美國穆格MOOG伺服閥在各領(lǐng)域的選用和保養(yǎng)
一、按控制精度等要求選用伺服閥
系統(tǒng)控制精度要求比較低時，還有開環(huán)控制系統(tǒng)、動態(tài)不高的場合，都可以選用工業(yè)伺服閥甚至比例閥。只有要求比較高的控制系統(tǒng)才選用高性能的電液伺服閥，
當(dāng)然它的價格亦比較高。
二、按用途選用伺服閥
電液伺服閥有許多種類，許多規(guī)格，分類的方法亦非常多，而只有按用途分類的方法對我們選用伺服閥是比較方便的。按用途分：有通用型閥和專用型閥。專用型
閥使用在特殊應(yīng)用的場合，例如：高溫閥、防爆閥、高響應(yīng)閥、余度閥、特殊增益閥、特殊重疊閥、特殊尺寸、特殊結(jié)構(gòu)閥、特殊輸入、特殊反饋的伺服閥等等。還有特殊的
用環(huán)境對伺服閥提出特殊的要求，例如：抗沖擊、震動、三防、真空……。
通用型伺服閥還分通用型流量伺服閥和通用型壓力伺服閥。在力（或壓力）控制系統(tǒng)中可以用流量閥，也可以用壓力閥。壓力伺服閥因其帶有壓力負反饋，所以壓
力增益比較平緩、比較線性，適用與開環(huán)力控制系統(tǒng)，作為力閉環(huán)系統(tǒng)也是比較好的。但因這種閥制造、調(diào)試較為復(fù)雜，生產(chǎn)也比較少，選用困難些。當(dāng)系統(tǒng)要求較大流量時，
大多數(shù)系統(tǒng)仍選用流量控制伺服閥。在力控制系統(tǒng)用的流量閥，希望它的壓力增益不要象位置控制系統(tǒng)用閥那樣要求較高的壓力增益，而希望降低壓力增益，盡量減少點壓力
飽和區(qū)域，改善控制性能。雖然在系統(tǒng)中可以通過采用電氣補償?shù)姆椒?，或有意增加壓力缸的泄漏等方法來提高系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性等，我們在訂貨時仍需向伺服閥生產(chǎn)廠家提
出低壓力增益的要求。
通用型流量伺服閥是用得最廣泛，生產(chǎn)量亦最大的伺服閥，可以應(yīng)用在位置、速度、加速度（力）等各種控制系統(tǒng)中。所以應(yīng)該優(yōu)先選用通用型伺服閥。我們重點
講講這種閥的選擇和使用。
美國穆格MOOG伺服閥在各領(lǐng)域的選用和保養(yǎng)
電液伺服閥主要用在三種伺服系統(tǒng)中：
1、位置伺服系統(tǒng)
2、壓力或力伺服控制系統(tǒng)
3、速度控制伺服系統(tǒng)
這里沒有畫出PID調(diào)節(jié)的線路，一般而言，90%的系統(tǒng)只要調(diào)節(jié)增益即可，不必要PID調(diào)節(jié)。
通用型流量控制伺服閥目前用得最多的主要有下面四種類型：
1：雙噴嘴擋板力反饋電液流量伺服閥。
2：射流管式電液流量伺服閥。
3：動圈式（或動鐵式）電液流量伺服閥。
4：直接驅(qū)動單級伺服閥（DDV）。
雙噴擋閥和射流管閥都是力反饋型伺服閥，銜鐵工作在中位附近，不受伺服閥中間參數(shù)影響，線性度好，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，零漂小。是高性能的伺服閥。
雙噴擋閥的檔板與噴嘴間隙小，易被污物卡住；而射流管噴嘴為最小流通面積處，過流面積大，不易堵塞，抗污染性好。它的動態(tài)性能比雙噴擋閥稍低。同樣閥，同樣流
量規(guī)格，雙噴擋閥閥芯是6mm，而我們射流管閥閥芯是7mm，所以相應(yīng)頻率會低一點。一般相頻寬可超過100Hz，高的亦可達到200Hz。其次射流管閥射流放大器部分
壓力效率和容積效率較高，推動閥芯力較大，所以其分辨率比雙噴擋閥高得多。同樣道理射流管閥工作壓力范圍很廣，它的低壓工作性能優(yōu)良，它甚至可以在0.5MPa供油
條件下正常工作。
動圈式電液伺服閥功率輸出級閥芯跟隨控制閥芯，是一種直接反饋式伺服閥，此種閥結(jié)構(gòu)簡單，造價低，外部可調(diào)整零位，抗污染能力亦比較強，一般它的動態(tài)比
較低是一種較廉價的工業(yè)伺服閥。此閥是雙滑閥結(jié)構(gòu)摩擦力比較大，分辨率和遲環(huán)較差，使用中要加顫振信號。對油液清潔度比較敏感。常有一會漂出去，一會又回到中位來
的現(xiàn)象。
DDV閥實際上是一級電反饋的脈寬調(diào)制閥（PWN），力馬達直接驅(qū)動閥芯是一級閥，所以它的動態(tài)特性與供油壓力沒有直接的關(guān)系，這種閥面世時間不長，是一
種伺服比例閥。
下面為了消除某些手冊的結(jié)論的影響，特作如下說明：
某國外著名公司兩級電反饋伺服比例閥，早期用雙噴擋推功率級，現(xiàn)改用射流管先導(dǎo)級推功率級，他們介紹：
美國穆格MOOG伺服閥在各領(lǐng)域的選用和保養(yǎng)
