Elektrohydrauliczny serwozawór - Electrohydraulic servo valve
Elektrohydrauliczne serwozawór ( EHSV ) jest sterowany elektrycznie zawór , który kontroluje jak płyn hydrauliczny jest przesyłany do urządzenia uruchamiającego . Serwozawory są często używane do sterowania potężnymi siłownikami hydraulicznymi za pomocą bardzo małego sygnału elektrycznego . Serwozawory mogą zapewnić precyzyjną kontrolę położenia, prędkości, ciśnienia i siły przy dobrych właściwościach tłumienia po ruchu.
Historia serwozaworów elektrohydraulicznych
Elektrohydrauliczny serwozawór pierwszy pojawił się w drugiej wojnie światowej . EHSV używane w latach 40. charakteryzowały się słabą dokładnością i długimi czasami reakcji ze względu na niezdolność do szybkiego przekształcania sygnałów elektrycznych w przepływy hydrauliczne. Pierwszy dwustopniowy serwozawór wykorzystywał solenoid do uruchamiania szpuli pierwszego stopnia, która z kolei napędzała obrotowy stopień główny. Serwozawory z czasów II wojny światowej były podobne do tego — wykorzystywały solenoid do napędzania zaworu suwakowego.
Rozwój pojazdów EHSV rozpoczął się w latach 50. XX wieku, głównie dzięki zastosowaniu silników momentowych z magnesami trwałymi jako pierwszego stopnia (w przeciwieństwie do elektromagnesów). Spowodowało to znaczne skrócenie czasu reakcji i zmniejszenie mocy wykorzystywanej do sterowania zaworami.
Opis
Rodzaje
Serwozawory elektrohydrauliczne mogą składać się z jednego lub więcej stopni. Jednostopniowy serwozawór wykorzystuje silnik momentowy do bezpośredniego pozycjonowania zaworu suwakowego. Serwozawory jednostopniowe cierpią z powodu ograniczeń w przepływie i stabilności ze względu na wymagania dotyczące mocy silnika momentowego. Serwozawory dwustopniowe mogą wykorzystywać zawory strumieniowe klapowe, strumieniowe lub deflektorowe jako pierwsze stopnie wzmacniacza hydraulicznego do pozycjonowania zaworu drugiego stopnia. Taka konstrukcja skutkuje znacznym wzrostem wydajności przepływu, stabilności i siły wyjściowej serwozaworu. Podobnie, trzystopniowe serwozawory mogą wykorzystywać zawór suwakowy stopnia pośredniego do pozycjonowania większego zaworu suwakowego trzeciego stopnia. Serwozawory trójstopniowe są ograniczone do zastosowań o bardzo dużej mocy, w których wymagane są znaczne przepływy.
Ponadto serwozawory dwustopniowe mogą być klasyfikowane według typu sprzężenia zwrotnego zastosowanego w drugim stopniu; którym może być pozycja suwaka, ciśnienie obciążenia lub sprzężenie zwrotne przepływu obciążenia. Najczęściej dwustopniowe serwozawory wykorzystują sprzężenie zwrotne położenia; które mogą być dalej klasyfikowane przez bezpośrednie sprzężenie zwrotne, sprzężenie zwrotne siły lub centrowanie sprężyny.
Kontrola
Serwozawór odbiera płyn hydrauliczny pod ciśnieniem ze źródła, zazwyczaj pompy hydraulicznej. Następnie w ściśle kontrolowany sposób przenosi płyn do cylindra hydraulicznego. Zazwyczaj zawór przesuwa suwak proporcjonalnie do odbieranego sygnału elektrycznego, kontrolując pośrednio natężenie przepływu. Proste hydrauliczne zawory sterujące są binarne, mogą być włączone lub wyłączone. Serwozawory różnią się tym, że mogą w sposób ciągły zmieniać przepływ, który dostarczają, od zera do maksymalnego przepływu znamionowego lub do momentu, gdy ciśnienie wyjściowe osiągnie ciśnienie dostarczane. Bardziej złożone serwozawory mogą sterować innymi parametrami. Na przykład niektóre mają wewnętrzne sprzężenie zwrotne, dzięki czemu sygnał wejściowy skutecznie kontroluje przepływ lub ciśnienie wyjściowe, a nie położenie suwaka.
Serwozawory są często używane w sterowaniu ze sprzężeniem zwrotnym, gdzie mierzone jest położenie lub siła na siłowniku hydraulicznym, a następnie przesyłane z powrotem do sterownika, który zmienia sygnał wysyłany do serwozaworu. Pozwala to na bardzo precyzyjną kontrolę cylindra.
Przykłady użycia
Produkcja
Jednym z przykładów zastosowania serwozaworu jest formowanie z rozdmuchiwaniem, w którym serwozawór kontroluje grubość ścianki wytłaczanego plastiku, z którego zbudowana jest butelka lub pojemnik, za pomocą odkształcalnej matrycy. Mechaniczne sprzężenie zwrotne zostało zastąpione elektrycznym sprzężeniem zwrotnym z przetwornikiem położenia. Zintegrowana elektronika zamyka pętlę pozycyjną suwaka. Zawory te nadają się do elektrohydraulicznych systemów kontroli położenia, prędkości, ciśnienia lub siły o wyjątkowo wysokich wymaganiach dotyczących odpowiedzi dynamicznej.
Samolot
Serwozawory służą do regulacji przepływu paliwa do silnika turbowentylatorowego zarządzanego przez FADEC . W samolotach typu fly-by-wire powierzchnie sterujące są często poruszane przez serwozawory połączone z cylindrami hydraulicznymi. Sygnały do serwozaworów są kontrolowane przez komputer sterujący lotem, który odbiera polecenia od pilota i monitoruje lot samolotu.