MOOG伺服阀的原理及故障培训2

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1、MOOG伺服阀放大器MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004MOOG伺服阀放大器，MOOG伺服阀放大器，MOOG伺服阀放大器，伺服阀放大器简 介 MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004SVC系列伺服放大器为电液伺服阀的驱动、控制专用控制器。该系列放大器能对射流管伺服阀、喷档伺服阀及国外各种电液伺服阀进行高精度控制，通过采用各种液压设备和测量传感器构成对位置、速度、加速度、力等物理量进行控制的电液伺服系统，如：阀控油缸、阀控马达、阀控泵等。特 点 MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004稳定可靠全部采用进口低飘移、高稳定度的运算放大器，使控制系统能长期

2、、可靠、稳定地工作。灵活方便系统所需要调整的调零、输入增益反馈增益、放大增益、电流选择开关均设在仪器面板上。线路独特独特的功放电路设计，可适合各种电液伺服阀，并带有过流自动保护电路。电流输出直观采用数显电流表，流过阀线圈的电流明确，精度达到0.1mA。维修方便该控制器备有详细的电气原理图，并采用通用电气元件，具备一般电气知识的工程技术人员均可照图维修。原理框图 MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004各型号及性能参数 MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004SVC-型：为机箱式控制放大器，交流220V供电，输出电流可选择，并能直观地显示阀电流，不带颤振信号。性能参数

3、如下：供电电源 AC220V 50Hz 输出电源 DC15V +5V 增益 K1=1.4 K2=1 K3=115mA/V 输入阻抗 33k 输入指令 Vpp10V 反馈指令 Vpp10V 最大输出电流 Ip2 In 非线性失真 1% 外形尺寸 207mm181mm138mmSVC-II型： MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004为板卡式控制放大器，体积较小，可安装于电控柜内，24V直流电源供电，输出电流可选择，带颤振信号输出，能输出15V直流电给外部传感器供电。性能参数如下：供电电源 DC24V（Min 18V,Max 36V）,5W 输出电源 DC15V +5V 增益 K1=

4、1.4 K2=1K3=115mA/V 输入阻抗 33k 输入指令 Vpp10V 反馈指令 Vpp10V 颤振幅频 f=159Hz，Vp-p30%In 最大输出电流Ip1.5 In 非线性失真1% 外形尺寸 100mm113mm22mmSVC-III型：为输入、反馈指令用户任意配置，板卡式安装，体积较小，24V直流电源供电，输出电流根据客户定制，带颤振信号输出，能输出15V直流电给外部传感器供电。性能参数如下：供电电源 DC24V（Min 18V,Max 36V）,5W 输出电源 DC15V +5V 增益K1=1.52 K2=1 K3=12.4mA/V 输入阻抗 33k 输入指令 420mA或1

5、5V或10V 反馈指令 420mA或15V或10V 颤振幅频 f=200Hz，Vp-p30%In 最大输出电流Ip2 In 非线性失真1% 外形尺寸 100mm113mm22mmSVC-PI型： MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004为控制方式可选的控制器，具有比例（P）控制、积分（I）控制、比例积分（PI）控制。三通道输入，电压或电流输出通过设置拨码开关，24VDC供电，板卡式安装，输出电流可选，颤振幅值可调。性能参数如下：供电电源 24V（2228V）；75mA24V，200mA100mA负载下 输入1 Vpp95V，内置可调衰减器；开关可选55ms滤波器 输入2 4-20

6、mA或010V 反馈输入 4-20mA或010V 反馈增益 110 比例增益 120 积分时间 145/s 输出电流5mA100 mA，最大负载电阻：11V/I（Amp）-39 电压10V，最小负载100 颤振信号 频率200Hz，10%In 外形尺寸 100mm108mm45mm照片： MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004MOOG伺服阀放大器J761-001/J761-004MOOG伺服阀放大器，MOOG伺服阀放大器，MOOG伺服阀放大器， 电液伺服阀与伺服系统维修技

7、术电液伺服阀及伺服系统的维修工作主要是安装调试、维护检查、污染控制、故障诊断与排除、技术改进等。4.1 电液伺服阀与伺服系统维修概述 4.1.1 安装调试要求伺服阀安装座表面粗糙度值应小于Ra1.6，表面不平度不大于0.025mm。安装伺服阀时，应检查下列各项：安装面是否有污物？进出油口是否接好？“O”形圈是否完好？定位销孔是否正确？将伺服阀安装在连接板上时，连接螺钉用力均匀拧紧。接通电路前，注意检查接线柱，一切正常后进入极性检查。不允许用磁性材料制造安装座，伺服阀周围也不允许有明显的磁场干扰。在安装伺服阀前，不得随意拨动调零装置。伺服阀安装工作环境应保持清洁，安装面无污粒附着。清洁时应使用无

8、绒布或专用纸张。伺服阀正式安装前，管路要接入精密过滤器，用60 的工作油运行清洗1 h。伺服阀的冲洗板应在安装前拆下，并保存起来，以备将来维修时使用。液压管路不允许采用焊接式连接件，建议采用卡套式24度锥结构形式的连接件。进口油和回油口不要接错，特别当供油压力达到或超过20Mpa时。每个线圈的最大电流不要超过2倍额定电流。油箱应密封，并尽量选用不锈钢板材。油箱上应装有加油及空气过滤用滤清器。禁止使用麻线、胶粘剂和密封带作为密封材料。对于长期工作的液压系统，应选较大容量的滤油器。为了减小和消除伺服阀阀芯与阀套的间隙，防止滑阀卡死或堵塞，动圈式伺服阀使用中要在输入信号上叠加一个高频低幅值的颤振信号

9、，有些还要求泄油直接回油箱，以及必须垂直安装。双喷挡伺服阀要求先通油后给电信号。伺服阀若在使用中出现振荡现象，可通过改变管路的长度、连接板或液压执行器的安装形式消除。4.1.2 维护要求在条件许可的情况下，应定期检查工作液的污染度。在油箱中注入10%以上的新油液，即应换上冲洗板，启动油源，清洗24小时以上，然后更换或清洗滤油器，再卸下冲洗板，换上伺服阀。一般情况下，长时间经滤器连续使用的液压油往往比较干净。因此，在系统无渗漏的情况下应减少无谓的加油次数，避免再次污染系统。系统换油时，在注入新油前应彻底清洗油箱，换上冲洗板，通过510m的滤油器向油箱注入新油。启动油源，冲洗24小时以上，然后更换

