康多祥，趙金陽，金遙蘭，翟天奎，常軍利，孫建軍，楊帆，邊山成，馬春梅，黃增

(1.西安陜鼓動(dòng)力股份有限公司，陜西西安710075;2.上海衡拓實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，上海200031)

射流管伺服閥主要由閥體、閥芯、閥套、噴嘴、接受器、銜鐵、線圈、反饋桿等組成。

當(dāng)出現(xiàn)伺服閥內(nèi)部反饋桿發(fā)生斷裂故障、伺服閥的噴嘴受污染堵住、伺服閥的供油液壓源突然掉壓等以上幾種失效模式時(shí)，都會(huì)使伺服油缸的活塞桿處于不確定的位置，在某些場合會(huì)對(duì)人員和設(shè)備的安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響，是不允許的。實(shí)際上，常常要求伺服油缸的活塞桿在上述故障模式下要處于預(yù)知的、安全的工作位置。

1 伺服閥的工作原理及其故障形式

現(xiàn)常用的液壓伺服閥主要有射流管伺服閥和噴嘴擋板形式的伺服閥，二者的先導(dǎo)級(jí)結(jié)構(gòu)工作原理不同，但功率級(jí)滑閥閥芯和伺服油缸的工作情況是完全相同的。

以射流管伺服閥為例，如圖1所示，在正常工作情況下，伺服閥沒有控制電流11時(shí)，射流管7和噴嘴6處于中間位置，接受器8的兩個(gè)接受孔壓力相等，功率級(jí)滑閥閥芯2兩端的壓力相等，處于中間位置，各個(gè)油路孔(PS、T、PA、PB)之間互相切斷;伺服閥線圈10 輸入控制電流11 之后，銜鐵9 在固定磁通和控制磁通的綜合作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)射流管7 和噴嘴6偏轉(zhuǎn)，接受器8的兩個(gè)接受孔出現(xiàn)壓力差，使功率級(jí)滑閥閥芯2兩端出現(xiàn)壓差，這個(gè)壓差推動(dòng)功率級(jí)滑閥閥芯2移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)反饋桿5移動(dòng)，當(dāng)銜鐵9的偏轉(zhuǎn)力矩與力矩馬達(dá)中的彈性零件的復(fù)位力矩、反饋桿5的復(fù)位力矩達(dá)到平衡時(shí)，伺服閥的功率級(jí)滑閥閥芯2停留在一個(gè)工作位置上，控制口保持一定的開度，輸出一定的流量，這個(gè)流量與伺服閥的輸入電流存在連續(xù)的、一一對(duì)應(yīng)的線性比例關(guān)系。當(dāng)伺服閥內(nèi)部反饋桿5 發(fā)生斷裂、伺服閥的噴嘴6 因污染被堵，接受器的兩個(gè)接受孔均沒有壓力或伺服閥的供油液壓源突然掉壓，伺服閥失去先導(dǎo)壓力而發(fā)生故障的情況下，噴嘴6位于中間位置，功率級(jí)滑閥閥芯2兩端沒有控制壓力差，從而導(dǎo)致功率級(jí)滑閥閥芯2處于不確定的位置，隨之伺服油缸活塞桿的后續(xù)工作也處于未知狀態(tài)，非常不利于生產(chǎn)的安全順利進(jìn)行。

圖1 射流管伺服閥

對(duì)于噴嘴擋板形式的伺服閥，因與上述射流管伺服閥功率級(jí)滑閥閥芯和伺服油缸的工作情況是完全相同的，因此當(dāng)噴嘴擋板形式的伺服閥出現(xiàn)內(nèi)部反饋桿發(fā)生斷裂或伺服閥的供油液壓源突然掉壓，伺服閥失去先導(dǎo)壓力時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)上述同樣的生產(chǎn)事故。

2 液壓伺服閥復(fù)位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，提出采用一種液壓伺服閥的復(fù)位機(jī)構(gòu)，使得液壓伺服油缸的活塞桿在出現(xiàn)伺服閥內(nèi)部反饋桿發(fā)生斷裂、伺服閥的噴嘴因污染被堵或伺服閥的供油液壓源突然掉壓，伺服閥失去先導(dǎo)壓力等故障時(shí)可處于預(yù)知、安全的工作位置。

為達(dá)到上述目的，采取如下的技術(shù)解決方案:

