D633系列直动伺服比例控制阀

D633系列直动伺服比例控制阀

D633系列直动伺服比例控制阀是由穆格公司按照欧共体(EC)标准要求的电磁兼容性( EMC)进行生产制作。D633伺服控制阀现在广泛应用于压铸机械、冶金设备、重工业设备、造纸业和木材加工业及其他产业。

1．D633系列直动伺服比例控制阀的原理

D633系列直动伺服控制阀原理图如图60所示，主要由带放大器和电阻零位调节的集成电路板(Integrated electronics)、线性位置传感器(Position transducer)、电阻调零螺帽(Null adjust cover plug)、信号线插头(Valve connector)、阀心(Spool)、阀腔(Bushing)、线性力马达(Linear forcemotor)、对中弹簧(Centeringspring)等组成。

D633系列阀按照节流阀原理进行流量控制，三位四通O形中位机能，当力矩马达旋转时，通过类似外六角的传动杆将力矩传递到阀心，阀心与检测连杆固联在一起，通过连杆在螺纹中转动，带动阀心动作，连杆的另一头与线性传感器连接，复位对中弹簧始终给一个与力矩马达力方向相反的力，利用胡克定律和力矩的力平衡关系实现阀心正负两个方向任意位置的设定。D633系列阀适用于电液位置、速度、压力和受力控制系统。

线性力马达(Linear forcemotor)实际上是个力矩马达，只是实现的动作为线性动作，因而在此处也可称为力马达。力马达是一个永久磁铁的电磁线圈驱动装置，这种马达能驱使阀心从它的初始中心位置正负两个方向动作，电磁线圈闭环控制的线性力马达(DDV)电磁铁是一种连续比例电磁铁，它的力矩大小成线性变化，从而能实现马达任意转动角度的调整功能，比例电磁阀心作线性动作是它的一个优点。

D633系列阀允许阀的直线动作控制（例如一个机械控制）没有附带的电气控制信号干扰。永久磁铁力马达的驱动具有高水平动力性能，永久磁铁提供所需要的磁力，没有向导控制油路要求，压力不受外力变化。直线马达所需要电流低于比例电磁阀所需要的电流，低的磁滞和低极限，接近液压系统零位时低电流消耗。直动马达有一个原始中位，在中位位置它可以实现正反方向动作，根据电流的大小正反力成比例变化。

线性位置传感器(Position transducer)带有灵敏的信号动态检测反馈装置。检测反馈装置是通过螺纹旋转带动线性位置传感器进行动作，从而实现检测和反馈信号的功能。与阀心位置相一致的电气信号是应用到集成电路板和产生对应调制脉宽( PWM)电流，从而驱动直线马达线圈，所得到的驱动力将驱使阀心动作。振荡器刺激位置传感器，产生一个与阀位置成比例的电信号。解调阀心位置的电信号与命令信号和得到阀的实际位置进行比较。比较的误差值将产生一个电流驱动马达线圈动作，直到阀心移动到命令信号所要求的位置，阀心的误差是逐渐减少到零。阀心位置与命令信号成比例。

集成电路板(lntegrated electronics)是一种信号输入、输出和处理装置，它包括阀心位置闭环检查信号的放大处理和驱动宽频脉冲调制解调器的电流调质处理，并将处理后的信号与命令信号进行对比，从而发信号给线性力马达驱动阀心达到所要求的位置，阀的集成电路技术是具有发展潜力的脉宽调制解调电流输出和提供24V直流电压的SMD新技术。带控制线圈和力马达阀心位置控制的磁力线圈是集成在一个闭环控制的集成电路板上。从而产生一个所希望达到的位置电信号宽频脉宽调整电流波，这个电流波直接驱动力马达运转。一个振荡器激活线圈位置传感器产生一个与阀心位置成比例的电信号。集成电路板具有低残余电波标准化的阀心位置监控信号，电动的零位调整装置，具有较低的电压供给，配有继电器、急停按钮，阀心返回到中位不用加载外力动作。

  高弹力和附加对中力（例如由于污染引起的流量阻力和摩擦力）必须在动力输出期间被克服。在中位复位时，对中弹簧弹力增加到直动马达上和提供格外的阀心复位驱动力，从而尽量减小污染敏感影响。在弹簧的中心位置，直动马达只需要很低电流保持。

比例电磁阀系统需要两个带更多卷缆柱具有同样作用的电磁线圈。一个用于单独使用，反抗弹簧力。万一电流低于电磁线圈要求的电流，这时弹力驱动阀心到底位而全开阀，这将导致无控制动作。