伺服射流管先導(dǎo)級的工作特點：
☆ 大大改善了流量接受效率（90%以上的先導(dǎo)級流量被利用）使得能耗降低，對于使用多臺伺服比例閥的系統(tǒng)，此優(yōu)點更突出。
☆ 伺服射流管先導(dǎo)級具有很高的無阻尼自然頻率（500Hz），因此這種閥的動態(tài)響應(yīng)較高。
☆ 性能可靠。伺服射流先導(dǎo)級具有很高的壓力效率（輸入滿標定信號時，壓力效率高大80%以上），因此她可提供給功率級滑閥較大的驅(qū)動信號，提高了閥芯的
位置重復(fù)精度。
☆ 最低先導(dǎo)級控制壓力僅2.5MPa，由于它的這一優(yōu)點，此閥可用于象汽輪機控制一類的低壓系統(tǒng)中。
☆ 先導(dǎo)級過濾器的壽命幾乎是無限的，因為先導(dǎo)級的名義間隙均在200μm以上。
☆ 由于閥的頻率響應(yīng)改善，功率級滑閥的增益得到了提高，因此使得閥具有優(yōu)異的靜態(tài)和動態(tài)性能，并使控制系統(tǒng)的性能大大提高。
我們的說明：
☆ 射流放大器沒有雙噴擋放大器的壓力負反饋，是它性能優(yōu)良的重要原因，這是偏導(dǎo)射流并不具備的或者不完全具備的。
☆ 我們的射流先導(dǎo)級（力矩馬達）動態(tài)高達700～800Hz。
☆ 我們的射流放大器可以在0.5MPa條件推動閥芯正常工作。
☆ 國外射流管閥公司也介紹，先導(dǎo)級流量利用率可達先導(dǎo)級總流量的90%，幾乎是雙噴擋閥的兩倍。
☆ 同樣先導(dǎo)級增益也是雙噴擋的兩倍。
三、伺服閥規(guī)格的選擇
1、首先估計所需的作用力的大小，再來決定油缸的作用面積：滿足以最大速度推拉負載的力FG 。如果系統(tǒng)還可能有不確定的力，那么我們將FG 力放大20%～
40%，具體計算如下：
面積A：A= P 為供油壓力。
2、確定負載流量Q ，負載運動的最大速度為V ：Q =A\
同時知道負載壓力P ：
P =
決定伺服閥供油壓力P ； ，
3、確定所需伺服閥的流量規(guī)格：
Q =Q \
為伺服閥額定供油壓力，該壓力、額定電流條件下空載流量就是伺服閥的額定流量 。
為補償一些未知因素，建議額定流量選擇要大10%。
：總作用力
為負載力；
為滿足加速度要求的力；
為外部干擾力；
摩擦力。
（摩擦力 根據(jù)油缸工況、密封機構(gòu)、材料不同，大小差異很大，一般?。?%～10%） ）
下面如何提出伺服閥動態(tài)相應(yīng)的要求呢，這是選伺服閥關(guān)心的問題。開環(huán)的控制系統(tǒng)用閥，伺服閥頻寬，相頻大于3～4Hz就夠了。閉環(huán)系統(tǒng)算出系統(tǒng)的負載諧振
頻率，一般選相頻大于該頻率3倍的伺服閥，該系統(tǒng)就可以調(diào)出的性能來了。
注：負載諧振頻率的計算
為油的彈性模量；
為油缸的工作面積；
為油缸空腔及閥到油缸的連接管道的容積；
m為負載質(zhì)量（還應(yīng)該含其它運動部件及油液的附加質(zhì)量）。
這里是液壓系統(tǒng)的負載諧振頻率，這里不計及機械的結(jié)構(gòu)剛度，如果計及該剛度，綜合諧振頻率還會低一些，計算如下：
液壓負載的諧振。這里是油缸總行程。如果機械剛度是，那么綜合剛度是液壓剛度與機械剛度“并聯(lián)”的結(jié)果：
綜合諧振頻率：
用選伺服閥頻寬是偏安全的。
建議：機械剛度應(yīng)比液壓剛度高3―10倍。
選擇流量大，又要頻寬相對比較高，可以選電反饋伺服閥。
電反饋伺服閥或伺服比例閥跟機械反饋伺服閥比的優(yōu)點在：
電反饋閥 機械反饋閥
滯 環(huán)： < 0.3% < 3%
分辨率： < 0.1% < 0.5%
其他線性度等指標都要好許多。但溫度零漂比較大，有的閥用溫度補償來糾偏。它的前途無量。目價格還比較貴。
根據(jù)系統(tǒng)的計算，由流量規(guī)格及頻響要求來選擇伺服閥，但在頻率比較高的系統(tǒng)中一般傳感器的響應(yīng)至少要比系統(tǒng)中響應(yīng)最慢的元件要高3 ~10倍。
順便說明一點：一般流量要求比較大，頻率比較高時，建議選擇三級電反饋伺服閥，這種三級閥，電氣線路中有校正環(huán)節(jié)，這樣它的頻寬有時可以比裝在其上的二
級閥還高。
四、伺服閥靜動態(tài)性能指標對系統(tǒng)的影響
電液伺服閥的各項靜動態(tài)性能指標對用伺服閥的系統(tǒng)有些什么影響，這也是用戶在選閥時很關(guān)心的問題。
五、電液伺服閥使用維護說明
1液壓系統(tǒng)污染度要求
伺服閥的使用壽命和可靠性與工作液污染度密切相關(guān)。工作液不清潔輕則影響產(chǎn)品性能，縮短閥的壽命，重則使產(chǎn)品不能工作。因此，使用者對系統(tǒng)工作液的污染
度應(yīng)予特別重視。使用伺服閥的液壓系統(tǒng)必須做到：
