一種液壓伺服閥的復位機構

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.西安陜鼓動力股份有限公司，陜西西安710075;2.上海衡拓實業發展有限公司，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。

當出現伺服閥內部反饋桿發生斷裂故障、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，都會使伺服油缸的活塞桿處于不確定的位置，在某些場合會對人員和設備的安全產生嚴重影響，是不允許的。實際上，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，二者的先導級結構工作原理不同，但功率級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，射流管7和噴嘴6處于中間位置，接受器8的兩個接受孔壓力相等，功率級滑閥閥芯2兩端的壓力相等，處于中間位置，各個油路孔(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生偏轉，帶動射流管7 和噴嘴6偏轉，接受器8的兩個接受孔出現壓力差，使功率級滑閥閥芯2兩端出現壓差，這個壓差推動功率級滑閥閥芯2移動，同時帶動反饋桿5移動，當銜鐵9的偏轉力矩與力矩馬達中的彈性零件的復位力矩、反饋桿5的復位力矩達到平衡時，伺服閥的功率級滑閥閥芯2停留在一個工作位置上，控制口保持一定的開度，輸出一定的流量，這個流量與伺服閥的輸入電流存在連續的、一一對應的線性比例關系。當伺服閥內部反饋桿5 發生斷裂、伺服閥的噴嘴6 因污染被堵，接受器的兩個接受孔均沒有壓力或伺服閥的供油液壓源突然掉壓，伺服閥失去先導壓力而發生故障的情況下，噴嘴6位于中間位置，功率級滑閥閥芯2兩端沒有控制壓力差，從而導致功率級滑閥閥芯2處于不確定的位置，隨之伺服油缸活塞桿的后續工作也處于未知狀態，非常不利于生產的安全順利進行。

圖1 射流管伺服閥

對于噴嘴擋板形式的伺服閥，因與上述射流管伺服閥功率級滑閥閥芯和伺服油缸的工作情況是完全相同的，因此當噴嘴擋板形式的伺服閥出現內部反饋桿發生斷裂或伺服閥的供油液壓源突然掉壓，伺服閥失去先導壓力時，也會出現上述同樣的生產事故。

2 液壓伺服閥復位機構的結構及工作原理

針對現有技術的缺陷或不足，提出采用一種液壓伺服閥的復位機構，使得液壓伺服油缸的活塞桿在出現伺服閥內部反饋桿發生斷裂、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，伺服閥失去先導壓力等故障時可處于預知、安全的工作位置。

為達到上述目的，采取如下的技術解決方案:

如圖1所示，作者所介紹的液壓伺服閥的復位機構至少包括液壓伺服閥的功率級滑閥閥芯2和功率級滑閥控制腔3，并在功率級滑閥閥芯2與功率級滑閥控制腔3 之間安裝一壓縮彈簧1，該壓縮彈簧1一端與功率級滑閥閥芯2的端側面相對接，另一端與功率級滑閥控制腔3 內端面相對接。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與功率級滑閥控制腔3 內端面之間設一彈簧底座4，彈簧底座4 上與壓縮彈簧1對接的位置處有凹槽。在實際的生產過程中，彈簧底座4或安裝于壓縮彈簧1與功率級滑閥控制腔3 內端面之間，或與功率級滑閥控制腔3 內端壁制作成為一體。

以射流管伺服閥為例，如圖1所示，在功率級滑閥控制腔3的一內端面對接一壓縮彈簧1，該壓縮彈簧1的另一端與功率級滑閥閥芯2側端面相對接。為了達到更好的技術效果，可在壓縮彈簧1與功率級滑閥控制腔3 內端面之間設一彈簧底座4，彈簧底座4上與壓縮彈簧1對接的位置處有凹槽。其中的彈簧底座4或安裝于壓縮彈簧1與功率級滑閥控制腔3 內端面之間，或與功率級滑閥控制腔3 內端壁為一體。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，其彈力相對于液壓力很小，壓縮彈簧1對功率級滑閥閥芯2的彈力作用可忽略不計。

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

如圖1所示，當壓縮彈簧1安裝在左邊位置的時候，在壓縮彈簧1彈力作用下，功率級滑閥閥芯2會被推到右端，此狀態下PA口與PS口相通，PB口和T口相通。當壓縮彈簧1安裝在右邊位置的時候，在壓縮彈簧1彈力作用下，功率級滑閥閥芯2會被推到左端，此狀態下PA口與T口相通，PB口和PS口相通。

對于噴嘴擋板形式的伺服閥，其功率級滑閥閥芯和伺服油缸的工作情況是完全相同的，當噴嘴擋板形式的伺服閥出現內部反饋桿發生斷裂，或伺服閥的供油液壓源突然掉壓，伺服閥失去先導壓力時，同樣可以使用上述解決方案來提高液壓系統的工作安全性。

3 總結

該液壓伺服閥的復位機構至少包括液壓伺服閥的功率級滑閥閥芯2和功率級滑閥控制腔3，在功率級滑閥閥芯2與功率級滑閥控制腔3 之間安裝一壓縮彈簧1，壓縮彈簧1一端與功率級滑閥閥芯2的端側面相對接，另一端與功率級滑閥控制腔3 內端面相對接。

該液壓伺服閥的復位機構的壓縮彈簧1與功率級滑閥控制腔3 內端面之間設一彈簧底座4，彈簧底座4 上與壓縮彈簧1對接的位置處有凹槽。

液壓伺服閥的復位機構的彈簧底座4或安裝于壓縮彈簧1與功率級滑閥控制腔3 內端面之間，或與功率級滑閥控制腔3 內端壁為一體。

【1】姚建庚.直動式電液伺服閥的開發與應用[J].液壓氣動與密封，2004(2):6－10.

【2】胡建軍，楊尚平，趙光波.直動式比例閥控液壓馬達數學建模及研究[J].現代制造工程，2008(6):99－102.

【3】劉慶和.新型高效電動靜壓飛行模擬器運動系統[J].機床與液壓，2010，38(2):43－45.

【4】黃效師，渠立鵬，眭志方.三級電反饋伺服閥的研制[J].機床與液壓，2010，38(2):53－55.

【5】訚耀保，孟偉.帶補償節流器的電液伺服閥特性分析[J].液壓氣動與密封，2010(2):12－14.

【6】楊學財.電液伺服閥的應用和故障分析[J].機電信息，2010(18):260.

【7】洪祺楨.汽輪機電氣－液壓油系統故障處理[J].廣東電力，2010(2):71－74.