4WS2EE10-45型電位移反饋電液伺服閥的測試與調(diào)整

1. 4WS2EE10-45型電液伺服閥

4WS2EEl0-45電液伺服閥是德國力士樂公司的產(chǎn)品，屬電氣反饋噴嘴擋板式伺服閥，其結(jié)構(gòu)如圖12所示。它與同系列普通反饋桿機(jī)械反饋式噴嘴擋板閥比較，主要區(qū)別在于取消了主閥與先導(dǎo)閥之間的反饋桿，而代之以差動變壓器電位移反饋裝置。這種電液反饋電液伺服閥具有定位精度高、重復(fù)精度高、響應(yīng)速度快、先導(dǎo)控制級維修更換方便等優(yōu)點(diǎn)，不存在機(jī)械反饋式伺服閥反饋桿小球易磨損的通病，因而其可靠度和使用壽命大大提高。

2. 4WS2EE10-45型電液伺服閥測試方法

4WS2EE10-45這種新型電反饋類伺服閥的測試方法不同于普通機(jī)械反饋伺服閥的測試方法。測試機(jī)械位移反饋式伺服閥，只要用電液伺服閥靜態(tài)測試儀給伺服閥線圈輸入閥電流，即可按常規(guī)方法測試。而4WS2EE10-45伺服閥的結(jié)構(gòu)特殊，其閥體本身只是處于開環(huán)狀態(tài)，若直接給閥線圈輸人閥電流，則伺服閥的輸出無反饋信號，主閥心的工作不穩(wěn)定，因而測試不出正常的結(jié)果。這就需要將伺服閥與其伺服放大器以及反饋通道當(dāng)作一個整體去測試，即必須以與4WS2EE10-45配套的伺服放大器輸入的0～10V電壓信號來測試。某試驗(yàn)站電液伺服閥靜態(tài)測試儀只能輸出0～50mA的閥電流。為與被試伺服閥的放大器匹配，采用簡捷的電流一電壓轉(zhuǎn)換法，在電液伺服閥靜態(tài)測試儀輸出端與地之間接一只2W、510Ω電阻，被試伺服閥的放大器輸入信號取自該電阻兩端壓降，將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號后即完成信號接口電壓的匹配。測試裝置連接示意圖如圖13所示。圖13中虛線框內(nèi)表示與4WS2EE10-45配套的綜合伺服放大器，主要包括伺服放大及反饋兩個環(huán)節(jié)。該綜合伺服放大器需外接±(2228)V直流穩(wěn)壓電源才能工作，其內(nèi)部設(shè)有±15V穩(wěn)壓器供放大器內(nèi)電路工作。

被測試伺服閥的放大器將電壓信號放大，然后通過電壓電流轉(zhuǎn)換給被試伺服閥線圈輸入測試電流，同時伺服閥內(nèi)部的差動變壓器輸出位移反饋電信號至該閥伺服放大器的反饋端子，與給定信號比較后一起控制主閥心的運(yùn)動。

測試工作在該站電液伺服閥試驗(yàn)臺上進(jìn)行，液壓測試系統(tǒng)原理如圖14所示。主要對4WSZEE10-45伺服組件的箭態(tài)特性進(jìn)行試驗(yàn)，繪制出空載流量特性曲線Q-I、壓力特性曲線P-I和靜耗流量特性曲線Q₀-I。