1.1安裝伺服閥的液壓系統(tǒng)必須進行徹底清洗。
新安裝的液壓系統(tǒng)管路或更換原有管路時，推薦按下列步驟進行清洗：
A在管路預(yù)裝后進行拆卸、酸洗、磷化；
B然后在組裝后進行管路的沖洗。
管路沖洗時，不應(yīng)裝上伺服閥，可在安裝伺服閥的安裝座上裝一沖洗板。如果系統(tǒng)本身允許的話，也可裝一換向閥，這樣工作管路和執(zhí)行元件可被同時清洗。向油
箱內(nèi)注入清洗油（清洗油選低粘度的專用清洗油或同牌號的液壓油），啟動液壓源，運轉(zhuǎn)沖洗（系統(tǒng)各元件都能動作，以便清洗其中的污染物）。在沖洗工作中應(yīng)輕輕敲
擊管子，特別是焊口和連接部位，這樣能起到除去水銹和塵埃的效果。同時要定時檢查過濾器，如發(fā)生堵塞，應(yīng)及時更換濾芯，更換下來的紙濾芯、化纖濾芯、粉末冶金濾芯
不得清洗后再用，其他材質(zhì)的濾芯視情況而定。更換完畢后，再繼續(xù)沖洗，直到油液污染度符合要求，或看不到濾油器濾芯污染為止。排出清洗油，清洗油箱（建議用面粉團
或膠泥粘去固定顆粒，不得用棉、麻、化纖織品擦洗），更換或清洗濾油器，再通過5~10 的濾油器向油箱注入新油。啟動油源，再沖洗24小時，然后更換或清洗濾器，
完成管路清洗。
1.2在伺服閥進油口前必須配置公稱過濾精度不低于10 的濾油器，而且是全流通的非旁路型濾油。
伺服閥內(nèi)的過濾器是粗過濾器，是防止偶然“落網(wǎng)”的較大污染物進入伺服閥而設(shè)的因此切不可依賴內(nèi)過濾器起主要防衛(wèi)作用。過濾器的精度視伺服閥的類型而定，
噴嘴擋板閥的絕對過濾精度要求5~10（NAS1638 5~6級），射流管閥的絕對過濾精度要求10~20 （NAS1638 7~8級）
1.3使用射流管電液伺服閥的液壓系統(tǒng)油液推薦清潔度等級為：
長壽命使用時應(yīng)達到GB/T14039-2002中的-/15/12級（相當(dāng)于美國NAS13638 6級）一般使用最差不劣于GB/T14039-2002中的-/18/15級（相當(dāng)于
NAS1638 9級）。
2、對伺服放大器的要求：
由于伺服閥馬達線圈匝數(shù)較多，具有很大的感抗，所以伺服放大器必須是具有深度電流負反饋的放大器。只有極少響應(yīng)較慢的系統(tǒng)才用電壓反饋的放大器。電流負
反饋放大器輸出阻抗比較大，放大器和伺服閥線圈組成了一個一階滯后環(huán)節(jié)，輸出阻抗大，那么這個一階環(huán)節(jié)的頻率高，對伺服閥的頻帶就不會有太大的影響。放大器的功率
級輸出的一般原理圖見圖。不同的伺服系統(tǒng)對伺服放大器有各種不同的要求，例如不同的校正環(huán)節(jié)，不同的增益范圍及其他功能。但為了確保伺服閥的正常使用，閥對放大器
還提出：放大器要帶有限流功能，確保放大器最大輸出電流不至于燒壞線圈或不至引起閥的其他失敗。伺服閥應(yīng)能耐受2倍額定電流的負荷。再要有一個輸出調(diào)零電位器，
因為伺服閥一般容許2%的零偏，及工況不同的零漂，在伺服閥壽命期內(nèi)零偏允差可到5%～6%，所以調(diào)零機構(gòu)要可調(diào) %的額定電流輸出值，某些伺服閥和系統(tǒng)還要求放
大器帶有顫振信號發(fā)生電路。
此外要注意輸出端不要有過大的旁路電容或泄漏電容，避免與伺服閥線圈感抗一起產(chǎn)生不希望的諧振。伺服閥線圈與放大器的聯(lián)接，推薦并聯(lián)接法，此法可靠性高
而且具有最小的電感值。
3、安裝
3.1伺服閥安裝座表面粗糙度值應(yīng)小于Ra1.6 ，表面不平度不大于0.025mm；
3.2不允許用磁性材料制造安裝座，伺服閥周圍也不允許有明顯的磁場干擾。
3.3伺服閥安裝工作環(huán)境應(yīng)保持清潔，安裝面無污粒附著。清潔時應(yīng)使用無絨布或?qū)Ｓ眉垙垺?br />
3.4進口油和回油口不要接錯，特別當(dāng)供油壓力達到或超過20Mpa時。
3.5檢查底面各油口的密封圈是否齊全。
3.6每個線圈的最大電流不要超過2倍額定電流；
3.7油箱應(yīng)密封，并盡量選用不銹鋼板材。油箱上應(yīng)裝有加油及空氣過濾用濾清器。
3.8禁止使用麻線、膠粘劑和密封帶作為密封材料。
3.9伺服閥的沖洗板應(yīng)在安裝前拆下，并保存起來，以備將來維修時使用。
3.10對于長期工作的液壓系統(tǒng)，應(yīng)選較大容量的濾油器。
3.11動圈式伺服閥使用中要加顫振信號，有些還要求泄油直接回油箱，以及必須垂直安裝。
3.12雙噴擋伺服閥要求先通油后給電信號。
4、維修保護
4.1在條件許可的情況下，應(yīng)定期檢查工作液的污染度。
