電液伺服閥靜態(tài)測試方法
1．靜態(tài)試驗裝置工作原理
靜態(tài)試驗裝置是對伺服閥進(jìn)行檢驗的重要檢測設(shè)備，用于檢測伺服閥的壓力增益、零偏、額定流量、滯環(huán)、線性度、對稱度、重疊和內(nèi)漏等重要性能指標(biāo)。圖1所示為伺服閥靜態(tài)試驗裝置。
伺服閥是精密組件，對工作液的清潔度較為敏感，因此，除在液壓源油泵出口處設(shè)置精密過濾器外，在伺服閥人口前的油路上也應(yīng)設(shè)置一個絕對過濾度不大于10μm的精密過濾器。不同型號伺服閥的額定工作壓力可能不同，這可用溢流閥V5進(jìn)行調(diào)節(jié)。啟動液壓源前，閥V1應(yīng)該是打開的；液壓源起動后，應(yīng)將閥V1關(guān)閉，關(guān)閉后，供油壓力將上升到額定供油壓力。檢驗完后也應(yīng)先打開閥V1，然后關(guān)閉液壓源。
檢測壓力特性時，將閥V2、V3關(guān)閉，即把閥的兩負(fù)載腔鎖閉，開啟閥V4，使閥回油窗口直接與供油系統(tǒng)的回油路接通，便可檢測。將閥門開啟，使閥負(fù)載腔1、2直接與液壓缸兩腔接通，將閥V3關(guān)閉，閥V4開啟，便可檢測空載流量特性。將閥V2、V4關(guān)閉，閥V3開啟，這時伺服閥的內(nèi)漏流進(jìn)圖示液壓缸左腔，而液壓缸右腔直接與供油系統(tǒng)的回油路接通，在此狀態(tài)下，由液壓缸運動檢測出的流量就是伺服閥的內(nèi)漏計量。
圖1所示的試驗裝置用流量測試液壓缸檢測伺服閥流量。因為測試缸的活塞有效面積一定，伺服閥的流量等于活塞有效面積乘以活塞運動速度，而活塞運動速度可以用速度傳感器檢測。在測試缸上除設(shè)置用于檢測閥流量的速度傳感器外，還設(shè)置了一個位移傳感器，此傳感器與伺服閥、伺服放大器構(gòu)成位置回路。因為活塞行程有限，當(dāng)需記錄一個完整的空載流量曲線時，首先應(yīng)將上述位置回路置于閉環(huán)狀態(tài)，然后將活塞置于液壓缸一端某一適當(dāng)位置。測試時，將位置閉環(huán)斷開，信號發(fā)生器向伺服放大器發(fā)出幅值恒定的三角波信號，信號頻率一般為0.05Hz左右。伺服閥在此三角波信號的驅(qū)動下，輸出三角波形的流量，用X-Y記錄儀便可記錄下一個完整的空載流量曲線。位置回路的另一用途是：當(dāng)位置回路處于閉環(huán)時，圖1中毫安表指示的讀數(shù)，基本上代表了閥的零偏。檢測時三角波信號掃描頻率不宜取得太大，否則將受檢測設(shè)備動態(tài)特性影響，影響檢測精度；掃描頻率也不宜取得太小，太小了將增加檢測時間，相應(yīng)增加了測試缸的活塞行程，這是不希望的。兼顧上述因素，取0.05Hz作為掃描頻率，實踐證明是適宜的。
用測試缸檢測閥流量有以下優(yōu)點：檢測流量范圍廣，可以檢測高壓下的流量，能判斷流量極性，使用壽命長，附帶地可檢測伺服閥零偏。
2．閥V2、V3、V4的選用
在檢測過程中，閥V2、V3和V4將按檢測項目頻繁關(guān)閉和開啟，把它們設(shè)計成動式是不適宜的。一般可以采用兩種方案：一種方案是直接選用或設(shè)計電磁開關(guān)閱代替閥V2、V3和V4，電磁開關(guān)閥的通徑要足夠大，泄漏要很小，采用這種方案的缺點是管路較為復(fù)雜；另一種方案是設(shè)計一種專用型三位六通閥，用它實現(xiàn)閥V2、V3、V4功能，此三位六通閥的機(jī)能狀態(tài)由J型電磁換向閥控制，三位六通閥如圖2所示。當(dāng)電磁換向閥的電磁鐵2通電，三位六通閥左端通高壓，右端通低壓，三位六通閥左位機(jī)能起作用，液壓缸左、右兩腔分別與伺服閥的負(fù)載腔1和2短接，伺服閥回油窗口與供油系統(tǒng)的回油路相短接，在這種狀態(tài)下，可以完成伺服閥空載流量特性曲線檢測。
圖1中的壓力傳感器、解析儀用于測試閥的壓力特性。
電磁換向閥的電磁鐵1通電，三位六通閥右端通高壓，左端通低壓，三位六通閥的右位機(jī)能起作用，這時伺服閥的回油窗口與液壓缸的左腔短接，液壓缸的右腔與供油系統(tǒng)的回油路相短接，在這種狀態(tài)下，可以完成內(nèi)漏檢測。當(dāng)電磁鐵1、2均不通電，電磁換向悶的中位機(jī)能起作用，這時伺服閥的兩負(fù)載窗口鎖死，伺服閥的回油窗口與供油系統(tǒng)的回油路相短接，在這種狀態(tài)下，可以完成伺服閥的壓力特性檢測。按圖2方案設(shè)計，管路緊湊，操作方便。同樣，在設(shè)計制造三位六通閥時，應(yīng)注意其內(nèi)部油路通徑要足夠大，內(nèi)部泄漏要盡可能小。