4WS2EE10-45電液伺服閥工作壓力范圍為1.0～31.5MPa，在7.0MPa閥壓降時，名義流量為45L/min，單線圈額定工作電流為30mA。測試時用小流量測試系統(tǒng)。如圖14所示，將該被試伺服閥通過專用過渡塊安裝于底座Z上，由于該伺服閥的油口除了P_P、P_R、P₁、P₂四個油口外，還多一個先導(dǎo)級的控制油供油口x，因此在設(shè)計(jì)專用過渡塊時，將主油口PP通過一小孔與x口連通。根據(jù)該伺服閥名義流量的大小選用小泵B₁(型號為25SCY14-1B)供油，用FJQ-1靜態(tài)測試液壓缸測伺服閥流量，用電流伺服靜態(tài)測試儀與函數(shù)記錄儀測試并記錄伺服閥靜態(tài)特性曲線。測試靜態(tài)特性所需的油路轉(zhuǎn)換，由三位六通轉(zhuǎn)換閥V₅實(shí)現(xiàn)。測試空載流量Q-i時，電磁鐵YA₂通電，電流換向閥V₄處于左位，轉(zhuǎn)換閥V₅也處于左位，伺服閥負(fù)載窗口1、2經(jīng)流量液壓缸FJQ-1連通。測試壓力特性P-I時，電磁鐵YA₁、YA₂均失電，電磁換向閥處于中位，轉(zhuǎn)換閥V₅也處于中位，伺服閥負(fù)載窗口封閉，回油口通回油管。測試靜耗流量特性Q₀-I時，電磁鐵YA₁通電，電磁換向閥V₄處于右位，轉(zhuǎn)換閥V₅也處于右位，伺服閥負(fù)載窗口被封閉，靜耗流量進(jìn)人流量液壓缸FJQ-1。電流伺服閥靜態(tài)測試儀上的轉(zhuǎn)換開關(guān)操縱電磁鐵，使轉(zhuǎn)換閥進(jìn)行測試工況轉(zhuǎn)換，同時函數(shù)記錄儀將靜態(tài)測試儀所記錄的電流、流量、壓力信號繪制成特性曲線。在測試伺服閥的分辨率特性時，轉(zhuǎn)換閥置于流量測試工況，用靜態(tài)測試儀上的手控電流調(diào)節(jié)旋鈕給伺服閥輸入一定的電流信號，使靜態(tài)液壓缸FJQ-1停在某一位置，然后沿反方向微調(diào)手控電流電位器至記錄筆記錄的流量變化信號剛好反向?yàn)橹?，流量由增加到減小過程中有一小區(qū)段的流量值不變，記錄筆顯示使區(qū)段內(nèi)電流變化大小可反映伺服閥分辨率的大小。

3. 4WS2EE10-45伺服閻測試中故障分析處理

(1)靜態(tài)液壓缸不能動作，伺服閥功能失靈的分析處理。首先調(diào)節(jié)伺服放大器上的顫振調(diào)節(jié)旋鈕D_v(見圖13)，以加大伺服閥顫振電壓幅值反復(fù)調(diào)節(jié)，靜態(tài)測試液壓缸仍不動作，因此判斷伺服閥本身出了故障。根據(jù)前面對該閥結(jié)構(gòu)原理的分析可知，若伺服閥不能動作，則應(yīng)重點(diǎn)檢查先導(dǎo)控制級，測得閥線圈電阻為40Ω，無斷路，因此判斷先導(dǎo)級供油回路有問題。從圖12可看出，在先導(dǎo)級的供油回路上有一小型精密過濾芯18，該過濾器可能因油臟而堵塞，致使兩噴嘴3均不起噴流作用，擋板13始終處于中位，控制閥9也始終處中位，它與控制閥套11之間的開口度為零，因而伺服閥無流量輸出，液壓缸不動作。小心取出閥內(nèi)過濾芯，置于超聲波清洗機(jī)干凈煤油槽中振蕩沖0.5h，然后回裝，再在試驗(yàn)臺測試。液壓缸有了動作，說明產(chǎn)生故障的原因確實(shí)是過濾芯堵塞。