10、或清洗滤器，完成管路、油箱的再次清洗。温度对伺服阀的影响主要表现在阀的零漂上，针对该问题，保持正常的工作油温很重要，即在油箱体积一定的情况下，保持冷却与加热系统正常。首先要经常监测油温，以便于确定开 启冷却或加热系统；其次，对冷却回油过滤滤芯要经常更换清洗，一旦堵塞造成回油不畅，就会使温升很快。油液尽量保持4050的范围内工作。伺服阀在使用过程中出现堵塞等故障现象，不具备专业知识及设备的使用者不得擅自分解伺服阀，用户可按说明书的规定更换滤器。如故障还无法排除，应返回生产单位进行修理、排障、调整。如条件许可，伺服阀需定期返回生产单位清洗、调整。使用条件好的油源，油质保持相对较好的，可以较长时间不

11、换油。切忌让铁磁物质长期与马达壳体相接触，防止马达跑磁，跑磁严重时伺服阀甚至不能工作，轻则影响伺服阀零位和输出。除非外部有机械调零装置，否则不要自己擅拆伺服阀去调零。因为伺服阀是精密液压元件，调试离不开实验台，离不开专用工装夹具。伺服阀本身带有保护滤器，更换滤器的方法最好接受厂方的指导。伺服阀的装卸，增加了一次油源受污染的机会，所以千万要注意干净，这是最重要的保养要求。当系统发生严重的故障时，应首先检查和排除电路和伺服阀以外的环节后，再检查伺服阀。4.1.3 污染度控制伺服阀的使用寿命和可靠性与工作液污染度密切相关。工作液不清洁轻则影响产品性能，缩短阀的寿命，重则使产品不能工作。因此，使用者对

12、系统工作液的污染度应予特别重视。1 系统冲洗新安装的液压系统管路或更换原有管路时，推荐按下列步骤进行清洗：在管路预装后进行拆卸、酸洗、磷化；然后在组装后进行管路的冲洗。 （1）相关设备的冲洗泵站、油箱、阀台(块)等设备在出厂前必须达到清洁度等级NASl638的5级或（ISO4406）1410。冲洗时，优先选用同品牌的基础油作为设备冲洗液，避免系统组装后不同品牌的液压油混合，因添加剂特性不同引起添加剂析出，造成过滤器的堵塞。（2）管道冲洗在现场配管施工和冲洗时，必须注意以下几点。1)对于管径小于50mm的管道，采用氩气保护焊(氩弧焊)，管径大于50mm的采用氩弧焊打底，电焊充填的方式，尽量减少管

13、道内部氧化物生成。2)为了确保冲洗效率，一般系统冲洗液采用VG15或VG22基础油，冲洗流量应满足冲洗时管道内介质流动为湍流(雷诺数为40008000)，冲洗油温50。3)冲洗时，应从系统回油口供油，从系统供油口回油，即与系统正常工作时液体流动方向相反。4)管道冲洗按照充水试压酸洗中和钝化油冲洗清洁压缩空气吹扫的步骤，水试压可以减少试压产生的冲洗油泄漏，同时避免用系统泵试压。冲洗后的清洁度应高于实际使用要求l2个等级。（3）冲洗调试伺服系统在设计时，必须设置回路冲洗板，用以取代伺服阀，进行回路功能试验和液压缸的回路冲洗。冲洗时，采用系统泵供油和系统用工作介质，利用回路或液压缸的测压点，监测回路

14、清洁度，每个回路必须达到清洁度等级NAS1638的5级，才允许安装伺服阀。冲洗时，不应装上伺服阀，可在安装伺服阀的安装座上装一冲洗板。如果系统本身允许的话，也可装一换向阀，这样工作管路和执行元件可被同时清洗。向油箱内注入清洗油（清洗油选低粘度的专用清洗油或同牌号的液压油），启动液压源，运转冲洗（最好系统各元件都能动作，以便清洗其中的污染物）。在冲洗工作中应轻轻敲击管子，特别是焊口和连接部位，这样能起到除去水锈和尘埃的效果。同时要定时检查过滤器，如发生堵塞，应及时更换滤芯，更换下来的纸滤芯、化纤滤芯、粉末冶金滤芯不得清洗后再用，其他材质的滤芯视情况而定。更换完毕后，再继续冲洗，直到油液污染度符合

15、要求，或看不到滤油器滤芯污染为止。排出清洗油，清洗油箱（建议用面粉团或胶泥粘去固定颗粒，不得用棉、麻、化纤织品擦洗），更换或清洗滤油器，再通过510m的滤油器向油箱注入新油。启动油源，再冲洗24小时，然后更换或清洗滤器，完成管路清洗。2 合理设置系统过滤装置合理设置过滤系统是液压伺服系统能够稳定、可靠运行的保证。根据不同的使用要求，系统一般要设置循环过滤、回油过滤、液压泵出口过滤、先导供油过滤等。循环过滤：为整个油箱提供不间断的循环过滤，一般采用1-3200以上的低压过滤器，循环泵的流量要保证每小时将整箱油循环过滤4次以上，过滤器的通流能力是循环泵流量的4倍。液压泵出口过滤：在每台泵组的出口安

16、装10200的无旁通高压过滤器，考虑到安全性和经济性，过滤精度不宜过高。先导供油过滤：伺服阀最精密的部分是先导控制级在先导控制油路中需安装1-3200的无旁通高压过滤器。回油过滤：在系统的回油路上的过滤器要求具有较大的通流能力和较小的背压，在整个液压伺服系统中，它的过滤精度等级要求最低，一般选用15-2575200的低压过滤器。另外，由于液压缸活塞杆经常暴露于恶劣的环境中工作，为了保护伺服阀，一般在液压缸与伺服阀之间加装1-3200的高压过滤器。在伺服阀进油口前必须配置公称过滤精度不低于10m的滤油器，而且是全流通的非旁路型滤油器。伺服阀内的过滤器是粗过滤器，是防止偶然“落网”的较大污染物进入