3．流量測試缸
流量測試缸應(yīng)能滿足如下要求：在記錄一個完整的控制流量曲線周期內(nèi)，活塞不發(fā)生撞缸現(xiàn)象；液壓缸內(nèi)漏很小，只允許成滴，摩擦力很小；活塞和缸筒耐磨，使用壽命長。為滿足要求，液壓缸缸徑D (cm)、活塞桿經(jīng)d(cm)、活塞從液壓缸一端運動到另一端的行程L(cm)、伺服閥的額定流量q(L/min)之間的關(guān)系可用式(1)表示。
式中三角波信號頻率取0.05Hz。
式中；A為活塞面積，A=[π(D2-d2)]/4。
活塞桿不承受力，活塞桿徑盡可能取小些，這對減小摩擦力有利。推薦三種常用的流量范圍流量液壓缸的有關(guān)尺寸，見下表。需檢測流量更大的測試缸，可用上述關(guān)系式計算有關(guān)參量。
常用流量測試缸尺寸
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參 數(shù) |
小 型 |
中 型 |
大 型 |
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液壓缸直徑D/cm |
7 |
11 |
20 |
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活塞桿徑d/cm |
3.5 |
3.5 |
3.5 |
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活塞行程L/cm |
52 |
52 |
52 |
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流量范圍/(L/min) |
0.05～16 |
0.15～50 |
0.5～180 |
4．位移和速度傳感器
早期測試裝置的位移傳感器用變阻式線繞電位計或電感式位移傳感器，速度傳感器用感應(yīng)同步器，目前大多采用光柵，既可以傳感活塞位移，又可以傳感活塞運動速度，檢測精度也很高。
5．流量計
目前市場上出售德國制造的VS型高精度齒輪流量計，可以在高壓下檢測流量，能判別流量極性，測量精度高，可以替代圖1中的流量液壓缸。不過這種流量計價格昂貴，使用壽命也不及流量液壓缸。VS型系列齒輪流量計有8種規(guī)格，見下表。有專門的測試儀與之配套，輸出相應(yīng)的模擬信號或數(shù)字信號。
VS型系列齒輪流量計
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流量系列 |
流量范圍/(L/min) |
|
流量系列 |
流量范圍/(L/min) |
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VS0.02 |
0.002～2 |
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VS0.4 |
0.03～40 |
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VS0.04 |
0.004～4 |
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VS1 |
0.05～80 |
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VS0.1 |
0.01～10 |
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VS2 |
0.1～150 |
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VS0.2 |
0.02～18 |
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VS4 |
1～300 |