电液伺服阀静态测试方法

1．静态试验装置工作原理

静态试验装置是对伺服阀进行检验的重要检测设备，用于检测伺服阀的压力增益、零偏、额定流量、滞环、线性度、对称度、重叠和内漏等重要性能指标。图1所示为伺服阀静态试验装置。

伺服阀是精密组件，对工作液的清洁度较为敏感，因此，除在液压源油泵出口处设置精密过滤器外，在伺服阀人口前的油路上也应设置一个过滤度不大于10µm的精密过滤器。不同型号伺服阀的额定工作压力可能不同，这可用溢流阀V5进行调节。启动液压源前，阀V1应该是打开的；液压源起动后，应将阀V1关闭，关闭后，供油压力将上升到额定供油压力。检验完后也应先打开阀V1，然后关闭液压源。

检测压力特性时，将阀V2、V3关闭，即把阀的两负载腔锁闭，开启阀V4，使阀回油窗口直接与供油系统的回油路接通，便可检测。将阀门开启，使阀负载腔1、2直接与液压缸两腔接通，将阀V3关闭，阀V4开启，便可检测空载流量特性。将阀V2、V4关闭，阀V3开启，这时伺服阀的内漏流进图示液压缸左腔，而液压缸右腔直接与供油系统的回油路接通，在此状态下，由液压缸运动检测出的流量就是伺服阀的内漏计量。

图1所示的试验装置用流量测试液压缸检测伺服阀流量。因为测试缸的活塞有效面积一定，伺服阀的流量等于活塞有效面积乘以活塞运动速度，而活塞运动速度可以用速度传感器检测。在测试缸上除设置用于检测阀流量的速度传感器外，还设置了一个位移传感器，此传感器与伺服阀、伺服放大器构成位置回路。因为活塞行程有限，当需记录一个完整的空载流量曲线时，首先应将上述位置回路置于闭环状态，然后将活塞置于液压缸一端某一适当位置。测试时，将位置闭环断开，信号发生器向伺服放大器发出幅值恒定的三角波信号，信号频率一般为0.05Hz左右。伺服阀在此三角波信号的驱动下，输出三角波形的流量，用X-Y记录仪便可记录下一个完整的空载流量曲线。位置回路的另一用途是：当位置回路处于闭环时，图1中毫安表指示的读数，基本上代表了阀的零偏。检测时三角波信号扫描频率不宜取得太大，否则将受检测设备动态特性影响，影响检测精度；扫描频率也不宜取得太小，太小了将增加检测时间，相应增加了测试缸的活塞行程，这是不希望的。兼顾上述因素，取0.05Hz作为扫描频率，实践证明是适宜的。美国POSI-FLATE蝶阀

用测试缸检测阀流量有以下优点：检测流量范围广，可以检测高压下的流量，能判断流量极性，使用寿命长，附带地可检测伺服阀零偏。

2．阀V2、V3、V4的选用

在检测过程中，阀V2、V3和V4将按检测项目频繁关闭和开启，把它们设计成动式是不适宜的。一般可以采用两种方案：一种方案是直接选用或设计电磁开关阅代替阀V2、V3和V4，电磁开关阀的通径要足够大，泄漏要很小，采用这种方案的缺点是管路较为复杂；另一种方案是设计一种型三位六通阀，用它实现阀V2、V3、V4功能，此三位六通阀的机能状态由J型电磁换向阀控制，三位六通阀如图2所示。当电磁换向阀的电磁铁2通电，三位六通阀左端通高压，右端通低压，三位六通阀左位机能起作用，液压缸左、右两腔分别与伺服阀的负载腔1和2短接，伺服阀回油窗口与供油系统的回油路相短接，在这种状态下，可以完成伺服阀空载流量特性曲线检测。

图1中的压力传感器、解析仪用于测试阀的压力特性。

电磁换向阀的电磁铁1通电，三位六通阀右端通高压，左端通低压，三位六通阀的右位机能起作用，这时伺服阀的回油窗口与液压缸的左腔短接，液压缸的右腔与供油系统的回油路相短接，在这种状态下，可以完成内漏检测。当电磁铁1、2均不通电，电磁换向闷的中位机能起作用，这时伺服阀的两负载窗口锁死，伺服阀的回油窗口与供油系统的回油路相短接，在这种状态下，可以完成伺服阀的压力特性检测。按图2方案设计，管路紧凑，操作方便。同样，在设计制造三位六通阀时，应注意其内部油路通径要足够大，内部泄漏要尽可能小。

3．流量测试缸

流量测试缸应能满足如下要求：在记录一个完整的控制流量曲线周期内，活塞不发生撞缸现象；液压缸内漏很小，只允许成滴，摩擦力很小；活塞和缸筒耐磨，使用寿命长。为满足要求，液压缸缸径D (cm)、活塞杆经d(cm)、活塞从液压缸一端运动到另一端的行程L(cm)、伺服阀的额定流量q(L/min)之间的关系可用式(1)表示。

式中三角波信号频率取0.05Hz。

式中；A为活塞面积，A=[π(D²-d²)]/4。

活塞杆不承受力，活塞杆径尽可能取小些，这对减小摩擦力有利。推荐三种常用的流量范围流量液压缸的有关尺寸，见下表。需检测流量更大的测试缸，可用上述关系式计算有关参量。

常用流量测试缸尺寸

4．位移和速度传感器

早期测试装置的位移传感器用变阻式线绕电位计或电感式位移传感器，速度传感器用感应同步器，目前大多采用光栅，既可以传感活塞位移，又可以传感活塞运动速度，检测精度也很高。

5．流量计

目前市场上出售德国制造的VS型高精度齿轮流量计，可以在高压下检测流量，能判别流量极性，测量精度高，可以替代图1中的流量液压缸。不过这种流量计价格昂贵，使用寿命也不及流量液压缸。VS型系列齿轮流量计有8种规格，见下表。有专门的测试仪与之配套，输出相应的模拟信号或数字信号。

VS型系列齿轮流量计