17、伺服阀而设的，因此切不可依赖内过滤器起主要防卫作用。过滤器的精度视伺服阀的类型而定，喷嘴挡板阀的绝对过滤精度要求510m（NAS1638的56级）。使用射流管电液伺服阀的液压系统油液推荐清洁度等级为：长寿命使用时应达到GB/T14039-2002中的15/12级（相当于美国NAS13638的6级）一般使用不低于GB/T14039-2002中的18/15级（相当于NAS1638的9级）。3 注意事项为了保证系统油液的清洁还需注意以下事项。在油箱上应设置空气过滤器(又称“呼吸器”)，可阻挡外界空气中的颗粒。其过滤精度为13 m，并装有可更换的干燥剂，用以吸收油箱内空气中的水蒸气。补充的新油清洁度往

18、往低于NAS1638的12级，若仅经过加油小车的一次过滤，很难达到系统要求NAS1638的5级的清洁度等级。为此，可设置一个旁路循环过滤装置，将新油经过2至3次循环过滤后，再添加至油箱。液压油中的水和氯化溶剂对金属元件的危害极大，应设置真空净化装置，定期对液压油进行真空净化。 4.2 电液伺服阀的维修这一节结合实例介绍常用伺服阀的维修技术。4.2.1 喷嘴挡板式电液伺服阀故障分析 1 电液伺服阀的故障模式喷嘴挡板式结构原理如图4-1所示，主要由电磁、液压两部分组成。电磁部分是永磁式力矩马达，由永久磁铁、导磁体、衔铁、控制线圈和弹簧管组成。液压部分是结构对称的二级液压放大器，前置级是双喷嘴挡板阀

19、，功率级是四通滑阀；滑阀通过反馈杆与衔铁挡板组件相连。电液伺服阀出现故障时，将导致系统无法正常工作，不能实现自动控制，甚至引起系统剧烈振荡，造成巨大的经济损失。电液伺服阀的一些常见的、典型故障原因及现象归纳于表4-1。 图4-1 喷嘴挡板式伺服阀原理图 表4-1 电液伺服阀的一些常见的、典型的故障原因及现象项目 故障模式 故障原因 现象 对EH系统影响 力 矩 马 达 线圈断线 零件加工粗糙，引线位置太紧凑 阀无动作，驱动电流I0。 系统不能正常工作 衔铁卡住或受到限位 工作气隙内有杂物 阀无动作、运动受到限制 系统不能正常工作或执行机构速度受限制。 反馈小球磨损或脱落 磨损 伺服阀滞环增大，

20、零区不稳定。 系统迟缓增大，系统不稳定。 磁钢磁性太强或太弱 主要是环境影响振动、流量太小 系统不稳定，执行机构反应慢。 反馈杆弯曲 疲劳或人为所致 阀不能正常工作 系统失效 喷 嘴 挡 板喷嘴或节流孔局部堵塞或全部堵塞 油液污染 伺服阀零偏改变或伺服阀无流量输出 系统零偏变化，系统频响大幅度下降，系统不稳定。 滤芯堵塞 油液污染 伺服阀流量减少，逐渐堵塞 引起系统频响有所下降，系统不稳定 滑 阀 放 大 器 刃边磨损 磨损 泄漏、流体噪声增大、零偏增大 系统承卸载比变化，油温升高，其他液压元件磨损加剧 径向阀芯磨损 磨损 泄漏逐渐增大、零偏增大、增益下降 系统承卸载比变化油温升高，其他液压元

21、件磨损加剧。 滑阀卡滞 污染、变形 滞环增大、卡死 系统频响降低，迟缓增大， 密封 件 密封件老化、密封件与工作介质不符 寿命已到、油液不适所致 阀不能正常工作内、外渗油、堵塞 伺服阀不能正常工作，阀门不能参与调节或使油质劣化 2 引起电液伺服阀故障的主要原因 现场调查显示伺服阀卡涩故障的占70，内泄漏量大的占20左右，由其它原因引起的零偏不稳的占5左右，从统计数字看，这些故障发生得比较频繁，经过现场调研分析及多次试验，发现造成伺服阀故障频繁的原因主要有以下三个方面：1）油质的劣化。伺服阀是一种很精密的元件，对油质污染颗粒度的要求很严，抗燃油污染颗粒度增加，极易造成伺服阀堵塞、卡涩，同时，形成

22、颗粒磨损，使阀芯的磨损加剧，内泄漏量增加；酸值升高，对伺服阀部件产生腐蚀作用，特别是对伺服阀阀芯及阀套锐边的腐蚀，这是使伺服阀内泄漏增加的主要原因。2）使用环境恶劣。伺服阀长期在高温下工作，对力矩马达的工作特性有严重影响，同时长期高温下工作加速了伺服阀的磨损及油质的劣化，形成恶性循环。3）控制信号有较强的高频干扰，致使伺服阀经常处于低幅值高频抖动，这样伺服阀的弹簧管将加速疲劳，刚度迅速降低，导致伺服阀振动，现正对此问题进行处理。4.2.2 MOOG D072伺服阀的检测与调试MOOG D072伺服阀常用于伺服系统，要求具有较高的可靠性及安全保护性。设备工作性能的好坏取决于液压伺服控制系统。1

23、伺服阀的参数及检测阀类别：双喷嘴挡板型 工作压力：14Mpa21MPa 流量：75Lmin225Lmin，允差 士10%工作电流：20mA 对称度：31.5MPamA 滞 环 ：4% 线性度：7.5% 零 偏：2 %内 泄：1.2lmin 测试油温 ：38士2 固定偏置电流：10mA(相当于线圈 AB端以正极性输入 10mA电流时的开口)。在线圈C、D端正极性输入10mA零偏置电流，这时若流量输出不为零，这说明该阀的零位已偏离了固定零偏置10mA的位置，需要重新进行调试。2 伺服阀的调试可调节喷嘴挡板的相对位置，使之产生一个固定的零偏置。也可调节阀芯阀套的相对位置，使之产生一定的偏置量。（1）

