想要在你的(de)應用(yong)中得到平滑(hua)的(de)，有效的(de)液(ye)壓運動控制系統嗎？如(ru)果你對閥(fa)的(de)選擇經驗很豐富，那么這(zhe)，就會顯得與(yu)眾不同了。

高(gao)性(xing)能控(kong)制(zhi)(zhi)閥是液壓(ya)運(yun)動控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統中工作負荷最 大的(de)(de)(de)元件。選擇(ze)合適的(de)(de)(de)閥使得在機器設備優異的(de)(de)(de)工作性(xing)能，低的(de)(de)(de)維護和導致生(sheng)產(chan)大量的(de)(de)(de)次品，需要大量的(de)(de)(de)關注之間大不(bu)相同。

本文想(xiang)討論的(de)是一個基本指導(dao)，即關(guan)于如何選擇和應(ying)用這些閥，使得你(ni)的(de)液壓(ya)運動控制系(xi)統(tong)免維護。該指導(dao)主要討論那(nei)些市面上具有伺服品質的(de)四通閥，其利用運動控制器提(ti)供的(de)±10V的(de)指令(ling)信號(hao)，實現對液壓(ya)油(you)缸的(de)運動控制。

油缸運動典(dian)型(xing)(xing)的采(cai)用四通閥。主(zhu)要有兩種類型(xing)(xing)-關于其術語，在(zai)工(gong)業上還沒有形成完全的統一意見(jian)，但是(shi)下(xia)面的分類似乎(hu)基本可以涵(han)蓋：

? 伺服品(pin)質的比例方向閥是通用的類型，采用力馬達，強電磁(ci)鐵，或者音圈(quan)來推動(dong)閥芯運動(dong)。這類閥通常(chang)無需調節。

? 電流驅動的伺服閥，這種“最初的”伺服閥，包含射流管型或者噴嘴擋板型，由電流驅動，典型的電流范圍從±10 mA 到±200 mA。這些閥需要周期性的重新調整零位或者中位。

在工業上，現在越來越多(duo)的使用伺服品(pin)質的比例閥。其(qi)通常(chang)比傳統伺服閥性能更(geng)(geng)高，更(geng)(geng)緊湊。

線性閥

運動(dong)控制器采用的(de)(de)(de)算法通常假(jia)定(ding)系(xi)統是一種線性響應(ying)，意味著給閥2V的(de)(de)(de)指令信(xin)號，其得到(dao)的(de)(de)(de)速度將是1V信(xin)號時的(de)(de)(de)兩倍。為了(le)實現(xian)良好控制，閥的(de)(de)(de)流量(liang)與指令信(xin)號也應(ying)該是線性的(de)(de)(de)(圖1)。

圖1：零(ling)遮蓋閥芯-流量與(yu)指令(ling)信號的(de)線性關系

諸如“kink”，“knee”和“progressive”的術(shu)語指的是非線性(xing)閥。非線(xian)性閥肯定可以用，但是其(qi)需要(yao)在運(yun)動(dong)控制器進行更多的設置，也就是需要(yao)用線(xian)性化算(suan)法補償(chang)器非線(xian)性過程。傳統(tong)的，非(fei)線(xian)性閥(fa)（圖(tu)2和圖(tu)3所示(shi)）非(fei)常(chang)適合于(yu)提供高的速度控制以及低速時的精(jing)密調(diao)節(jie)。需(xu)要注意的是，如果非(fei)線(xian)性閥(fa)在零位時性能并不好，其優勢就蕩(dang)然無存了。

圖(tu)2：非線性閥芯-雙增益?

圖3：非線性閥芯-拋物線（Curvilinear）型，指(zhi)令信號增加，流量變化加快(kuai)

零遮蓋(gai)(gai)，正遮蓋(gai)(gai)和負遮蓋(gai)(gai)閥芯

零遮蓋的(de)閥(fa)芯(xin)意味(wei)著一(yi)旦有(you)電壓(ya)輸入，液(ye)壓(ya)油(you)(you)就會(hui)(hui)有(you)輸出(chu)流動。對(dui)需要快速改(gai)變(bian)油(you)(you)液(ye)方向的(de)動態系統，這是(shi)極其重要的(de)。正遮蓋閥(fa)芯(xin)（圖(tu)4）意味(wei)著當閥(fa)芯(xin)移動一(yi)定(ding)距離之后，油(you)(you)液(ye)才(cai)會(hui)(hui)開始流動，也(ye)就是(shi)說流量的(de)輸出(chu)需要等待一(yi)段時間。正遮蓋閥芯在反向運動時沒有延時是不(bu)可(ke)能的。