2．D633系列直动伺服比例控制阎的特性

液压系统曲线特性如图61～图65所示。

操作最高压力35MPa，回油口压力5MPa。温度范围：环境温度-20～60℃；液流温度-20～80℃。系统过滤器：高压过滤器（没有旁通，带有污染报警）位于向阀供压力油的主管路上，液压油的清洁度特别影响系统性能（包括阀心位置，高灵敏度）和伺服系统的动作（检测，压力，泄漏）；推荐清洁度等级为：正常生产β₁₀≥75(微粒直径最大10µm)，比较久的生产β₆≥75(微粒直径最大6µm)。振动：30g，3轴；保护级别：EN60524。IP65带交换连接器包好带油封交货。推荐流速：15～100mm/s；允许使用流速：5～400mm/s。流量控制（通过阀）通过A、B口，如果回油管路压力p_T＞5MPa时，Y口将使用，当应用3通时可关闭多余的A口或B口，阀心的轴线加工误差为1.5%～3%，或10%间隙也可。阀的流量计算：Q= Q_N√（Δp/Δp_N），P/A/B/T平均流速不小于30m/s。电压DC 24V，最小DC 19V，最大DC 32V。消耗电流，I_Amax=2A。所用的信号线，包括所有的外用传感器、接线箱、动力电等屏蔽线连接地。必须的发信器；EN55011，1998-1+A1，1999(等级：B)和抗干扰EN610006-2，1999。导线的最小界面大于0.75mm²。

3．D633系列直动伺服比例控制阎的自动控制技术

D633系列直动伺服比例控制阀的自动控制部分具备与机组在线控制程序SIMATICStep7对接功能，能通过编程和主缸的电磁位置检测器及伺服阀本身的集成电路板，对它进行闭环自动控制。D633具有电压和电流命令输入两种模式。

如图66所示，1/O插头有A、B、C、D、E、F、PE7个插脚，脚A供应DC24V，脚B零电压，脚C不用（备用），脚D输人命令信号4～20mA，脚E不用（备用），脚F反馈信号4～20mA，脚PE接地。

实际命令信号4～20mA输入，实际的阀心位置值能通过插脚F进行检测，这个检测信号能被用于监控和诊断的目的。当I₀=12mA时，阀心通过对中弹簧作用位于中心位置；I₀=20mA时，油路是P到A、B到T阀心全打开；I₀=4mA，油路是P到B、A到T阀心全打开；阀心位置的反馈输出信号4～20mA，当I_F=0mA时允许电缆检波通过，阀心的动作与( I_D-I_E)成比例。当P到A和B到T时100%阀全开，I_D-I_E=10mA(I_D=20mA)，对应的信号脚为脚D和E，从而得到希望的液流量。在12～20mA命令信号范围内，阀心的动作与(如12mA)成比例。

当P到B和A到T时100%阀全开，I_D-I_E=-10mA(I_D=4mA)，对应的信号脚为脚D和E，从而得到希望的液流量；在4～12mA命令信号范围内，阀心的动作与(如12mA)成比例。检测输出信号（实际阀心位置）的电路原理图如图67所示。

实际的检测值I_F电流回路（阀心的位置）配用6+PE电极连接器。为了故障检测，对交换连接器建议连接脚F，信号线路走控制柜。在4～20mA范围内实际阀心位置信号I_F是可靠的。100%阀开口P到A、B到T时，电流20mA, 100%阀开口P到B、A到T时，电流4mA。

4．总结

精密电液伺服控制系统多采用喷嘴挡板型伺服阀。伺服阀加工困难、电路结构复杂、检测信号误差大、比例特性和稳定性不高。

D633系列直动伺服比例控制阀为线性力马达直接驱动，动作稳定、刚性好。喷嘴挡板型伺服阀采用压差力驱动，靠挡板的变形改变压差，受到挡板材质和性能的影响，同时压差变化不可控制，从而影响驱动力，因此稳定性和刚性较差。

D633系列直动伺服比例控制阀的反馈通过线性传感器检测，通过刚性连接精准检测阀心的实际位置，检测时不受压力、流量等外界因素影响，检测信号真实可信。喷嘴挡板型伺服阀的是通过挡板的变形力、负载流量等反馈，反馈信号受压力、流量等外界因素干扰，使控制的稳定性大大降低。

D633系列直动伺服比例控制阀采用先进的集成控制技术，喷嘴挡板型伺服阀能使用这种技术。

D633系列直动伺服比例控制阀对阀心和阀体的加工精度要求不高，允许误差大，易于加工。喷嘴挡板型伺服阀的截流孔和挡板都要求精密加工，一般加工工艺难于满足要求。

前者阀体结构紧凑，阀体小巧，对油路块要求不高，油路原理清晰明了，后者刚好相反。

D633系列直动伺服比例控制阀线路连接简便，插头自带备用脚，更适宜现场实际使用，喷嘴挡板型伺服阀无连线备用，现场适应性差。

综上所述，D633系列直动伺服比例控制阀是更先进的电液伺服控制组件，值得推广应用。