4WS2EE10-45型电位移反馈电液伺服阀的测试与调整

4WS2EE10-45型电位移反馈电液伺服阀的测试与调整

1. 4WS2EE10-45型电液伺服阀

4WS2EEl0-45电液伺服阀是德国力士乐公司的产品，属电气反馈喷嘴挡板式伺服阀，其结构如图12所示。它与同系列普通反馈杆机械反馈式喷嘴挡板阀比较，主要区别在于取消了主阀与先导阀之间的反馈杆，而代之以差动变压器电位移反馈装置。这种电液反馈电液伺服阀具有定位精度高、重复精度高、响应速度快、先导控制级维修更换方便等优点，不存在机械反馈式伺服阀反馈杆小球易磨损的通病，因而其可靠度和使用寿命大大提高。

2. 4WS2EE10-45型电液伺服阀测试方法

4WS2EE10-45这种新型电反馈类伺服阀的测试方法不同于普通机械反馈伺服阀的测试方法。测试机械位移反馈式伺服阀，只要用电液伺服阀静态测试仪给伺服阀线圈输入阀电流，即可按常规方法测试。而4WS2EE10-45伺服阀的结构特殊，其阀体本身只是处于开环状态，若直接给阀线圈输人阀电流，则伺服阀的输出无反馈信号，主阀心的工作不稳定，因而测试不出正常的结果。这就需要将伺服阀与其伺服放大器以及反馈通道当作一个整体去测试，即必须以与4WS2EE10-45配套的伺服放大器输入的0～10V电压信号来测试。某试验站电液伺服阀静态测试仪只能输出0～50mA的阀电流。为与被试伺服阀的放大器匹配，采用简捷的电流一电压转换法，在电液伺服阀静态测试仪输出端与地之间接一只2W、510Ω电阻，被试伺服阀的放大器输入信号取自该电阻两端压降，将电流信号转化为电压信号后即完成信号接口电压的匹配。测试装置连接示意图如图13所示。图13中虚线框内表示与4WS2EE10-45配套的综合伺服放大器，主要包括伺服放大及反馈两个环节。该综合伺服放大器需外接±(2228)V直流稳压电源才能工作，其内部设有±15V稳压器供放大器内电路工作。

被测试伺服阀的放大器将电压信号放大，然后通过电压电流转换给被试伺服阀线圈输入测试电流，同时伺服阀内部的差动变压器输出位移反馈电信号至该阀伺服放大器的反馈端子，与给定信号比较后一起控制主阀心的运动。

测试工作在该站电液伺服阀试验台上进行，液压测试系统原理如图14所示。主要对4WSZEE10-45伺服组件的箭态特性进行试验，绘制出空载流量特性曲线Q-I、压力特性曲线P-I和静耗流量特性曲线Q₀-I。

4WS2EE10-45电液伺服阀工作压力范围为1.0～31.5MPa，在7.0MPa阀压降时，名义流量为45L/min，单线圈额定工作电流为30mA。测试时用小流量测试系统。如图14所示，将该被试伺服阀通过专用过渡块安装于底座Z上，由于该伺服阀的油口除了P_P、P_R、P₁、P₂四个油口外，还多一个先导级的控制油供油口x，因此在设计专用过渡块时，将主油口PP通过一小孔与x口连通。根据该伺服阀名义流量的大小选用小泵B₁(型号为25SCY14-1B)供油，用FJQ-1静态测试液压缸测伺服阀流量，用电流伺服静态测试仪与函数记录仪测试并记录伺服阀静态特性曲线。测试静态特性所需的油路转换，由三位六通转换阀V₅实现。测试空载流量Q-i时，电磁铁YA₂通电，电流换向阀V₄处于左位，转换阀V₅也处于左位，伺服阀负载窗口1、2经流量液压缸FJQ-1连通。测试压力特性P-I时，电磁铁YA₁、YA₂均失电，电磁换向阀处于中位，转换阀V₅也处于中位，伺服阀负载窗口封闭，回油口通回油管。测试静耗流量特性Q₀-I时，电磁铁YA₁通电，电磁换向阀V₄处于右位，转换阀V₅也处于右位，伺服阀负载窗口被封闭，静耗流量进人流量液压缸FJQ-1。电流伺服阀静态测试仪上的转换开关操纵电磁铁，使转换阀进行测试工况转换，同时函数记录仪将静态测试仪所记录的电流、流量、压力信号绘制成特性曲线。在测试伺服阀的分辨率特性时，转换阀置于流量测试工况，用静态测试仪上的手控电流调节旋钮给伺服阀输入一定的电流信号，使静态液压缸FJQ-1停在某一位置，然后沿反方向微调手控电流电位器至记录笔记录的流量变化信号刚好反向为止，流量由增加到减小过程中有一小区段的流量值不变，记录笔显示使区段内电流变化大小可反映伺服阀分辨率的大小。