圖4：正遮蓋(gai)閥芯-有(you)死區，指令大于2V時，才有(you)流量輸出

在某些情況，特(te)別是壓力控制，負遮蓋就非常適(shi)合。負(fu)遮蓋閥芯的(de)特點就是，在中位，會有(you)極少的(de)壓力油P與A和B相通(tong)，且與T相連。這(zhe)種設計使得(de)系(xi)統從關到開的系(xi)統響應過渡很平滑。

OBE集成放大器(qi)

帶集成放大(da)(da)器(qi)OBE的(de)閥不(bu)需要獨立的(de)放大(da)(da)電(dian)路(lu)板。典型的(de)，對(dui)于一個好(hao)閥，你(ni)不(bu)需要調節(jie)集成放大(da)(da)器(qi)。對(dui)于運動控制，閥芯位置反饋是必須的(de)-集成放大(da)(da)器(qi)利用反饋，提(ti)供指(zhi)令信號所(suo)需的(de)精確流量。

不同性能的閥

閥的(de)制(zhi)造商提供不同(tong)性能的(de)閥。舉(ju)個例(li)子(zi)，BOSCH的(de)4WREE比(bi)4WRPEH便(bian)宜(yi)(yi)且響應(ying)更(geng)(geng)慢。如樣本上所示，便(bian)宜(yi)(yi)些的(de)閥其電磁鐵更(geng)(geng)小(xiao)，頻寬(kuan)更(geng)(geng)低，響應(ying)更(geng)(geng)慢，線性略差，所有這些都使(shi)得控(kong)制(zhi)變得困難。

而且，便(bian)宜些的(de)(de)(de)閥(fa)在(zai)節(jie)流(liu)邊(bian)用更高的(de)(de)(de)壓(ya)差(cha)(cha)作(zuo)為流(liu)量(liang)的(de)(de)(de)限定，也就(jiu)(jiu)是指P口與(yu)A、B口的(de)(de)(de)壓(ya)差(cha)(cha)，A、B口與(yu)T口的(de)(de)(de)壓(ya)差(cha)(cha)。這(zhe)是因為閥(fa)體里(li)面(mian)的(de)(de)(de)伯努利力(li)比(bi)電磁(ci)鐵力(li)更大，閥(fa)趨(qu)向于關閉，破(po)壞了(le)控(kong)制(zhi)環。這(zhe)與(yu)很多(duo)人的(de)(de)(de)直覺相(xiang)反。除非你能夠意(yi)識(shi)到這(zhe)一點(dian)，困惑自然就(jiu)(jiu)沒有了(le)。

頭疼的(de)權衡

如果選擇了(le)一種(zhong)低性(xing)能正(zheng)遮蓋閥(fa)芯(xin)（閥(fa)響應時有死區），且是非線性(xing)閥(fa)芯(xin)的閥(fa)，其(qi)伯努利(li)力(li)就會導致(zhi)很多問題。

然(ran)而，如(ru)果客服(fu)了(le)這(zhe)些問題(ti)就可以節(jie)省成本，特別是對(dui)于OEM用戶(hu)來說。諸如(ru)這(zhe)樣的(de)應(ying)用-當你需要經過(guo)一次艱苦繁雜的(de)設置以及(ji)精(jing)密(mi)的(de)調(diao)節(jie)過(guo)程，之后就可以應(ying)用于批量(liang)，這(zhe)種情況就值得去(qu)做-優化設定一(yi)個并沒那么(me)好的閥。相反，如果量不大，或(huo)者(zhe)只是一次(ci)性(xing)的應用(yong)，則就應該考(kao)慮(lv)用(yong)一個更高(gao)品質的閥。

控制閥的技術發(fa)展水平

想要(yao)對不同制造商的(de)(de)(de)閥進行精確的(de)(de)(de)對比(bi)是比(bi)較難的(de)(de)(de)，因為(wei)閥本(ben)身的(de)(de)(de)說明就有(you)很多不同。然而，對于(yu)大多數需要(yao)快(kuai)速(su)的(de)(de)(de)動態響(xiang)應(ying)和精密(mi)的(de)(de)(de)運動控制（0.001 inch或更少）應(ying)用來(lai)說，一個在-3dB頻率響(xiang)應(ying)（5%幅值）具有(you)100Hz或更高，階躍響(xiang)應(ying)10ms或更少的(de)(de)(de)閥是很不錯的(de)(de)(de)。