4.2應(yīng)建立新油是“臟油”的概念，如果在油箱中注入10%以上的新油液，即應(yīng)換上沖洗板，啟動油源，清洗24小時以上，然后更換或清洗濾油器，再卸下沖洗板，
換上伺服閥。一般情況下，長時間經(jīng)濾器連續(xù)使用的液壓油往往比較干凈。因此，在系統(tǒng)無滲漏的情況下應(yīng)減少無謂的加油次數(shù)，避免再次污染系統(tǒng)。
4.3系統(tǒng)換油時，在注入新油前應(yīng)徹底清洗油箱，換上沖洗板，通過5~10μm的濾油器向油箱注入新油。啟動油源，沖洗24小時以上，然后更換或清洗濾器，完
成管路、油箱的再次清洗。
4.4伺服閥在使用過程中出現(xiàn)堵塞等故障現(xiàn)象，不具備專業(yè)知識及設(shè)備的使用者不得擅自分解伺服閥，用戶可按說明書的規(guī)定更換濾器。如故障還無法排除，應(yīng)返
回生產(chǎn)單位進行修理、排障、調(diào)整。
4.5如條件許可，伺服閥需定期返回生產(chǎn)單位清洗、調(diào)整。
4.6使用條件好的油源，油質(zhì)保持相對較好的，可以較長時間不換油，這對系統(tǒng)可靠運行是有好處的。
4.7切忌讓鐵磁物質(zhì)長期與馬達殼體相接觸，防止馬達跑磁，跑磁嚴重時伺服閥甚至不能工作，輕則影響伺服閥零位和輸出。
4.8除非外部有機械調(diào)零裝置，否則不要自己擅拆伺服閥去調(diào)零。因為伺服閥是精密液壓元件，調(diào)試離不開實驗臺，離不開專用工裝夾具。
4.9伺服閥本身帶有保護濾器，更換濾器的方法最接受廠方的指導(dǎo)。
4.10伺服閥的裝卸，增加了一次油源受污染的機會，所以千萬要注意干凈，這是最重要的保養(yǎng)要求
六、伺服閥的故障、原因及排除
伺服閥的故障常常在電液伺服系統(tǒng)調(diào)試或工作不正常情況下發(fā)現(xiàn)的。所以這里有時是系統(tǒng)問題包括放大器、反饋機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)等故障，有時確是伺服閥問題。所
以首先要搞清楚是系統(tǒng)問題、還是伺服閥問題。解決這疑問的常用辦法是：一、有條件的將閥卸下，上實驗臺復(fù)測一下即可。二、大多數(shù)情況無此條件，這時一個簡單的辦法
是將系統(tǒng)開環(huán)，備用獨立直流電源、經(jīng)萬用表再給伺服閥供正負不同量值電流，從閥的輸出情況來判斷閥是否有毛病，是什么毛病。伐問題不大，再找系統(tǒng)問題，例如：執(zhí)行
機構(gòu)的內(nèi)漏過大，會引起系統(tǒng)動作變慢，滯環(huán)嚴重、甚至不能工作；反饋信號斷路或失常等等，放大器問題有輸出信號畸變或不工作，系統(tǒng)問題這里不祥談，下面主要談?wù)勯y
的故障。
（1）閥不工作
原因有：馬達線圈斷線，脫焊；還有進油或進出油口接反。再有可能是前置級堵塞，使得閥芯正好卡在中間死區(qū)位置，閥芯卡在中間位置當(dāng)然這種幾率較少。馬達
線圈串聯(lián)或并聯(lián)兩線圈接反了，兩線圈形成的磁作用力正好抵消。
（2）閥有一固定輸出，但已失控
原因：前置級噴嘴堵死，閥芯被贓物卡著及閥體變形引起閥芯卡死等，或內(nèi)部保護濾器被贓物堵死。要更換濾芯，返廠清洗、修復(fù)。
（3）閥反應(yīng)遲鈍、響應(yīng)變慢等
原因：有系統(tǒng)供油壓力降低，保護濾器局部堵塞，某些閥調(diào)零機構(gòu)松動，及馬達另部件松動，或動圈閥的動圈跟控制閥芯間松動。系統(tǒng)中執(zhí)行動力元件內(nèi)漏過大，
又是一個原因。此外油液太臟，閥分辨率變差，滯環(huán)增寬也是原因之一。
（4）系統(tǒng)出現(xiàn)頻率較高的振動及噪聲
原因：油液中混入空氣量過大，油液過臟；系統(tǒng)增益調(diào)的過高，來自放大器方面的電源噪音，伺服閥線圈與閥外殼及地線絕緣不好，是通非通，顫振信號過大或與
系統(tǒng)頻率關(guān)系引起的諧振現(xiàn)象，再則相對低的系統(tǒng)而選了過高頻率的伺服閥。
（5）閥輸出忽正忽負，不能連續(xù)控制，成“開關(guān)”控制。
原因：伺服閥內(nèi)反饋機構(gòu)失效，或系統(tǒng)反饋斷開，不然是出現(xiàn)某種正反饋現(xiàn)象。
（6）漏油
原因：安裝座表面加工質(zhì)量不好、密封不住。閥口密封圈質(zhì)量問題，閥上堵頭等處密封圈損壞。馬達蓋與閥體之間漏油的話，可能是彈簧管破裂、內(nèi)部油管破裂等。
伺服閥故障排除，有的可自己排除，但許多故障要將閥送到生產(chǎn)廠，放到實驗臺上返修調(diào)試，再強調(diào)一遍：不要自己拆閥，那是很容易損壞伺服閥零部件的。
用伺服閥較多的單位可以自己裝一個簡易實驗臺來判斷是系統(tǒng)問題還是閥的問題，閥有什么問題，可否再使用。美國穆格MOOG伺服閥在各領(lǐng)域的選用和保養(yǎng)