24、阀芯阀套零偏置的调节将修理完毕的伺服阀装上检测台，在标准阀压降(7MPa)及标准测试温度(38士2)下，用一可调节的直流稳压源正极性接入C、D线圈。将电流调至10mA观察流量输出是否为零，如不为零，则用专用工具左右调节力矩马达组件相对于阀体的轴向位置。调节时反馈杆将带动阀芯相对于阀套作轴向移动。当调节到流量输出为零时，则阀芯与阀套的固定零偏置已调好。此时我们可在A、B线圈上输入相应的自动电流作空载流量测试、压力增益测试、内泄漏测试。并通过所测得的曲线判断该阀的各项静态指标，若用户有特别的要求，则应作相应的动态测试，判断幅频宽、相频宽是否符合要求。（2）喷嘴挡板零偏置的调节在调好阀芯阀套无偏置的

25、情况下，调节喷嘴与档板的偏置量：在C、D线圈上正极性加入l0mA偏置电流，这时应有对应的流量输出。此时可用专用的工具压入A口侧喷嘴，在压入过程中流量输出值会逐渐减小，当为零时停止压入。若用户无专用的喷嘴压入工具，则可通过如下方法调节：先将阀调至“O”型中位机能，在A、B线圈正极性加入10mA电流。观察并记录此时阀的输出流量值，然后切断输入电流。将力矩马达解体调节档板组件相对于其安装母体的轴向位置，由于喷嘴固定于母体中，故调节档板的位置也就改了喷嘴与挡板闻的位置。调节时由B口朝A口方向调节，同时观察输出流量直到等于事先记录的流量时，则偏置量已调好。最后装配解体的力矩马达。检测时同样在线圈C、D端

26、正极性加入10mA电流，A、B端加入相应的自动电流即可进行检测。（3）两种零偏置调试方法的比较阀芯阀套固定零偏置：调节方法简单、可靠性高、易于掌握。喷嘴挡板固定零偏置：调节方法复杂、须专用工具、工装，调节时容易损坏喷嘴或挡板，且用户使用时容易发生喷嘴挡板小间隙侧堵塞的故障，使得该阀的可靠性及抗污染能力降低，再次修理时须将力矩马达解体并取出挡板进行冲洗，故这种方法不推荐使用。4.2.3 MOOGE760Y电液伺服阀的使用与维修MOOG E760Y系列电液伺服阀是一种高性能、双喷嘴、力反馈流量控制阀，它具有结构紧凑、工作性能稳定可靠、动态响应高、流量范围宽、体积小等优点。l 工作原理图4-2是MO

27、OG E760Y系列电液伺服阀的结构原理图，它有电磁部分和液压部分两者组成。在电磁部分中，衔铁与挡板连接在一起，由固定在阀座E的弹簧管支撑着。挡板插在两个喷嘴之间，形成两个可变节流口。反馈杆从挡板内部伸出，它的小球插在滑阀阀芯中间的小槽内。永久磁铁和导磁体形成一个固定磁场，当线圈中没有电流通过时，到磁体和衔铁间的四个气隙中的磁通都是口g，衔铁处于中间位置，此时液压油从供油腔P通过内部过滤器及两个固定的节流孔，然后流过喷嘴挡板形成的可变节流孔流回回油腔T。当有控制电流输入时，一组对角方向的气息中的磁通增加，而另一组方向的气息中的磁通减小，于是衔铁在此力的作用下克服弹簧管的弹性反作用力而偏转一角度

28、，并偏转到磁力所产生的力矩和弹性反作用力所产生的力矩平衡为止。同时挡板因衔铁的偏转而产生挠曲，它导致了两个喷嘴与挡板间的间隙的变化，一边的可变节流面积减少，另一边的可变节流面积增加，致使喷嘴腔产生压差，作用在滑阀阀芯的端面上，使阀芯向相应的方向移动一段距离，压力油就通过滑阀开口流向液压缸。当滑阀移动时，挡板反馈杆的球头跟着移动，在挡板组件上产生一个力矩，使衔铁向着相应方向偏转，并使挡板在两喷嘴问的偏移量减少，这就是反馈作用。反馈作用的结果是使滑阀两端的压差减少。当滑阀上的液压作用力和挡板球头因移动而产生的弹性反作用力达到平衡时，滑阀便不再移动，并保持在这一开口度上。换言之，阀芯的移动一直持续到

29、由于反馈杆弯曲产生的反馈力矩与控制电流产生的力矩相平衡为止，此时挡板基本上处于中位。 图4-2 MOGOE760Y结构原理图2 使用与维护MOOG E760Y系列电液伺服阀对液压系统有着较高的要求。伺服阀工作性能的稳定性很大程度上依赖于液压系统介质品质的高低。介质的颗粒清洁度要求不低于NAS6级。除在液压泵站泵的出口安装有名义过滤精度为3微米的过滤器外，在伺服阀的进口前还装有一个3微米的二级保护过滤器。根据使用与维护经验，该伺服阀在使用与维护上应注意以下几个方面：1)定期取样化验液压介质的颗粒污染度，并根据化验结果，制定出一个较合理的油品及滤芯更换周期， 以保证介质的颗粒污染度不低于NAS6级

30、。2)液压系统泵站的油箱温度不能过高，应控制在500C以下。3)在环境湿度较高的地方使用该阀时，应在油箱上安装可除湿的呼吸器， 以保证介质的含水量不超过60PPM。4)在更换液压系统其它元件时(如密封、阀件)。必须保证操作时的清洁卫生， 以防对液压系统造成污染。5)更换下来的伺服阀，一般情况下经过修理便可再次使用，但最好送专业厂家检修为宜，以确保伺服阀的性能可靠。6)伺服阀在发生故障前， 往往可根据许多途径判断出它的工作状态，为此，预见性的更换较之被动更换，更能保证整个系统的工作稳定性。4.2.4 MOOG30伺服阀流量单边输出故障分析M00G30系列伺服阀是一种双喷嘴挡板式力反馈伺服阀，适用

