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，不存在機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械反饋伺服閥的測試方法。測試機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動。

測試工作在該站電液伺服閥試驗臺上進(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，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為止，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，置于超聲波清洗機干凈煤油槽中振蕩沖0.5h，然后回裝，再在試驗臺測試。液壓缸有了動作，說明產(chǎn)生故障的原因確實是過濾芯堵塞。

(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。因為從曲線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。