一、按控制精度等要求選用伺服閥
系統(tǒng)控制精度要求比較低時，還有開環(huán)控制系統(tǒng)、動態(tài)不高的場合，都可以選用工業(yè)伺服閥甚至比例閥。只有要求比較高的控制系統(tǒng)才選用高性能的電液伺服閥，
當(dāng)然它的價格亦比較高。
二、按用途選用伺服閥
電液伺服閥有許多種類，許多規(guī)格，分類的方法亦非常多，而只有按用途分類的方法對我們選用伺服閥是比較方便的。按用途分：有通用型閥和專用型閥。專用型
閥使用在特殊應(yīng)用的場合，例如：高溫閥、防爆閥、高響應(yīng)閥、余度閥、特殊增益閥、特殊重疊閥、特殊尺寸、特殊結(jié)構(gòu)閥、特殊輸入、特殊反饋的伺服閥等等。還有特殊的
用環(huán)境對伺服閥提出特殊的要求，例如：抗沖擊、震動、三防、真空……。
通用型伺服閥還分通用型流量伺服閥和通用型壓力伺服閥。在力（或壓力）控制系統(tǒng)中可以用流量閥，也可以用壓力閥。壓力伺服閥因其帶有壓力負反饋，所以壓
力增益比較平緩、比較線性，適用與開環(huán)力控制系統(tǒng)，作為力閉環(huán)系統(tǒng)也是比較好的。但因這種閥制造、調(diào)試較為復(fù)雜，生產(chǎn)也比較少，選用困難些。當(dāng)系統(tǒng)要求較大流量時，
大多數(shù)系統(tǒng)仍選用流量控制伺服閥。在力控制系統(tǒng)用的流量閥，希望它的壓力增益不要象位置控制系統(tǒng)用閥那樣要求較高的壓力增益，而希望降低壓力增益，盡量減少點壓力
飽和區(qū)域，改善控制性能。雖然在系統(tǒng)中可以通過采用電氣補償?shù)姆椒?，或有意增加壓力缸的泄漏等方法來提高系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性等，我們在訂貨時仍需向伺服閥生產(chǎn)廠家提
出低壓力增益的要求。
通用型流量伺服閥是用得最廣泛，生產(chǎn)量亦最大的伺服閥，可以應(yīng)用在位置、速度、加速度（力）等各種控制系統(tǒng)中。所以應(yīng)該優(yōu)先選用通用型伺服閥。我們重點
講講這種閥的選擇和使用。
美國穆格MOOG伺服閥在各領(lǐng)域的選用和保養(yǎng)
電液伺服閥主要用在三種伺服系統(tǒng)中：
1、位置伺服系統(tǒng)
2、壓力或力伺服控制系統(tǒng)
3、速度控制伺服系統(tǒng)
這里沒有畫出PID調(diào)節(jié)的線路，一般而言，90%的系統(tǒng)只要調(diào)節(jié)增益即可，不必要PID調(diào)節(jié)。
通用型流量控制伺服閥目前用得最多的主要有下面四種類型：
1：雙噴嘴擋板力反饋電液流量伺服閥。
2：射流管式電液流量伺服閥。
3：動圈式（或動鐵式）電液流量伺服閥。
4：直接驅(qū)動單級伺服閥（DDV）。
雙噴擋閥和射流管閥都是力反饋型伺服閥，銜鐵工作在中位附近，不受伺服閥中間參數(shù)影響，線性度好，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，零漂小。是高性能的伺服閥。
雙噴擋閥的檔板與噴嘴間隙小，易被污物卡??；而射流管噴嘴為最小流通面積處，過流面積大，不易堵塞，抗污染性好。它的動態(tài)性能比雙噴擋閥稍低。同樣閥，同樣流
量規(guī)格，雙噴擋閥閥芯是6mm，而我們射流管閥閥芯是7mm，所以相應(yīng)頻率會低一點。一般相頻寬可超過100Hz，高的亦可達到200Hz。其次射流管閥射流放大器部分
壓力效率和容積效率較高，推動閥芯力較大，所以其分辨率比雙噴擋閥高得多。同樣道理射流管閥工作壓力范圍很廣，它的低壓工作性能優(yōu)良，它甚至可以在0.5MPa供油
條件下正常工作。
動圈式電液伺服閥功率輸出級閥芯跟隨控制閥芯，是一種直接反饋式伺服閥，此種閥結(jié)構(gòu)簡單，造價低，外部可調(diào)整零位，抗污染能力亦比較強，一般它的動態(tài)比
較低是一種較廉價的工業(yè)伺服閥。此閥是雙滑閥結(jié)構(gòu)摩擦力比較大，分辨率和遲環(huán)較差，使用中要加顫振信號。對油液清潔度比較敏感。常有一會漂出去，一會又回到中位來
的現(xiàn)象。
DDV閥實際上是一級電反饋的脈寬調(diào)制閥（PWN），力馬達直接驅(qū)動閥芯是一級閥，所以它的動態(tài)特性與供油壓力沒有直接的關(guān)系，這種閥面世時間不長，是一
種伺服比例閥。
下面為了消除某些手冊的結(jié)論的影響，特作如下說明：
某國外著名公司兩級電反饋伺服比例閥，早期用雙噴擋推功率級，現(xiàn)改用射流管先導(dǎo)級推功率級，他們介紹：
美國穆格MOOG伺服閥在各領(lǐng)域的選用和保養(yǎng)