31、于小流量的精密控制系统。M00G30系列伺服阀的工作压力可达2l MPa，流量可达0.45 Lmin-5.0 Lmin不等。在此针对额定流量为3.7 Lmin、输入电流为-10 mA+l0mA的伺服阀出现的流量单边输出故障进行分析。压差为恒定值Pc=0.05 MPa(正常值Pc=0.40.5 MPa)；输入010 mA电流量，左、右喷嘴前压力同时开始降低，-10 mA电流时左、右喷嘴前最大压差Pc=0.55 MPa。 图4-3 M00G30伺服阀原理图2 故障现象 M00G30系列伺服阀曾经出现过流量单边输出故障，具体表现为：当伺服阀控制执行机构运动时，不论给伺服阀加上正向或反向电流，执行机构

32、都向同一方向运动，直至活塞碰缸。将伺服阀装在试验台进行空载性能测试，出现下列异常现象：1)该伺服阀喷嘴前压力Pc1、Pc2均与供油压力Ps基本相同，而正常值应为供油压力的一半左右。2)阀的内泄漏量小于82 mLmin，而正常值应为小于等于350 mLmin。3)从空载流量曲线上看，-10 mA时流量为-3.96L/min，0 mA时流量为-0.42l/min，+10 mA时流量为-0.242 Lmin，流量负向单边输出。4)检测两喷嘴前压力差Pc与输入电流之间的对应关系：输入0+10 mA电流时，压力不变，压差为恒定值Pc=0.05 MPa(正常值Pc=0.40.5 MPa)；输入0-10 m

33、A电流量，左、右喷嘴前压力同时开始降低，-10mA电流时左、右喷嘴前最大压差Pc=0.55 MPa。3 故障分析M00G30系列伺服阀是以力矩马达、双喷嘴挡板阀作为前置放大级，滑阀作为功率放大级的两级流量控制伺服阀。其中前置放大级的双喷嘴挡板阀是一个对称结构，如图4-3所示。高压油Ps经过阀内过滤器分流到两个固定节流孔R1、R2，再分别流过两喷嘴挡板之间间隙形成的可变节流R3、R4，最后汇总经过回油阻尼孔R 回到油箱。简化的工作原理图见图4-4。R1、R2、R3、R4组成两路对称的桥路，桥路中间点压力Pc1、Pc2为左、右两喷嘴前的压力，其压差推动滑阀运动。图4-4 伺服阀简化工作原理图在伺服

34、阀初调时，操作者通过改变R3、R4的液阻，即调整喷嘴与两个挡板之间的间隙，使R1X R3= R2 X R4，此时Pc1= Pc2，滑阀处于中立位置。当输入某一控制电流时，力矩马达电磁力矩的作用使挡板产生位移，液阻R3、R4发生反向变化，桥路失去平衡，即Pc1Pc2，形成前置级压差Pc。在Pc的作用下，滑阀产生位移，通过反馈杆反力矩作用，使桥路到达新的平衡位置，伺服阀输出相应的流量。伺服阀的输出流量与阀芯位移成正比，阀芯位移与输人电流成正比，伺服阀的输出流量与输人电流之间建立了一一对应的关系。从故障现象上看，无信号输人时，伺服阀的前置放大级压力Pc1、Pc2增大且近似相等，与供油压力Ps接近，说

35、明两侧的喷嘴挡板之间基本没有间隙，液阻R3、R4趋于无穷大，流量q3、q4接近为零，阀的内泄漏量小于82 mLmin也证明了这一点。从空载流量曲线上看，当伺服阀输入正向电流时，前置放大级压力Pc1、Pc2不变，阀芯位置不变，没有流量输出。而当伺服阀输人负向电流量，前置放大级压力Pc1、Pc2发生变化，产生压差Pc，伺服阀有负向流量输出，说明伺服阀的挡板在电磁力矩的作用下能向右侧移动，却不能向左侧移动。当挡板向右侧移动后左侧产生间隙，使前置放大级压力Pc1下降，压差推动阀芯向左侧移动，伺服阀产生负向流量输出。可以判断该伺服阀的故障为前置级堵塞，且堵塞处为右侧喷嘴与挡板间，左侧喷嘴与挡板靠死。将该

36、伺服阀解体检查，在右喷嘴口发现条状堵塞物。取出堵塞物，在工具显微镜下观察，条状堵塞物形态为月牙形，尺寸为1.4970.3920.22 mm，材质为橡胶。当伺服阀输入正向电流时，电磁力矩使挡板向左侧喷嘴偏转，由于喷嘴与挡板已经接触，故堵塞状态无改善，前置放大级压力无压差，阀芯无位移，伺服阀无输出流量。当伺服阀输人负向电流时，电磁力矩使挡板向右侧喷嘴偏转，由于堵塞物为弹性体，故挡板有位移，左侧喷嘴与挡板间堵塞状态改善，前置放大级有压差，阀芯有位移，伺服阀有流量输出。所以说是右侧喷嘴挡板间隙被堵塞物堵塞造成了伺服阀流量负向单边输出的异常。4 改进措施伺服阀前置放大级的压力油必须经过伺服阀内部l0m的

37、过滤器才能到达喷嘴。经过检查，过滤器并未失效。可以肯定，如此大的橡胶堵塞物是无法通过过滤器进人喷嘴的。仔细检查过滤器到喷嘴之间的所有密封件，在右端盖的密封圈上发现了与条状堵塞物形态相似、尺寸相似的凹形缺陷。经实物拼合，确认条状堵塞物即为右端盖密封圈上的脱落物。经对该伺服阀端盖与阀体安装实际尺寸计算和作图分析，确定该伺服阀端盖密封圈挤伤、脱落的原因是(见图4-5)：阀体端面图 端盖剖面图图4-5 伺服阀端盖与阀体安装图1)该伺服阀的端盖为非对称性结构，密封圈的中心距上下螺钉安装孔的距离分别为6.9 mm和7.0 mm(见图中括号内尺寸)，但没有识别标志，在实际装配中很难辨别方向。2)操作者在装配

