MK伺服閥的應(yīng)用與維修

孫海玲

（鞍鋼教育培訓(xùn)中心，遼寧 鞍山 114032）

帶鋼的寬度和厚度精度控制主要靠高響應(yīng)速度的液壓伺服系統(tǒng)來完成，而液壓伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度則靠性能優(yōu)良的伺服閥來保證。1780生產(chǎn)線的粗軋、精軋、卷取伺服系統(tǒng)都是選用MK型伺服閥。MK伺服閥具有技術(shù)先進(jìn)、性能良好、抗污染能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其價(jià)格極為昂貴。維修伺服閥難度大，不僅要有液壓方面的知識(shí)，還要有電子方面的知識(shí)。

一、MK伺服閥的組成和工作原理

MK伺服閥分為一級(jí)閥和二級(jí)閥。一級(jí)閥也稱為先導(dǎo)閥，可以作為單獨(dú)裝置使用。先導(dǎo)閥由力馬達(dá)、閥本體、傳感器三部分組成(圖1)。

當(dāng)電流通過磁感區(qū)中的移動(dòng)線圈時(shí)，一個(gè)與線圈電流和放電器磁通密度成比例的力將作用在移動(dòng)線圈上，該力將直接傳遞到閥本體部分中的閥塞上以便控制閥塞的運(yùn)行。直接與閥塞連接的移動(dòng)線圈將根據(jù)輸入電流的極性和大小來控制液壓油的方向和流量。在MK型閥上，閥塞和閥套設(shè)計(jì)成特殊結(jié)構(gòu)以便減少由于閥塞移動(dòng)而產(chǎn)生的液動(dòng)力，從而降低了力馬達(dá)上的負(fù)載。一對(duì)相對(duì)的彈簧位于閥塞端，用來將閥塞固定在機(jī)械零點(diǎn)，該零點(diǎn)由閥塞零點(diǎn)調(diào)整裝置確定。

傳感器部分是通過應(yīng)用渦流型應(yīng)變傳感器來探測(cè)出閥塞的位置。這樣獲得的應(yīng)變信號(hào)經(jīng)電反饋給操作放大器以便糾正和穩(wěn)定其特性曲線。該應(yīng)變信號(hào)的零點(diǎn)位置是由傳感器的零點(diǎn)調(diào)整裝置來確定的。在MK型閥上，力馬達(dá)和傳感器部分都是通過2片隔片來關(guān)斷液壓油以保持這些部分完全干燥。該結(jié)構(gòu)將確保閥在任何時(shí)候都能穩(wěn)定和可靠。

一級(jí)配置的MK型閥，流量較小，在大流量的情況下，MK型閥作為輔助閥與主閥一起應(yīng)用。這時(shí)一級(jí)直動(dòng)閥作為先導(dǎo)閥來控制下面的主閥運(yùn)動(dòng)，主閥運(yùn)動(dòng)由先導(dǎo)閥的流量信號(hào)來控制，主閥由閥本體和傳感器兩部分組成。主閥塞運(yùn)動(dòng)可以控制大流量。傳感器部分采用一個(gè)LVDT型探測(cè)器并探測(cè)出閥塞位置，實(shí)行電反饋。

二、MK伺服閥的控制

MK型閥的運(yùn)行需要1個(gè)伺服放大器(型號(hào)為MK-G)，控制電路圖見圖2。

MK-G型放大器有下列7個(gè)電路構(gòu)成：DC穩(wěn)定電源裝置、電源放大器電路裝置、伺服閥電路裝置、主閥電路裝置、加法電路裝置、檢測(cè)信號(hào)電路裝置、監(jiān)控電路裝置。

MK-G型放大器的特點(diǎn)如下。

1.通過對(duì)MK型閥力馬達(dá)控制采用電流反饋方式可以獲得高穩(wěn)定性和低波動(dòng)的輸出電流，同時(shí)也可以減少力馬達(dá)線圈溫度增高的故障。

2.用于MK型閥上的應(yīng)變探測(cè)儀的電路可以構(gòu)成高精度反饋控制系統(tǒng)。

3.內(nèi)部穩(wěn)定的直流電源允許利用工業(yè)交流電源作為外部供電電源。

4.通過前面板控制開關(guān)和數(shù)字儀表，內(nèi)部的檢驗(yàn)信號(hào)電路可以很方便地調(diào)整和檢驗(yàn)MK型閥。

5.用于傳感器DC信號(hào)(4～20mA)的(I/V轉(zhuǎn)換)電路對(duì)噪音有較低的敏感性。

6.監(jiān)控電路用于監(jiān)控意外情況，如DC電源的異常、伺服閥的力馬達(dá)線圈的電流過載、伺服閥和主閥的零點(diǎn)偏差、伺服閥不穩(wěn)定的振動(dòng)。

7.插入式終端塊及異常探測(cè)功能將更易調(diào)整和維護(hù)MK型伺服系統(tǒng)。

三、MK伺服閥的應(yīng)用

迄今為止，一般采用的噴嘴擋板式伺服閥存在很多需要改進(jìn)的缺點(diǎn)。如噴嘴或擋板的孔徑小，易堵塞，易造成動(dòng)作異常或造成使用壽命短；同時(shí)由于力矩馬達(dá)和油液增壓裝置存在的特性所致，反應(yīng)動(dòng)作受到限制。現(xiàn)在開發(fā)的MK閥，采用了直接以電磁力來驅(qū)動(dòng)控制閥塞機(jī)構(gòu)，因而使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，糾正了噴嘴擋板式閥的缺點(diǎn)。