伺服射流管先導(dǎo)級的工作特點：
☆ 大大改善了流量接受效率（90%以上的先導(dǎo)級流量被利用）使得能耗降低，對于使用多臺伺服比例閥的系統(tǒng)，此優(yōu)點更突出。
☆ 伺服射流管先導(dǎo)級具有很高的無阻尼自然頻率（500Hz），因此這種閥的動態(tài)響應(yīng)較高。
☆ 性能可靠。伺服射流先導(dǎo)級具有很高的壓力效率（輸入滿標定信號時，壓力效率高大80%以上），因此她可提供給功率級滑閥較大的驅(qū)動信號，提高了閥芯的
位置重復(fù)精度。
☆ 最低先導(dǎo)級控制壓力僅2.5MPa，由于它的這一優(yōu)點，此閥可用于象汽輪機控制一類的低壓系統(tǒng)中。
☆ 先導(dǎo)級過濾器的壽命幾乎是無限的，因為先導(dǎo)級的名義間隙均在200μm以上。
☆ 由于閥的頻率響應(yīng)改善，功率級滑閥的增益得到了提高，因此使得閥具有優(yōu)異的靜態(tài)和動態(tài)性能，并使控制系統(tǒng)的性能大大提高。
我們的說明：
☆ 射流放大器沒有雙噴擋放大器的壓力負反饋，是它性能優(yōu)良的重要原因，這是偏導(dǎo)射流并不具備的或者不完全具備的。
☆ 我們的射流先導(dǎo)級（力矩馬達）動態(tài)高達700～800Hz。
☆ 我們的射流放大器可以在0.5MPa條件推動閥芯正常工作。
☆ 國外射流管閥公司也介紹，先導(dǎo)級流量利用率可達先導(dǎo)級總流量的90%，幾乎是雙噴擋閥的兩倍。
☆ 同樣先導(dǎo)級增益也是雙噴擋的兩倍。
三、伺服閥規(guī)格的選擇
1、首先估計所需的作用力的大小，再來決定油缸的作用面積：滿足以最大速度推拉負載的力FG 。如果系統(tǒng)還可能有不確定的力，那么我們將FG 力放大20%～
40%，具體計算如下：
面積A：A= P 為供油壓力。
2、確定負載流量Q ，負載運動的最大速度為V ：Q =A\
同時知道負載壓力P ：
P =
決定伺服閥供油壓力P ； ，
3、確定所需伺服閥的流量規(guī)格：
Q =Q \
為伺服閥額定供油壓力，該壓力、額定電流條件下空載流量就是伺服閥的額定流量 。
為補償一些未知因素，建議額定流量選擇要大10%。
：總作用力
為負載力；
為滿足加速度要求的力；
為外部干擾力；
摩擦力。
（摩擦力 根據(jù)油缸工況、密封機構(gòu)、材料不同，大小差異很大，一般?。?%～10%） ）
下面如何提出伺服閥動態(tài)相應(yīng)的要求呢，這是選伺服閥關(guān)心的問題。開環(huán)的控制系統(tǒng)用閥，伺服閥頻寬，相頻大于3～4Hz就夠了。閉環(huán)系統(tǒng)算出系統(tǒng)的負載諧振
頻率，一般選相頻大于該頻率3倍的伺服閥，該系統(tǒng)就可以調(diào)出的性能來了。
注：負載諧振頻率的計算
為油的彈性模量；
為油缸的工作面積；
為油缸空腔及閥到油缸的連接管道的容積；
m為負載質(zhì)量（還應(yīng)該含其它運動部件及油液的附加質(zhì)量）。
這里是液壓系統(tǒng)的負載諧振頻率，這里不計及機械的結(jié)構(gòu)剛度，如果計及該剛度，綜合諧振頻率還會低一些，計算如下：
液壓負載的諧振。這里是油缸總行程。如果機械剛度是，那么綜合剛度是液壓剛度與機械剛度“并聯(lián)”的結(jié)果：
綜合諧振頻率：
用選伺服閥頻寬是偏安全的。
建議：機械剛度應(yīng)比液壓剛度高3―10倍。
選擇流量大，又要頻寬相對比較高，可以選電反饋伺服閥。
電反饋伺服閥或伺服比例閥跟機械反饋伺服閥比的優(yōu)點在：
電反饋閥 機械反饋閥
滯 環(huán)： < 0.3% < 3%
分辨率： < 0.1% < 0.5%
其他線性度等指標都要好許多。但溫度零漂比較大，有的閥用溫度補償來糾偏。它的前途無量。目價格還比較貴。
根據(jù)系統(tǒng)的計算，由流量規(guī)格及頻響要求來選擇伺服閥，但在頻率比較高的系統(tǒng)中一般傳感器的響應(yīng)至少要比系統(tǒng)中響應(yīng)最慢的元件要高3 ~10倍。
順便說明一點：一般流量要求比較大，頻率比較高時，建議選擇三級電反饋伺服閥，這種三級閥，電氣線路中有校正環(huán)節(jié)，這樣它的頻寬有時可以比裝在其上的二
級閥還高。
四、伺服閥靜動態(tài)性能指標對系統(tǒng)的影響
電液伺服閥的各項靜動態(tài)性能指標對用伺服閥的系統(tǒng)有些什么影響，這也是用戶在選閥時很關(guān)心的問題。
五、電液伺服閥使用維護說明
1液壓系統(tǒng)污染度要求
伺服閥的使用壽命和可靠性與工作液污染度密切相關(guān)。工作液不清潔輕則影響產(chǎn)品性能，縮短閥的壽命，重則使產(chǎn)品不能工作。因此，使用者對系統(tǒng)工作液的污染
度應(yīng)予特別重視。使用伺服閥的液壓系統(tǒng)必須做到：
