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电液伺服阀性能试验的试验油路及方法
〖 2012.05.03 | 点击 781 〗
  电液伺服阀在广泛使用的电液伺服系统中,它是将电控制信号转换成液压功率信号的关键元件,系统的品质直接受着该阀性能的影响。为了掌握它的特性参数和影响其性能的各种因数,以便更好地利用它,所以必须对它进行充分的试验。电液伺服阀的特性包括静态特性和动态特性。

1.静态特性的测试方法
1.1静态特性
  空载流量特性 在负荷压力差ΔpL为零和供油压力ps为常数的情况下,输入电流i与输出流量q之间的关系:
  ±q = f( ± i) ΔpL
  当被试输入电流 i 变化一个工作循环(即由 0 → +imax → 0 → -imax → 0 ),对应测出输出流量 q 的变化。所得曲线即为空载流量特性,如图 1 所示。
 
 
图 1 空载流量特性曲线
  负载流量特性 在输入电流 i 和供油压力 ps 为常数的情况下,输出流量 q 随负载压力差ΔpL 的变化关系。 ±q = f( ±ΔpL) i = 常数 负载压力差ΔpL 的变化范围是从零变到ps ,在此范围内测出对应的输出流量 q 值。改变输入电流 i 为不同的常数,可得到一簇曲线,即为负载流量特性曲线,如图 2 所示。
   
  图 2 负载流量特性曲线
  压力增益特性 压力增益特性又称为堵死负载特性。在负载口(或称控制口;A,B口)堵死即负载为无穷大或输出流量 q 等于零和供油压力 ps 为常数的情况下,负载压力差ΔpL与输入电流i的关系±ΔpL = f( ± i)q = 0 当输入电流 i 变化一个工作循环,对应测出两控制口之间的压力差值ΔpL ,所得曲线即是压力增益特性,如图 3 所示。
  
  图 3 压力增益特性曲线
  内部泄漏特性 在电液伺服阀输出流量 q 等于零和供油压力 ps为常数的情况下,其回油口( O 口或 R 口)流出的流量 qr与输入电流 i 关系:
   qr =f (± i ) q=0  
  将被试阀负载口堵死,当输入电流由 -imax → +imax 变化时,由阀回油口测流出的流量qr的变化。所得曲线即为内部泄漏特性,如图 4 所示。
  
  图 4 内部泄漏特性曲线
  其他特性 电液伺服阀除上述特性外,还应包括有:伺服阀的分辨力:零位随工作油温度、供油压力、回油压力和加速度等变化而漂移特性;另外还应考核阀的抗污染能力、耐久性实验、压力脉冲实验、环境实验和耐压实验等等。

1.2静态特性的测试方法及油路
  综合上述电液伺服阀的静态特性可知,在试验中应该测量的参数有:输入电流i、输出流量q、内部泄漏流量qr 、供油压力 ps 、回油压力pr 、负载腔 (A、B口或控制口 ) 压力pA 、pB , 负载压力差ΔpL =pA -pB 、油液温度等。静态特性的实验方法可分为手动逐点描迹法和自动连续描迹法,今以连续法为例说明电液伺服阀静态特性试验油路及测试方法。
  为了实现特性曲线的连续绘制,输入信号是由超底频信号发生器产生的三角波信号,频率为 0.01~0.02HZ , 通过具有电流负反馈的伺服放大器,以电流信号输往伺服阀线圈。由与阀线圈串联的1Ω精密电阻上取出电压信号Ui、Ui与通过阀线圈的电流 i 成比例。将它输往X-Y记录仪的 X 轴,作为自变量。被试伺服阀的输出流量 q 是由串联在被试阀负载口A、B之间的流量传感器8a检测的,输出与流量成正比的电压信号Uq。由安装在被试阀回油路上的流量传感器8b测量内部泄漏流量qr;或由它直接测量q和qr的综合流量。以电压信号Uqr 作为其输出信号。负载口A、B 处的压力,由压力表和压力传感器7a、7b测量,输出与压力成比例的信号 UpA、UpB 。将此两信号相减,即得到与负载压力差ΔpL成比例的电压信号UΔpA =UpA - UpB 。若实验需要增加颤振(或抖动)信号时,则由音频信号发生器提供一定频率和振幅的正弦信号。
  当测量空载流量特性曲线时,将Ui输往X-Y记录仪的X轴;将输出流量信号Uq输往Y轴。此时A、B口之间的加载节流阀关闭。流量全部通过流量传感器。由于流量传感器所引起的压力损失较小,此时可认为是空载状况。随着超底频信号发生器产生的三角波工作一个周期,对应阀线圈中电流i变化一个工作循环,此时输出流量也变化一个工作循环。因而在X-Y 记录仪的纸平面上就连续绘出了空载流量特性曲线图形。其测试原理框图如图 6 所示。
图 6 空载流量特性测试原理框图
   当测量负载流量特性时,因为工作要求输入电流为不同的常值电流。只要采用图5所示有两电位计组成的桥式电路11 ,它由稳压电源 10 提供稳定的直流桥压。其滑臂在两个方向上的运动,就可输出正、负电压(±U),将它输往伺服放大器3,在阀线圈中就可获得不同的恒定电流值。此时实验油路中,在A、B 口之间去掉流量传感器,串入加载节流阀(若有高压正反向流量计的话,也可将流量计串入此油路中)。改变加载节流阀阀口的大小,即可获得相应变化的负载压差ΔpL值。ΔpL的测量是由压力传感器分别测出 UpA和UpB ,将此两信号相减即为 UΔpL ,并把它输往X-Y 记录仪的X轴。输出的负载电流量由串在回油路中的流量传感器测出,输出与流量成比例的电压信号Uq, 并输往X-Y记录仪的Y轴。随着ΔpL由零增加到值的变化,笔尖在纸面上绘出了负载流量特性。不同的输入电流 i 值,在正负电流下可画出一簇曲线。其测试原理框图如图 7 所示 。
  当测量压力增益时,要求在输出流量为零的条件下,此时要将被试阀 A 、 B 口堵死即可。 A 、 B 口压力差ΔpL 仍由两个压力传感器测出然后相减。或用压差传感器测出。被试阀的输入信号仍与空载流量特性实验时一样。必要时也可叠加颤振信号。 Ui 输往记录仪的 X 轴、 UΔpL 输往 Y 轴。随着三角波变化一个周期,即得到压力增益特性曲线。其测试原理框图如图 8 所示。
  当测量内部泄漏特性时,也是在输出流量等于零的条件下,即将被试阀A、B口堵死。在回油口串接流量传感器,测量泄漏流量qr, 输出电信号 Uqr输往记录仪的 Y 轴; X 轴输入为阀电流信号 Ui 。当电流由 -imax 变化到 + imax 的过程中,其测试原理框图如图 9 所示。
 
2.动态特性测试方法
  电液伺服阀的动态特性通常用它的频率特性(或称频率响应特性)或阶跃响应特性来表示。现只着重介绍频率特性的试验测试方法。

2.1频率特性试验测试法的理论基础
  因为元件或系统的频率特性等于输出信号的博里叶变换与输入信号的博里叶变换之比:
   H(f) = Y(f)X(f)
  用复数极坐标形式可表示为:
   H(f) = │H(f)│e -j∮(f)
   式中:│H(f)│称为幅频特性;∮(f) 称为相频特性。
 
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