(2)測試中出現(xiàn)的流量飽和現(xiàn)象的分析處理。測試中，用X-Y記錄儀記錄下圖15所示的空載流量特性曲線Q-I（前）和壓力特性曲線p-1(前)圖。從Q-I圖上可以看出，閥電流向正方向增大到一定值后流量不再增加，呈現(xiàn)一個較大的水平臺階，出現(xiàn)單邊流量飽和現(xiàn)象。起初，懷疑控制閥心有阻滯現(xiàn)象，給伺服閥的測試電流上疊加顫振電流信號，但無濟(jì)于事；反復(fù)輸正、反兩個方向的電流，也不能解決問題，最后把注意力集中到閥的調(diào)整上。因?yàn)閺那€Q-I圖上不難看出，出現(xiàn)正向流量飽和現(xiàn)象時，閥的負(fù)向零偏較大，負(fù)方向流量較小，但無飽和現(xiàn)象，估計(jì)這種情況與零偏大有關(guān)。為了不影響伺服閥本身的特性，在該閥的伺服放大器上進(jìn)行了零位調(diào)節(jié)。圖16是將零位調(diào)至最佳狀態(tài)后的伺服閥空載流量特性及壓力特性曲線。由空載流量特性曲線可以看出，零偏調(diào)整后，正、負(fù)兩方向的流量基本對稱且有較好的線性，克服了單邊流量飽和現(xiàn)象。

產(chǎn)生單邊流量飽和現(xiàn)象的原因是：因電反饋電液伺服閥的零偏太大，控制閥心朝一個方向移動過程中，電位移反饋裝置限制了控制閥心的過量位移，使伺服閥輸出流量受到限制，從而出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，反映在流量輸出特性曲線上即出現(xiàn)一個平臺。因此可以得出結(jié)論：通過調(diào)節(jié)電反饋電液伺服閥的零位偏置，盡量減少其零偏，可以消除單邊流量飽和現(xiàn)象。

4. 4WS2EEl045伺服閥的調(diào)整

(1)壓力增益的調(diào)整。壓力增益的調(diào)整在該伺服閥先導(dǎo)控制級上進(jìn)行。由圖12可見，兩噴嘴3的位置可以從外部調(diào)整。圖12中，17是噴嘴調(diào)整螺釘，通過調(diào)整噴嘴的位置，可以改變噴嘴與擋板的節(jié)流空間，從而使控制腔8和10間的壓降改變，使伺服閥負(fù)載壓差電流性能曲線的線性發(fā)生變化，即改變了伺服閥的壓力增益特性。本次測試所得伺服閥壓力特性曲線(見圖15)的斜率即反映壓力增益指標(biāo)大小，該曲線越陡，壓力特性越好。

一般伺服閥出廠時生產(chǎn)廠家已將先導(dǎo)控制級調(diào)好并上了鉛封，沒有特殊情況，不要輕易再調(diào)。

(2)零偏的調(diào)整。零偏調(diào)整即調(diào)整伺服閥的零位偏置，可以在伺服閥的第二級——流量輸出級上調(diào)整液壓零位，也可以在伺服放大器上調(diào)整電氣零位。

1)液壓零偏調(diào)整。如圖12所示，控制閥心9與控制閥套11等組成流量輸出級。為了調(diào)整液壓零位，可通過旋轉(zhuǎn)閥蓋左端內(nèi)六角螺釘16，來改變控制閥套11的控制臺肩相對于控制閥心9的位置。

2)電氣零偏調(diào)整。電氣零位調(diào)整在與該伺服閥配套的綜合伺服放大器上進(jìn)行。如圖13中的虛線部分所示，調(diào)整該放大器的N_D旋鈕，給伺服閥一個反向的電信號，剛好抵消伺服閽本身的零偏，使其回到中位。

為了盡量不改變伺服閥本身的特性，測試后的調(diào)整工作主要是在試驗(yàn)臺上調(diào)節(jié)伺服放大器的零偏。具體步驟如下：如圖14所示，讓電液伺服閥的三位六通液動換向閥置于壓力特性測試工況，觀察伺服閥兩工作口的壓力p₁、p₂，當(dāng)兩塊壓力計(jì)指針指標(biāo)一致，即△p=p₁-p₂=0時，表示零偏調(diào)到了最佳狀態(tài)。此時伺服閥輸出的負(fù)載壓力P=△p=0。這樣調(diào)節(jié)，觀察直觀、方便。