1.1安裝伺服閥的液壓系統(tǒng)必須進行徹底清洗。
新安裝的液壓系統(tǒng)管路或更換原有管路時，推薦按下列步驟進行清洗：
A在管路預(yù)裝后進行拆卸、酸洗、磷化；
B然后在組裝后進行管路的沖洗。
管路沖洗時，不應(yīng)裝上伺服閥，可在安裝伺服閥的安裝座上裝一沖洗板。如果系統(tǒng)本身允許的話，也可裝一換向閥，這樣工作管路和執(zhí)行元件可被同時清洗。向油
箱內(nèi)注入清洗油（清洗油選低粘度的專用清洗油或同牌號的液壓油），啟動液壓源，運轉(zhuǎn)沖洗（系統(tǒng)各元件都能動作，以便清洗其中的污染物）。在沖洗工作中應(yīng)輕輕敲
擊管子，特別是焊口和連接部位，這樣能起到除去水銹和塵埃的效果。同時要定時檢查過濾器，如發(fā)生堵塞，應(yīng)及時更換濾芯，更換下來的紙濾芯、化纖濾芯、粉末冶金濾芯
不得清洗后再用，其他材質(zhì)的濾芯視情況而定。更換完畢后，再繼續(xù)沖洗，直到油液污染度符合要求，或看不到濾油器濾芯污染為止。排出清洗油，清洗油箱（建議用面粉團
或膠泥粘去固定顆粒，不得用棉、麻、化纖織品擦洗），更換或清洗濾油器，再通過5~10 的濾油器向油箱注入新油。啟動油源，再沖洗24小時，然后更換或清洗濾器，
完成管路清洗。
1.2在伺服閥進油口前必須配置公稱過濾精度不低于10 的濾油器，而且是全流通的非旁路型濾油。
伺服閥內(nèi)的過濾器是粗過濾器，是防止偶然“落網(wǎng)”的較大污染物進入伺服閥而設(shè)的因此切不可依賴內(nèi)過濾器起主要防衛(wèi)作用。過濾器的精度視伺服閥的類型而定，
噴嘴擋板閥的絕對過濾精度要求5~10（NAS1638 5~6級），射流管閥的絕對過濾精度要求10~20 （NAS1638 7~8級）
1.3使用射流管電液伺服閥的液壓系統(tǒng)油液推薦清潔度等級為：
長壽命使用時應(yīng)達到GB/T14039-2002中的-/15/12級（相當(dāng)于美國NAS13638 6級）一般使用最差不劣于GB/T14039-2002中的-/18/15級（相當(dāng)于
NAS1638 9級）。
2、對伺服放大器的要求：
由于伺服閥馬達線圈匝數(shù)較多，具有很大的感抗，所以伺服放大器必須是具有深度電流負反饋的放大器。只有極少響應(yīng)較慢的系統(tǒng)才用電壓反饋的放大器。電流負
反饋放大器輸出阻抗比較大，放大器和伺服閥線圈組成了一個一階滯后環(huán)節(jié)，輸出阻抗大，那么這個一階環(huán)節(jié)的頻率高，對伺服閥的頻帶就不會有太大的影響。放大器的功率
級輸出的一般原理圖見圖。不同的伺服系統(tǒng)對伺服放大器有各種不同的要求，例如不同的校正環(huán)節(jié)，不同的增益范圍及其他功能。但為了確保伺服閥的正常使用，閥對放大器
還提出：放大器要帶有限流功能，確保放大器最大輸出電流不至于燒壞線圈或不至引起閥的其他失敗。伺服閥應(yīng)能耐受2倍額定電流的負荷。再要有一個輸出調(diào)零電位器，
因為伺服閥一般容許2%的零偏，及工況不同的零漂，在伺服閥壽命期內(nèi)零偏允差可到5%～6%，所以調(diào)零機構(gòu)要可調(diào) %的額定電流輸出值，某些伺服閥和系統(tǒng)還要求放
大器帶有顫振信號發(fā)生電路。
此外要注意輸出端不要有過大的旁路電容或泄漏電容，避免與伺服閥線圈感抗一起產(chǎn)生不希望的諧振。伺服閥線圈與放大器的聯(lián)接，推薦并聯(lián)接法，此法可靠性高
而且具有最小的電感值。
3、安裝
3.1伺服閥安裝座表面粗糙度值應(yīng)小于Ra1.6 ，表面不平度不大于0.025mm；
3.2不允許用磁性材料制造安裝座，伺服閥周圍也不允許有明顯的磁場干擾。
3.3伺服閥安裝工作環(huán)境應(yīng)保持清潔，安裝面無污粒附著。清潔時應(yīng)使用無絨布或?qū)Ｓ眉垙垺?br />
3.4進口油和回油口不要接錯，特別當(dāng)供油壓力達到或超過20Mpa時。
3.5檢查底面各油口的密封圈是否齊全。
3.6每個線圈的最大電流不要超過2倍額定電流；
3.7油箱應(yīng)密封，并盡量選用不銹鋼板材。油箱上應(yīng)裝有加油及空氣過濾用濾清器。
3.8禁止使用麻線、膠粘劑和密封帶作為密封材料。
3.9伺服閥的沖洗板應(yīng)在安裝前拆下，并保存起來，以備將來維修時使用。
3.10對于長期工作的液壓系統(tǒng)，應(yīng)選較大容量的濾油器。
3.11動圈式伺服閥使用中要加顫振信號，有些還要求泄油直接回油箱，以及必須垂直安裝。
3.12雙噴擋伺服閥要求先通油后給電信號。
4、維修保護
4.1在條件許可的情況下，應(yīng)定期檢查工作液的污染度。