3. 4WS2EE10-45伺服阎测试中故障分析处理

(1)静态液压缸不能动作，伺服阀功能失灵的分析处理。首先调节伺服放大器上的颤振调节旋钮D_v(见图13)，以加大伺服阀颤振电压幅值反复调节，静态测试液压缸仍不动作，因此判断伺服阀本身出了故障。根据前面对该阀结构原理的分析可知，若伺服阀不能动作，则应重点检查先导控制级，测得阀线圈电阻为40Ω，无断路，因此判断先导级供油回路有问题。从图12可看出，在先导级的供油回路上有一小型精密过滤芯18，该过滤器可能因油脏而堵塞，致使两喷嘴3均不起喷流作用，挡板13始终处于中位，控制阀9也始终处中位，它与控制阀套11之间的开口度为零，因而伺服阀无流量输出，液压缸不动作。小心取出阀内过滤芯，置于超声波清洗机干净煤油槽中振荡冲0.5h，然后回装，再在试验台测试。液压缸有了动作，说明产生故障的原因确实是过滤芯堵塞。

(2)测试中出现的流量饱和现象的分析处理。测试中，用X-Y记录仪记录下图15所示的空载流量特性曲线Q-I（前）和压力特性曲线p-1(前)图。从Q-I图上可以看出，阀电流向正方向增大到一定值后流量不再增加，呈现一个较大的水平台阶，出现单边流量饱和现象。起初，怀疑控制阀心有阻滞现象，给伺服阀的测试电流上叠加颤振电流信号，但无济于事；反复输正、反两个方向的电流，也不能解决问题，最后把注意力集中到阀的调整上。因为从曲线Q-I图上不难看出，出现正向流量饱和现象时，阀的负向零偏较大，负方向流量较小，但无饱和现象，估计这种情况与零偏大有关。为了不影响伺服阀本身的特性，在该阀的伺服放大器上进行了零位调节。图16是将零位调至最佳状态后的伺服阀空载流量特性及压力特性曲线。由空载流量特性曲线可以看出，零偏调整后，正、负两方向的流量基本对称且有较好的线性，克服了单边流量饱和现象。

产生单边流量饱和现象的原因是：因电反馈电液伺服阀的零偏太大，控制阀心朝一个方向移动过程中，电位移反馈装置限制了控制阀心的过量位移，使伺服阀输出流量受到限制，从而出现饱和现象，反映在流量输出特性曲线上即出现一个平台。因此可以得出结论：通过调节电反馈电液伺服阀的零位偏置，尽量减少其零偏，可以消除单边流量饱和现象。

4. 4WS2EEl045伺服阀的调整

(1)压力增益的调整。压力增益的调整在该伺服阀先导控制级上进行。由图12可见，两喷嘴3的位置可以从外部调整。图12中，17是喷嘴调整螺钉，通过调整喷嘴的位置，可以改变喷嘴与挡板的节流空间，从而使控制腔8和10间的压降改变，使伺服阀负载压差电流性能曲线的线性发生变化，即改变了伺服阀的压力增益特性。本次测试所得伺服阀压力特性曲线(见图15)的斜率即反映压力增益指标大小，该曲线越陡，压力特性越好。

一般伺服阀出厂时生产厂家已将先导控制级调好并上了铅封，没有特殊情况，不要轻易再调。

(2)零偏的调整。零偏调整即调整伺服阀的零位偏置，可以在伺服阀的第二级——流量输出级上调整液压零位，也可以在伺服放大器上调整电气零位。

1)液压零偏调整。如图12所示，控制阀心9与控制阀套11等组成流量输出级。为了调整液压零位，可通过旋转阀盖左端内六角螺钉16，来改变控制阀套11的控制台肩相对于控制阀心9的位置。

2)电气零偏调整。电气零位调整在与该伺服阀配套的综合伺服放大器上进行。如图13中的虚线部分所示，调整该放大器的N_D旋钮，给伺服阀一个反向的电信号，刚好抵消伺服阍本身的零偏，使其回到中位。

为了尽量不改变伺服阀本身的特性，测试后的调整工作主要是在试验台上调节伺服放大器的零偏。具体步骤如下：如图14所示，让电液伺服阀的三位六通液动换向阀置于压力特性测试工况，观察伺服阀两工作口的压力p₁、p₂，当两块压力计指针指标一致，即△p=p₁-p₂=0时，表示零偏调到了最佳状态。此时伺服阀输出的负载压力P=△p=0。这样调节，观察直观、方便。