短接，在這種狀態(tài)下，可以完成內(nèi)漏檢測(cè)。當(dāng)電磁鐵1、2均不通電，電磁換向悶的中位機(jī)能起作用，這時(shí)伺服閥的兩負(fù)載窗口鎖死，伺服閥的回油窗口與供油系統(tǒng)的回油路相短接，在這種狀態(tài)下，可以完成伺服閥的壓力特性檢測(cè)。按圖2方案設(shè)計(jì)，管路緊湊，操作方便。同樣，在設(shè)計(jì)制造三位六通閥時(shí)，應(yīng)注意其內(nèi)部油路通徑要足夠大，內(nèi)部泄漏要盡可能小。
3．流量測(cè)試缸
流量測(cè)試缸應(yīng)能滿足如下要求：在記錄一個(gè)完整的控制流量曲線周期內(nèi)，活塞不發(fā)生撞缸現(xiàn)象；液壓缸內(nèi)漏很小，只允許成滴，摩擦力很小；活塞和缸筒耐磨，使用壽命長(zhǎng)。為滿足要求，液壓缸缸徑D (cm)、活塞桿經(jīng)d(cm)、活塞從液壓缸一端運(yùn)動(dòng)到另一端的行程L(cm)、伺服閥的額定流量q(L/min)之間的關(guān)系可用式(1)表示。
式中三角波信號(hào)頻率取0.05Hz。
式中；A為活塞面積，A=[π(D2-d2)]/4。
活塞桿不承受力，活塞桿徑盡可能取小些，這對(duì)減小摩擦力有利。推薦三種常用的流量范圍流量液壓缸的有關(guān)尺寸，見下表。需檢測(cè)流量更大的測(cè)試缸，可用上述關(guān)系式計(jì)算有關(guān)參量。
常用流量測(cè)試缸尺寸
|
參 數(shù) |
小 型 |
中 型 |
大 型 |
|
液壓缸直徑D/cm |
7 |
11 |
20 |
|
活塞桿徑d/cm |
3.5 |
3.5 |
3.5 |
|
活塞行程L/cm |
52 |
52 |
52 |
|
流量范圍/(L/min) |
0.05～16 |
0.15～50 |
0.5～180 |
4．位移和速度傳感器
早期測(cè)試裝置的位移傳感器用變阻式線繞電位計(jì)或電感式位移傳感器，速度傳感器用感應(yīng)同步器，目前大多采用光柵，既可以傳感活塞位移，又可以傳感活塞運(yùn)動(dòng)速度，檢測(cè)精度也很高。
5．流量計(jì)
目前市場(chǎng)上出售德國制造的VS型高精度齒輪流量計(jì)，可以在高壓下檢測(cè)流量，能判別流量極性，測(cè)量精度高，可以替代圖1中的流量液壓缸。不過這種流量計(jì)價(jià)格昂貴，使用壽命也不及流量液壓缸。VS型系列齒輪流量計(jì)有8種規(guī)格，見下表。有專門的測(cè)試儀與之配套，輸出相應(yīng)的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。
VS型系列齒輪流量計(jì)
|
流量系列 |
流量范圍/(L/min) |
|
流量系列 |
流量范圍/(L/min) |
|
VS0.02 |
0.002～2 |
|
VS0.4 |
0.03～40 |
|
VS0.04 |
0.004～4 |
|
VS1 |
0.05～80 |
|
VS0.1 |
0.01～10 |
|
VS2 |
0.1～150 |
|
VS0.2 |
0.02～18 |
|
VS4 |
1～300 |