4.2應(yīng)建立新油是“臟油”的概念，如果在油箱中注入10%以上的新油液，即應(yīng)換上沖洗板，啟動油源，清洗24小時以上，然后更換或清洗濾油器，再卸下沖洗板，
換上伺服閥。一般情況下，長時間經(jīng)濾器連續(xù)使用的液壓油往往比較干凈。因此，在系統(tǒng)無滲漏的情況下應(yīng)減少無謂的加油次數(shù)，避免再次污染系統(tǒng)。
4.3系統(tǒng)換油時，在注入新油前應(yīng)徹底清洗油箱，換上沖洗板，通過5~10μm的濾油器向油箱注入新油。啟動油源，沖洗24小時以上，然后更換或清洗濾器，完
成管路、油箱的再次清洗。
4.4伺服閥在使用過程中出現(xiàn)堵塞等故障現(xiàn)象，不具備專業(yè)知識及設(shè)備的使用者不得擅自分解伺服閥，用戶可按說明書的規(guī)定更換濾器。如故障還無法排除，應(yīng)返
回生產(chǎn)單位進行修理、排障、調(diào)整。
4.5如條件許可，伺服閥需定期返回生產(chǎn)單位清洗、調(diào)整。
4.6使用條件好的油源，油質(zhì)保持相對較好的，可以較長時間不換油，這對系統(tǒng)可靠運行是有好處的。
4.7切忌讓鐵磁物質(zhì)長期與馬達殼體相接觸，防止馬達跑磁，跑磁嚴重時伺服閥甚至不能工作，輕則影響伺服閥零位和輸出。
4.8除非外部有機械調(diào)零裝置，否則不要自己擅拆伺服閥去調(diào)零。因為伺服閥是精密液壓元件，調(diào)試離不開實驗臺，離不開專用工裝夾具。
4.9伺服閥本身帶有保護濾器，更換濾器的方法最接受廠方的指導(dǎo)。
4.10伺服閥的裝卸，增加了一次油源受污染的機會，所以千萬要注意干凈，這是最重要的保養(yǎng)要求
六、伺服閥的故障、原因及排除
伺服閥的故障常常在電液伺服系統(tǒng)調(diào)試或工作不正常情況下發(fā)現(xiàn)的。所以這里有時是系統(tǒng)問題包括放大器、反饋機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)等故障，有時確是伺服閥問題。所
以首先要搞清楚是系統(tǒng)問題、還是伺服閥問題。解決這疑問的常用辦法是：一、有條件的將閥卸下，上實驗臺復(fù)測一下即可。二、大多數(shù)情況無此條件，這時一個簡單的辦法
是將系統(tǒng)開環(huán)，備用獨立直流電源、經(jīng)萬用表再給伺服閥供正負不同量值電流，從閥的輸出情況來判斷閥是否有毛病，是什么毛病。伐問題不大，再找系統(tǒng)問題，例如：執(zhí)行
機構(gòu)的內(nèi)漏過大，會引起系統(tǒng)動作變慢，滯環(huán)嚴重、甚至不能工作；反饋信號斷路或失常等等，放大器問題有輸出信號畸變或不工作，系統(tǒng)問題這里不祥談，下面主要談?wù)勯y
的故障。
（1）閥不工作
原因有：馬達線圈斷線，脫焊；還有進油或進出油口接反。再有可能是前置級堵塞，使得閥芯正好卡在中間死區(qū)位置，閥芯卡在中間位置當(dāng)然這種幾率較少。馬達
線圈串聯(lián)或并聯(lián)兩線圈接反了，兩線圈形成的磁作用力正好抵消。
（2）閥有一固定輸出，但已失控
原因：前置級噴嘴堵死，閥芯被贓物卡著及閥體變形引起閥芯卡死等，或內(nèi)部保護濾器被贓物堵死。要更換濾芯，返廠清洗、修復(fù)。
（3）閥反應(yīng)遲鈍、響應(yīng)變慢等
原因：有系統(tǒng)供油壓力降低，保護濾器局部堵塞，某些閥調(diào)零機構(gòu)松動，及馬達另部件松動，或動圈閥的動圈跟控制閥芯間松動。系統(tǒng)中執(zhí)行動力元件內(nèi)漏過大，
又是一個原因。此外油液太臟，閥分辨率變差，滯環(huán)增寬也是原因之一。
（4）系統(tǒng)出現(xiàn)頻率較高的振動及噪聲
原因：油液中混入空氣量過大，油液過臟；系統(tǒng)增益調(diào)的過高，來自放大器方面的電源噪音，伺服閥線圈與閥外殼及地線絕緣不好，是通非通，顫振信號過大或與
系統(tǒng)頻率關(guān)系引起的諧振現(xiàn)象，再則相對低的系統(tǒng)而選了過高頻率的伺服閥。
（5）閥輸出忽正忽負，不能連續(xù)控制，成“開關(guān)”控制。
原因：伺服閥內(nèi)反饋機構(gòu)失效，或系統(tǒng)反饋斷開，不然是出現(xiàn)某種正反饋現(xiàn)象。
（6）漏油
原因：安裝座表面加工質(zhì)量不好、密封不住。閥口密封圈質(zhì)量問題，閥上堵頭等處密封圈損壞。馬達蓋與閥體之間漏油的話，可能是彈簧管破裂、內(nèi)部油管破裂等。
伺服閥故障排除，有的可自己排除，但許多故障要將閥送到生產(chǎn)廠，放到實驗臺上返修調(diào)試，再強調(diào)一遍：不要自己拆閥，那是很容易損壞伺服閥零部件的。
用伺服閥較多的單位可以自己裝一個簡易實驗臺來判斷是系統(tǒng)問題還是閥的問題，閥有什么問題，可否再使用。