38、端盖时将偏心方向装反，使端盖密封圈槽内径尺寸l1.7 mm与阀体喷嘴安装孔3.2 mm边缘产生干涉(见图中尺寸)，在端盖与阀体界面形成尺寸约为1.50.15 mm月牙形通道。当端盖与壳体之间通过螺钉联接紧固后，端盖密封圈受到压缩变形，变形后的密封圈内圈覆盖在月牙形通道上的部分实体被挤入通道形成压痕。3)喷嘴安装孔3.2 mm孔口在图纸上有R0.1要求，但在加工过程中未加以控制，以至最后的零件孔口为锐边。 4)由于伺服阀在调试及各项工艺试验中工作压力需反复在021MPa之间变化，密封圈月牙形的实体压痕因被喷嘴安装孔的孔口锐边剪切变为挤伤；在工作中该实体最终产生脱落，进入到喷嘴孔内形成堵塞物。针对

39、上述故障产生的原因，提出以下改进措施：1)将壳体端面喷嘴安装由3.2 mm改为3.1 mm，并将孔口倒圆角R0.2。2)将端盖密封周槽内径尺寸由l1.7mm改为12.1 mm，且将槽口锐边倒圆角R0.2，经计算端盖与阀体装配时密封圈槽内孔12.1 mm离开壳体喷嘴安装孔3.1 mm边缘的最小距离为0.1mm。3)将密封圈规格由+12.5 X I.5改为12.9 X1.3，将端盖密封圈槽深尺寸由1.1 mm改为1mm。4)在端盖尺寸6.9 mm一侧写标记，便于端盖装配时识别方向。经过改进，该系列伺服阀杜绝了密封圈损坏堵塞嘴故障的发生。4.2.5 力反馈式两级电液伺服阀一种故障的分析与处理某伺服阀

40、不仅在同一个伺服阀上出现了两种故障，而且出现的故障也非常特别，很难做出判断。通过进行反复试验、解体分析才确定了故障部位，经仔细修复、调整、试验，最终将伺服阀修复好。1 故障现象与诊断（1）故障判断当计算机给出控制指令后，该伺服阀能够控制马达斜盘摆动，但与正常情况相比，摆动速度十分缓慢。若给定100指令信号，正常伺服阀控斜盘摆动到位时间小于0.5s，而该伺服阀却需3s多。若给定30指令信号，斜盘基本不动作。设备出现这种现象可以断定是伺服阀有问题。在试验台上对该伺服阀进行测试，测试前对伺服阀进行冲洗。根据额定参数按照国标，组建伺服阀测试油路(压力传感器量程010 MPa；流量传感器为齿轮式，量程4

41、-80 Lmin)。对该伺服阀进行静态性能测试，试验结果是不论控制信号如何变化(监控伺服阀电流是正常的)，伺服阀的压力增益特性和空载流量特性均是一条偏向最大值的水平直线。（2）伺服阀拆解与故障确定通过伺服阀静态试验结果很难判断出伺服阀的故障，因此需要进行拆解。卸掉伺服阀力矩马达的外壳，发现衔铁向一侧偏至最大。给线圈一个三角波交变电流，仔细观察衔铁的运动情况(此时未通液压油)，发现它没有比例变化现象，用万用表检测线圈电流，变化规律正常。断电后测量伺服阀线圈电阻，检查接线也没有任何问题。由此可以断定是力矩马达部分出现故障。经仔细观察，发现力矩马达衔铁两端上翘，中间下凹，如图4-6中衔铁虚线所示。变

42、形最大处有0.5mm变形造成了衔铁与上下磁钢气隙不均匀。衔铁受到不平衡磁力矩的作用产生转动，而且该不平衡力矩大于控制信号产生的可变力矩。这就是该伺服阀压力增益和空载流量试验时为一个常数的根本原因。该伺服阀还有一个故障，解体时发现力反馈杆端部与滑阀接触的宝石球面轴承破损。该电液伺服阀的小球具有独特之处，选用了人工红宝石轴承（直径为1.5mm），通常很难分析小球磨损对伺服阀性能的影响，从控制角度来看，小球磨损后相当于在伺服阀力反馈回路中加入了一个非线性环节。当小球磨损严重时必然引起伺服阀静动态性能的变化，在静态特性上表瑰为空载流量增益突跳，在动态特性上表现为不稳定。 图4-6 伺服阀力矩马达和喷嘴

43、挡板部分结构2 故障排除1)衔铁变形的修复。用人工方式调直衔铁，在测量平板上选用等高块规垫起衔铁，用百分表量取衔铁上的几个点(不少于5个)，调整衔铁使误差小于0.02 mm。2)更换人工红宝石轴承。由于阀芯定位槽与小球之间有0.0050.01mm的过盈，所以在选配人工红宝石轴承时，关键在于测量阀芯定位槽1.5mm尺寸的精确性上。因为1.5mm的尺寸太小，而且还要保证小球与定位槽之间的过盈量精确控制在0.0050.01mm之间。要有丰富检测经验的人员使用0级块规进行定位槽尺寸的精确测量，再根据测量确定的最终尺寸定做人工红宝石轴承，只有这样才能保证维修后的电液伺服阀正常工作。3 装配与调试（1)力

44、矩马达气隙的调试该伺服阀线圈的额定电流为7.5 mA，用低频信号发生器输出三角波，周期选30 s，通过直流伺服放大器输出10 mA电流，调节下磁钢螺钉与衔铁最大偏转位置保持10m的间隙。再调节上磁钢，调节位置与下磁钢相同。（2)力矩马达与滑阀的装配装配的关键是小球与定位槽之间的准确安装。由于人工红宝石只有0.7 mm厚，位置略有偏差将会破坏。在安装力矩马达之前先将滑阀调零挡块和滑阀阀套端部的堵头卸下，使得人工能自由移动阀芯，当阀芯上的定位槽居中时用50100N的力将小球压入定位槽，人工移动阀芯，观察阀芯与衔铁的运动关系是否正确，确认无误再安装其他部件。（3)调试电液伺服阀喷嘴与挡板间隙电液伺服