MK閥在1780生產(chǎn)線的具體應(yīng)用見表1。

MK閥的閥塞位移的特點(diǎn)見表2。

四、MK閥的故障解決

1.振動(dòng)。

在采用正常閥塞公差時(shí)，閥塞趨于更平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)，操作條件的不同，在隨后不久將出現(xiàn)振動(dòng)。為在此情況下檢查一級(jí)MK閥，將輸入到Ps點(diǎn)液體壓力斷開并輸入方波(7～10Hz)，檢測(cè)P-FB輸出(閥塞位移輸出電壓)，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的振幅，直至P-FB輸出滿足表3數(shù)值；而同時(shí)檢查二級(jí)MK閥，在斷開C1和C2點(diǎn)后，向Ps點(diǎn)提供正常的操作壓力并輸入方波(7～10Hz)，檢測(cè)M-FB輸出(閥塞位移輸出電壓)直至M-FB輸出滿足表3數(shù)值。

表1

如果波形如圖3b邊所示是振蕩的，增加GAMPGAIN。但是，如果增益增加過大，閥塞位置控制精度將降低，應(yīng)降低MAIN GAIN，直至波形和圖3a所示完全一致為止。若振動(dòng)持久，降低PILOTGAIN。

2.零點(diǎn)的基本偏差。

對(duì)于一級(jí)MK閥如果閥套和閥塞邊部出現(xiàn)不對(duì)稱磨損或損壞，將增大零點(diǎn)偏差。在此情況下，應(yīng)更換新閥，因?yàn)樗荒鼙恍迯?fù)。對(duì)于二級(jí)MK閥，如果閥套和閥塞邊部出現(xiàn)不對(duì)稱磨損或已損壞，M-FB將產(chǎn)生較大偏差，且內(nèi)部泄漏將使管線的異常干擾和振動(dòng)增大。在此情況下，應(yīng)更換新閥，因?yàn)樗荒苄迯?fù)。

表2

表3

五、MK伺服閥的維修

當(dāng)伺服閥發(fā)生閥塞卡阻和特性不好時(shí)，特別是動(dòng)特性響應(yīng)非常慢時(shí)，伺服閥必須下機(jī)修復(fù)。伺服閥的動(dòng)特性可以通過定期做時(shí)閾分析來獲得。

首先對(duì)下機(jī)的伺服閥要進(jìn)行測(cè)試，包括閥體表面油污清理、線圈及傳感器阻值測(cè)試、先導(dǎo)閥及主閥靜特性測(cè)試。從伺服閥的靜特性曲線可以發(fā)現(xiàn)該閥的各種缺陷，比如先導(dǎo)閥和主閥的零點(diǎn)偏差等。最主要的是從內(nèi)泄曲線數(shù)值來判斷閥套和閥塞的磨損量，以便于決定是否更換閥套和閥塞，閥套和閥塞必須成對(duì)更換。

在電液伺服系統(tǒng)中，伺服閥將功率很小的電信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成液壓功率輸出。它的輸入量是電流，輸出量則是和輸入成正比的負(fù)載流量或負(fù)載電壓。由于閥的輸出流量(或壓力)是由閥塞的位移所引起的，因此，也可以將閥塞的位移作為輸出量。這就要求伺服閥的閥塞上的4條控制邊和閥套上的4條控制邊完全重合(零開口)。因此在對(duì)伺服閥拆卸、清洗和組裝時(shí)要非常小心謹(jǐn)慎，因?yàn)樗欧y的各部配合間隙都很小。一旦碰傷閥套和閥塞的楞邊，會(huì)使先導(dǎo)閥和主閥的內(nèi)泄增大，當(dāng)內(nèi)泄超過限值時(shí)，必須更換閥套和閥塞。

在組裝伺服閥時(shí)，所有螺栓緊固部位必須使用力矩扳手。密封圈要全部涂油脂，以防損壞。先導(dǎo)閥機(jī)械零點(diǎn)和電氣零點(diǎn)的調(diào)整非常重要，它將決定伺服閥的各項(xiàng)性能。做測(cè)試時(shí)要嚴(yán)格控制油溫，盡量接近工況溫度，因?yàn)橛蜏氐母淖儠?huì)使伺服閥的機(jī)械零點(diǎn)和電氣零點(diǎn)產(chǎn)生漂移，改變了伺服閥的使用性能。

針對(duì)MK伺服閥的維修，在建設(shè)1780生產(chǎn)線的同時(shí)也引進(jìn)了專門維修MK伺服閥的維修站，以完成伺服閥的修復(fù)和檢測(cè)任務(wù)。

[1]張利平.液壓閥原理、使用與維護(hù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]薛祖德.液壓傳動(dòng)[M].中國(guó)廣播電視大學(xué)出版社.

[3]數(shù)字化手冊(cè)編委會(huì).液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]李鄂名.實(shí)用液壓技術(shù)一本通[M].化學(xué)工業(yè)出版社.