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电液伺服阀的发展与研究现状综述 1.引言 电液伺服阀是闭环控制系统中最重要的一种伺服控制元件，它能将微弱的电信号转换成大功率的液压信号(流量和压力)。用它作转换元件组成的闭环系统称为电液伺服系统。电液伺服系统用电信号作为控制信号和反馈信号，灵活、快速、方便;用液压元件作执行 机构，重量轻、惯量小、响应快、精度高。对整个系统来说，电液伺服阀是信号转换和功率放大元件;对系统中的液压执行机构来说，电液伺服阀是控制元件;阀本身也是个多级放大的闭环电液伺服系统，提高了伺服阀的控制性能。 电液伺服阀代表性的产品有喷嘴挡板式、射流管式、偏转板射流式、动圈滑阀式等类型的伺服阀。它具有体积小、功率放大率高、直线性好、死区小、响应速度快、运动平稳可靠，能适应模拟量和数字量调制等优点，所以在各种电液伺服系统中得到了极广泛的应用，成为系统中的“心脏”，受到特别的重视。 2.电液伺服阀的发展 液压控制技术的历史最早可追溯到公元前240年，当时一位古埃及人发明了人类历史上第一个液压伺服系统—水钟。然而在随后漫长的历史阶段，液压控制技术一直裹足不前，直到18世纪末19世纪初，才有一些重大进展。在二战前夕，随着工业发展的需要，液压控制技术出现了突飞猛进地发展，许多早期的控制阀原理及专利均是这一时代的产物。如: Askania调节器公司及AskaniaWerke发明及申请了射流管阀原理的专利。同样，Foxboro发明了喷嘴挡板的原理并获得专利。而德国Sianens公司发明了一种具有永磁马达及接收机械及电信号两种输入的双输入阀，并开创性地使用在航空领域。 在二战末期，伺服阀是用螺线管直接驱动阀芯运动的单级开环控制阀。然随着控制理论的成熟及军事应用的需要，伺服阀的研制和发展取得了巨大成就。1946年，英国Tinsiey获得了两级阀的专利;Raytheon和Bell航空发明了带反馈的两级阀;M1T用力矩马达替代了螺线管使马达消耗的功率更小而线性度更好。1950年，W . C. Moog第一个发明了单喷嘴两级伺服阀。1953-1955年间，T. H. Carson发明了机械反馈式两级伺服阀;W . C. M oog发明了双喷嘴两级伺服阀;W olpin发明了干式力矩马达，消除了原来浸在油液内的力矩马达由油液污染带来的可靠性问题。1957年R. Atchley利用Askanis射流管原理研制了两级射流管伺服阀。并于1959年研制了三级电反馈伺服阀。 1959年2月国外某液压与气动杂志对当时的伺服阀情况作了12页的报道，显示了当时伺服阀蓬勃发展的状况。那时生产各种类型的伺服阀的制造商有20多家。各生产厂家为了争夺伺服阀生产的霸权地位展开了激烈的竞争。回顾历史，可以看到最终取胜的几个厂家，大多数生产具有反馈及力矩马达的两级伺服阀。我们可以看到，1960年的伺服阀已具有现代伺服阀的许多特点。如:第二级对第一级反馈形成闭环控制;采用干式力矩马达;前置级对功率级的压力J恢复通常可达到500 o;第一级的机械对称结构减小了温度、压力变化对零位的影响。同时，由早期的直动型开环控制阀发展变化而来的直动型两级闭环控制伺服阀也已出现。当时的伺服阀主要用于军事领域，随着太空时代的到来，伺服阀又被广泛用于航天领域，并研制出高可靠性的多余度伺服阀等尖端产品。 与此同时，随着伺服阀工业运用场合的不断扩大，某些生产厂家研制出了专门使用于工业场合的工业伺服阀。如M oog公司就在1963年推出了第一款专为工业场合使用的73系列伺服阀产品。随后，越来越多的专为工业用途研制的伺服阀出现了。它们具有 如下的特征:较大的体积以方便制造;阀体采用铝材需要时亦可采用钢材);独立的第一级以方便调整及维修;主要使用在14MPa以下的低压场合;尽量形成系列化、标准化产品。然而M oog公司在德国的分公司却将其伺服阀的应用场合主要集中在高压场合，一般工作压力在21M P。有的甚至到35MP。这就使阀的设计专重于高压下的使用可靠性。而随着伺服阀在工业场合的广泛运用，各公司均推出了各自的适合工业场合用的比例阀。其特点为低成本，控制精度虽比不上伺服阀，但通过先进的控制技术和先进的电子装置以弥补其不足，使其性能和功效逼近伺服阀。1973年，Moog公司按工业使用的需要，把某些伺服阀转换成工业场合的比例阀标准接口。Bosch研制出了其标志性的射流管先导级及电反馈的平板型伺服阀。1974年，M oog公司推出了低成本、大流量的三级电反馈伺服阀。Vicke二公司研制了压力补偿的 KG型比例阀。Rexroth, Bosch及其它公司研制了用两个线圈分别控制阀芯两方向运动的比例阀等等。 3电液伺服阀研究现状 群控系统(DNC)和柔性制造系统(F1VIS)等新工艺装备的使用，计算机辅助设计(