如圖1所示，作者所介紹的液壓伺服閥的復(fù)位機(jī)構(gòu)至少包括液壓伺服閥的功率級(jí)滑閥閥芯2和功率級(jí)滑閥控制腔3，并在功率級(jí)滑閥閥芯2與功率級(jí)滑閥控制腔3 之間安裝一壓縮彈簧1，該壓縮彈簧1一端與功率級(jí)滑閥閥芯2的端側(cè)面相對(duì)接，另一端與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端面相對(duì)接。為了更好地限制壓縮彈簧的安裝位置，保證其徹底不干擾其他元件的工作，壓縮彈簧1與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端面之間設(shè)一彈簧底座4，彈簧底座4 上與壓縮彈簧1對(duì)接的位置處有凹槽。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，彈簧底座4或安裝于壓縮彈簧1與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端面之間，或與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端壁制作成為一體。

以射流管伺服閥為例，如圖1所示，在功率級(jí)滑閥控制腔3的一內(nèi)端面對(duì)接一壓縮彈簧1，該壓縮彈簧1的另一端與功率級(jí)滑閥閥芯2側(cè)端面相對(duì)接。為了達(dá)到更好的技術(shù)效果，可在壓縮彈簧1與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端面之間設(shè)一彈簧底座4，彈簧底座4上與壓縮彈簧1對(duì)接的位置處有凹槽。其中的彈簧底座4或安裝于壓縮彈簧1與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端面之間，或與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端壁為一體。在伺服閥正常工作情況下，因所用壓縮彈簧1的彈力通常只有幾十牛頓的力，其彈力相對(duì)于液壓力很小，壓縮彈簧1對(duì)功率級(jí)滑閥閥芯2的彈力作用可忽略不計(jì)。

當(dāng)伺服閥內(nèi)部反饋桿5 發(fā)生斷裂，功率級(jí)滑閥閥芯2兩端有幾乎相同的控制壓力，銜鐵9的偏轉(zhuǎn)力矩與力矩馬達(dá)中的彈性零件的復(fù)位力矩相平衡或伺服閥的噴嘴6 因污染被堵，銜鐵9的偏轉(zhuǎn)力矩與力矩馬達(dá)中的彈性零件的復(fù)位力矩相平衡、伺服閥的供油液壓源突然掉壓，反饋桿5的復(fù)位力矩加上銜鐵9的偏轉(zhuǎn)力矩，與力矩馬達(dá)中的彈性零件的復(fù)位力矩相平衡，而使得功率級(jí)滑閥閥芯2兩端沒有控制壓力的情況下，噴嘴6位于中間位置，功率級(jí)滑閥閥芯2兩端沒有控制壓力差，功率級(jí)滑閥閥芯2的受力主要為壓縮彈簧1的彈力，功率級(jí)滑閥閥芯2在壓縮彈簧1彈力的作用下被推到另一端，進(jìn)而保證伺服閥從一個(gè)預(yù)先可知的控制油口出油，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如伺服油缸)保持在安全的位置上。該伺服閥的復(fù)位機(jī)構(gòu)可依據(jù)伺服油缸的實(shí)際工作要求選擇性地裝配在功率級(jí)滑閥閥芯的任一端。

如圖1所示，當(dāng)壓縮彈簧1安裝在左邊位置的時(shí)候，在壓縮彈簧1彈力作用下，功率級(jí)滑閥閥芯2會(huì)被推到右端，此狀態(tài)下PA口與PS口相通，PB口和T口相通。當(dāng)壓縮彈簧1安裝在右邊位置的時(shí)候，在壓縮彈簧1彈力作用下，功率級(jí)滑閥閥芯2會(huì)被推到左端，此狀態(tài)下PA口與T口相通，PB口和PS口相通。

對(duì)于噴嘴擋板形式的伺服閥，其功率級(jí)滑閥閥芯和伺服油缸的工作情況是完全相同的，當(dāng)噴嘴擋板形式的伺服閥出現(xiàn)內(nèi)部反饋桿發(fā)生斷裂，或伺服閥的供油液壓源突然掉壓，伺服閥失去先導(dǎo)壓力時(shí)，同樣可以使用上述解決方案來提高液壓系統(tǒng)的工作安全性。

3 總結(jié)

該液壓伺服閥的復(fù)位機(jī)構(gòu)至少包括液壓伺服閥的功率級(jí)滑閥閥芯2和功率級(jí)滑閥控制腔3，在功率級(jí)滑閥閥芯2與功率級(jí)滑閥控制腔3 之間安裝一壓縮彈簧1，壓縮彈簧1一端與功率級(jí)滑閥閥芯2的端側(cè)面相對(duì)接，另一端與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端面相對(duì)接。

該液壓伺服閥的復(fù)位機(jī)構(gòu)的壓縮彈簧1與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端面之間設(shè)一彈簧底座4，彈簧底座4 上與壓縮彈簧1對(duì)接的位置處有凹槽。

液壓伺服閥的復(fù)位機(jī)構(gòu)的彈簧底座4或安裝于壓縮彈簧1與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端面之間，或與功率級(jí)滑閥控制腔3 內(nèi)端壁為一體。

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