45、阀喷嘴与挡板间隙是直接影响静动态性能的重要尺寸。理想的喷嘴与挡板间隙是喷嘴直径的13左右。因此必须通过试验台调试才能完成。按照电液伺服阀空载流量测试回路，用周期为30s的三角波，调整左右喷嘴与挡板之间的位置，使伺服阀在额定阀压降下通过的流量大于或等于45 mLmin(额定流量)，并尽量保证伺服阀正反向流量最大值接近。调试合格后，锁紧喷嘴调整螺母，再反复观察伺服阀的正反向流量，若无变化，伺服阀喷嘴挡板间隙调整完毕。4 试验对维修调整好的伺服阀进行全性能测试，包括空载流量、负载流量、压力增益和泄漏特性4个静态试验和伺服阀频宽测试动态试验，当试验结果完全满足伺服阀出厂指标时，说明伺服阀维修合格，否则

46、重新检查、分折、调整、试验。4.3 电液伺服系统的维修 电液伺服系统涉及及、电、液、仪等多方面的因素与多种专业技术，技术要求高，其使用维修工作具有精确性、复杂性、综合性的特点。在此，通过典型实例介绍现场电液伺服系统维修方法。4.3.1 液压AGC的故障判断与排除液压AGC(Automatic Gauge Control，AGC)自动厚度控制装置，是现代板带轧机的关键系统，是大型复杂、负载力很大、扰动因素多、扰动关系复杂、控制精度和响应速度很高的设备，是采用高精度仪表并且由大中型工业控制计算机系统控制的电液伺服系统。其功能是不管板厚偏差的各种扰动因素如何变化，都能自动调节轧机的工作辊间隙，从而使

47、出口板厚恒定，保证产品的目标厚度、同板差、异板差达到性能指标要求。所以，液压AGC一旦发生故障，轻则使所轧制钢板成为次品、废品，重则将会使整个工厂停产，造成巨大损失。1 故障分析与排除某液压AGC系统自投入使用以来，运行基本正常。但运行中也出现过多次故障。不管是电气故障，还是液压故障，最后总是表现在液压系统上。有时单从液压方面来判断问题是很困难的，但由于AGC有电液集成度高的优点，几乎每个液压元件的工作状态，都可以在HMI(可控画面)上显示出来，所以利用HMI上数据或状态的变化来判断液压故障是一种行之有效的办法。1伺服阀卡滞在HMI上对AGC的控制有三种显示状态：泄油，工作，复位。泄油就是将A

48、GC油缸工作腔中的油液，通过快泄阀泄回油箱。工作状态下，各个液压元件都做好工作准备。复位就是给定伺服阀一个信号，使AGC油缸充人标定状态下的油液。在轧机工作过程中，发现AGC系统工作不稳定，不能控制钢板轧制厚度。检查时发现，当操作台上处于工作状态时，轧机操作侧的AGC油缸就充人油液，油液充入量与复位状态下相同。开始怀疑控制信号有问题，但经过更换伺服阀的放大板，故障现象依然存在。于是分析，既然油缸要进油，那伺服阀一定处于开启状态，极有可能是阀芯卡在某一位置，而进入油缸的油液量与复位状态下相同，是由于AGC油缸的位移传感器反馈信号在起作用，使快泄阀频繁泄油。既如此，液压系统一定会有大量热量产生。经

49、检查管道，果然发现回油管发烫。于是确定该伺服阀的阀芯有卡滞现象，后送厂家检修，结果是伺服阀的喷嘴与挡板之间有杂物，导致阀的工作状态不可控制。2伺服阀漏油有一次在未给伺服阀控制信号时，HMI显示轧机操作侧的伺服阀总是有一个微小的开口度，并且开口度在不停地变化。但其控制的AGC油缸内的油柱高度并无变化，也不影响轧机的正常工作。开始怀疑有干扰信号存在，但经过电气技术人员的检查，排除了这种可能性。检查液压管道，也无异常发热现象。于是分析，伺服阀有开口度，说明有油液通过，但油液却没有进入油缸，会不会存在泄漏?打开伺服阀组的保护箱，发现有油液从该阀的控制油端盖处渗漏。经更换密封，HMI上显示恢复正常。3背

50、压管道异响且振动AGC的背压管道出现剧烈异响，并且管道有较大振动。现象表明AGC系统已处于不稳定状态，必须立即查明原因，消除故障。观察HMI上的显示，发现AGC油缸背压有明显变化，正常工作状态下为5MPa，但当时只有0.5MPa。将压力调回到5MPa，故障消除。另有一次在检修完毕的试车过程中，发现背压管道有振动现象。HMI上显示一切正常。检查背压阀组，发现一个二位三通换向阀的电磁铁未正常得电。该换向阀控制一个液控单向阀的开启，从而决定背压蓄能器是否投入使用。由于阀未正常得电，试车过程中背压蓄能器没有投入使用，造成背压管道剧烈抖动。将其恢复正常得电，故障消除。还有一次也是在检修完毕后，在生产时发

51、现管道振动，在轧制20mm以上的钢板时工作还行，但在轧制薄板时，就不能保证钢板厚度。观察HMI上显示，发现传动侧的两个位移传感器显示数据一个为正，一个为负，判断是检修时将位移传感器的Sin信号线和Cos信号线接反，在控制柜上改变控制回路的信号输入，AGC工作正常，轧制钢板厚度控制在误差范围内。4系统失压AGC液压系统突然失去压力，正在轧制的钢板成了镰刀形。检查泵组溢流阀和蓄能器组的安全阀块，没有异常现象。观察HMI上显示发现，一个伺服阀的先导阀电流有明显异常，不管该阀是否处于工作状态，电流都没有变化。检查进出该伺服阀的油管，发现回油管道发烫。打开伺服阀保护箱，发现伺服阀的先导控制阀控制插头脱落