一些最新出品的閥(fa)性(xing)能有了很(hen)大(da)提(ti)高，如某款NG6產(chan)品，流量40~60lpm，上述同(tong)樣的條件頻寬達到400Hz，階躍響應5ms。

Delta測試了不(bu)同制造(zao)商的不(bu)同的閥，因(yin)此(ci)積累了相當多的技術(shu)數據和曲線，可(ke)以很方便的給客戶提供專業的建議。

Atos SpA—兩(liang)種閥DLHZO-TEB和(he)DLKZOR-TEB。單級閥，尺寸有NG6和(he)NG10。訂(ding)貨號Part number中(zhong)的(de)(de)字母L代(dai)表閥套，其可(ke)以(yi)提供(gong)更(geng)精密的(de)(de)控制和(he)更(geng)快速的(de)(de)響應。

DPZO-LEB是兩級閥(fa)，尺寸從NG10到(dao)NG35。EB表明其是基本的積分(fen)數字驅動器(qi)。

ATOS有一種漸進(jin)式閥(fa)芯(xin)（progressive-spool）的(de)閥(fa)，在零位附近(jin)表現也非常好。

BoschRexroth—4WRREH閥只有(you)NG6規格。其響(xiang)應(ying)快速，階躍響(xiang)應(ying)約5ms。4WRPEH具(ju)有(you)NG6和NG10兩種規格。NG6響(xiang)應(ying)不(bu)如(ru)4WRREH，但也是相當的好。

4WRVE規(gui)格從NG10到(dao)NG35。其比4WRLE具有更高的性能(neng)。4WRLE規(gui)格也(ye)從NG10到(dao)NG35。

Eaton— 可提供NG6和(he)NG10的高頻響控(kong)制閥：KBS-03和(he)KBS-05。

Moog— D661具有很(hen)高(gao)的(de)響應，D681至D685系列可提供更大的(de)流量。可提供符合ISO4401規格(ge)05至10。D633/634和D636/637也(ye)有很(hen)好的(de)測試效果。

Moog的(de)79系列閥具有極(ji)高的(de)響應，即使在大流量的(de)場(chang)合。

Parker Hannifin—DFPlus音圈閥具有(you)很高的響應。D1FP和(he)D3FP分別對應NG6和(he)NG10。D1FH性能(neng)不如D1FP，但性能(neng)同樣很好。

ALA 工業(ye) (Yuken Kogyo)—Yuken的(de)(de)LSVG-01-EH和LSVG-03-EH帶集(ji)成放(fang)大(da)器，響應快，輸出線性，但是(shi)D03和D05系列閥(fa)(fa)的(de)(de)限制輸出流量只有60L/min。YUKEN也提供(gong)同(tong)樣高(gao)頻的(de)(de)閥(fa)(fa)D05閥(fa)(fa)SE1024，流量可(ke)達130L/min。YUKEN甚至(zhi)提供(gong)更(geng)快速響應的(de)(de)不(bu)帶集(ji)成放(fang)大(da)器的(de)(de)閥(fa)(fa)，其允許更(geng)高(gao)的(de)(de)電壓輸入。

結論

設(she)計一個滿足你的(de)(de)(de)應用需求的(de)(de)(de)液(ye)壓運(yun)動控制系統需要多方(fang)面的(de)(de)(de)考(kao)慮。選擇一個合適的(de)(de)(de)閥(fa)是必須的(de)(de)(de)，也期望(wang)通過(guo)上述的(de)(de)(de)羅列(lie)對你經(jing)驗的(de)(de)(de)提升有(you)更好的(de)(de)(de)幫助。

其它的(de)一些重要的(de)因素包括選擇(ze)合適(shi)(shi)的(de)位(wei)置、壓力(li)或者力(li)傳感器；閥盡可能的(de)靠(kao)近油缸即控(kong)制(zhi)器只控(kong)制(zhi)油缸（無油液或者軟管的(de)膨脹或壓縮(suo)）；選擇(ze)合適(shi)(shi)的(de)運動控(kong)制(zhi)器等等。