52、，将其重新插好，AGC系统恢复正常。分析原因，由于先导阀插头脱落，各种反馈信号都不正常，使得系统无法控制，液压系统一直处于泄油状态，致使系统失压。无法正常工作。5进油管剧烈振动工作中进油管突然出现剧烈振动。改用备用阀工作，一切正常。调换两个伺服阀的插头，振动现象又出现在备用阀上，而原先使用的伺服阀工作正常。这说明液压系统没有问题，问题可能在电气控制部分。经仔细检查发现，一个伺服阀阀芯反馈信号线的接头松动，将其紧固后，振动现象消除。还有一次在检修完毕后，试车过程中发现进油管剧烈振动。改用备用阀，故障依然存在。检查管路，发现阀前蓄能器的回油管发烫，原来是蓄能器的安全与截止阀出现溢流现象，导致系统不

53、稳定。将安全与截止阀的溢流阀调整后，故障消除。6油缸自动泄油轧钢过程中，突然出现AGC油缸自动泄油现象。复位状态下，在HMI上能够清楚地看到，油缸在充人少量油液后马上泄油。检查液压系统与控制线路，没有发现任何异常。判断是系统的自动保护功能在起作用。轧机两侧压下螺丝的机械偏差经检查在允许范围内，最后查出是油缸的行程保护接近开关松动，与感应片的距离超过感应距离。AGC油缸的工作行程是50mm，当超过50mm时，行程接近开关就起作用，使油缸自动泄油，从而保护油缸。由于接近开关与感应片的距离超过了感应距离，系统误以为油缸行程已超过允许范围，所以自动泄油。将接近开关调整紧固后，系统恢复正常。2 小结伺服

54、系统故障的判断，大都离不开电气，所以要经常观察HMI上的各种显示，将各种状态与数据牢记于心。这样在AGC出现故障时，才能够结合各种显示，分析原因，判断故障所在，迅速予以排除。无论什么设备都会出现故障，如果电气元件本身出现问题，还一味依靠HMI显示来判断故障就要走很多弯路。曾有过一次，HMI上显示背压与平时工作时不同，以为是AGC背压阀调节螺钉松动，于是对其进行调整，使背压显示恢复至正常工作状态。过了几天，背压显示又不正常，又对背压阀进行调整。如此几次，后来背压显示又不正常，且管道发出巨响，无法正常工作。调整背压阀也不能解决问题，更换了背压阀，但依然不能解决问题。又把阀拆下，检查阀块各加工孔有无

55、堵塞。在检查完液压系统的所有可能出现问题的地方后，故障还是存在。这时才想到，是不是压力传感器本身有了问题，经电气技术人员检查确定，果真是传感器损坏，导致显示数据失真，而这时已过去数小时，使厂遭受很大损失。 4.3.2 BOEING飞机防滞系统及伺服阀的修理1 防滞原理客机着落时放下起落架，当刹车压力作用在机轮上时，飞机机轮已同机场跑道接触，此时机轮由于摩擦产生的热量会导致轮胎圆周上橡胶材料明显大于无制动力时的状态。如果两个同样的机轮并行装于同一根轴上，一个机轮有制动，另一个无制动，上述现象将明显地被观察到。当制动力作用于机轮时，机轮的角速度迅速下降几个百分点，机轮轮胎此时产生相对于跑道的滑动速

56、度，如果制动力继续增加，直到机场跑道同轮胎产生的摩擦力不能再增加，此时真正的滑动才产生。机场跑道同轮胎产生的摩擦力系数和滑动速度的关系曲线如图4-7。 图4-7 摩擦力与滑动速度的关系 图4-8 飞机刹车系统可见在产生滑动速度后，滑动速度如果继续增加，在一个恰当的速度时会产生一个峰值系数，此时制动效率最高，如果滑动速度在过峰值系数后继续增加，会导致轮胎磨损加剧，在无监测控制的制动力下如果制动力过大，就将导致机轮锁死而爆胎。防滞控制系统通过检测轮速测出滑动速度从而调整刹车制动压力，保证机轮同地面的滑动摩擦系数在峰值。在这个刹车制动压力的执行控制元件就是防滞伺服阀，所以该伺服阀在BOEING飞机刹

57、车系统中的修理相当关键，该伺服阀在系统中的位置如图4-8。当飞机着陆时，飞行员通过控制计量活门或自动刹车活门对防滞活门提供压力，该活门根据刹车控制单元(电器控制部分)的输出信号，自动调节刹车制动压力，保证刹车系统工作在滑动产生时的峰值系数对飞机提供最佳制动效果，并显著提高转弯时的稳定性。 2 防滞伺服活门及维修该阀的工作原理如图4-9；该伺服阀属于两级阀，第一级为喷嘴档板式，由控制信号控制其出口压力，第二级为滑阀式，执行控制级至刹车缸的压力。当无信号作用时， 由于压力喷嘴出口油压力的作用，使伺服阀挡板靠在回油喷嘴上，此时压力口的油压作用在滑阀阀芯上，使刹车口同计量油口直接连通，刹车口压力同飞行

58、员控制的计量油压相等，当机轮角速度检测到滑行速度同基准滑行速度有偏差时，力矩马达接收到偏差电信号，此时力矩马达驱动档板向压力喷嘴偏转，使作用在阀芯上端油压下降，在阀芯下端油压作用下，阀芯上移，关小计量压力油口，这将导致控制口压力降低，控制口压力降低到某一值时，就有对应的制动压力，在该控制范围内，控制口压力和相对应的控制电流关系如图4-10所示。图4-9 防滞刹车活门原理图 图4-10 力矩马达控制电流该类伺服阀常见故障为两类：漏油，即伺服阀扭矩杆处O形密封圈损坏，需更换该处密封件并重新调整喷嘴挡板的间距；喷嘴堵塞，喷嘴由于污染堵塞后导致控制失调。由于该伺服阀精度高，当控制电流从050mA调节时，压力可从21MPa调节至0.5MPa，每毫安的电流变化对应的流量变化应不小于0.01Lmin；当卸下永久磁铁后需对磁铁进行退磁处理，再次装配永久磁铁时需要再进行充磁，使永久磁铁充至饱和状态，永久磁铁充磁强度决定了工作压力和控制电流的关系曲线；喷嘴同