Электрогидравлический сервоклапан ( EHSV ) — это электрически управляемый клапан , который управляет тем, как гидравлическая жидкость направляется в привод . [1] [2] [3] [4] [5] [6] Сервоклапаны часто используются для управления мощными гидравлическими цилиндрами с помощью очень слабого электрического сигнала . Сервоклапаны могут обеспечить точное управление положением, скоростью, давлением и силой с хорошими характеристиками демпфирования после перемещения.
Электрогидравлический сервоклапан впервые появился во время Второй мировой войны . EHSV, использовавшиеся в 1940-х годах, характеризовались низкой точностью и медленным временем отклика из-за невозможности быстро преобразовывать электрические сигналы в гидравлические потоки. Первый двухступенчатый сервоклапан использовал соленоид для приведения в действие золотника первой ступени, который, в свою очередь, приводил в движение вращающуюся основную ступень. [7] Сервоклапаны эпохи Второй мировой войны были похожи на этот — использовали соленоид для приведения в действие золотникового клапана.
Развитие EHSV началось в 1950-х годах, во многом благодаря принятию моментных двигателей с постоянными магнитами в качестве первой ступени (в отличие от соленоидов). Это привело к значительному улучшению времени отклика и снижению мощности, используемой для управления клапанами.
Электрогидравлические сервоклапаны могут состоять из одной или нескольких ступеней. Одноступенчатый сервоклапан использует моментный двигатель для непосредственного позиционирования золотникового клапана. Одноступенчатые сервоклапаны страдают от ограничений пропускной способности и стабильности из-за требований к мощности моментного двигателя. Двухступенчатые сервоклапаны могут использовать заслонку, струйную трубу или дефлекторные струйные клапаны в качестве первых ступеней гидравлического усилителя для позиционирования золотникового клапана второй ступени. Такая конструкция приводит к значительному увеличению пропускной способности сервоклапана, стабильности и выходной силы. Аналогично, трехступенчатые сервоклапаны могут использовать золотниковый клапан промежуточной ступени для позиционирования более крупного золотникового клапана третьей ступени. Трехступенчатые сервоклапаны ограничены очень мощными приложениями, где требуются значительные потоки.
Кроме того, двухступенчатые сервоклапаны можно классифицировать по типу обратной связи, используемой для второй ступени; это может быть обратная связь по положению золотника, давлению нагрузки или потоку нагрузки. Чаще всего двухступенчатые сервоклапаны используют обратную связь по положению; которую можно далее классифицировать по прямой обратной связи, силовой обратной связи или пружинному центрированию.
Сервоклапан получает гидравлическую жидкость под давлением из источника, как правило, гидравлического насоса. Затем он передает жидкость в гидравлический цилиндр строго контролируемым образом. Обычно клапан перемещает золотник пропорционально электрическому сигналу, который он получает, косвенно управляя расходом. Простые гидравлические регулирующие клапаны являются бинарными, они либо включены, либо выключены. Сервоклапаны отличаются тем, что они могут непрерывно изменять поток, который они подают, от нуля до своего номинального максимального расхода или пока выходное давление не достигнет подаваемого давления. Более сложные сервоклапаны могут управлять другими параметрами. Например, некоторые имеют внутреннюю обратную связь, так что входной сигнал эффективно управляет потоком или выходным давлением, а не положением золотника.
Сервоклапаны часто используются в управлении с обратной связью , где положение или сила на гидравлическом цилиндре измеряются и возвращаются в контроллер, который изменяет сигнал, посылаемый на сервоклапан. Это позволяет очень точно управлять цилиндром. [8] [4]
Одним из примеров использования сервоклапана является выдувное формование , где сервоклапан контролирует толщину стенки экструдированного пластика, из которого состоит бутылка или контейнер, с помощью деформируемой матрицы. [9] Механическая обратная связь была заменена электрической обратной связью с датчиком положения. Интегрированная электроника замыкает контур положения для золотника. Эти клапаны подходят для электрогидравлических систем управления положением, скоростью, давлением или силой с чрезвычайно высокими требованиями к динамическому отклику.
Сервоклапаны используются для регулирования потока топлива в турбовентиляторный двигатель , управляемый FADEC . В самолетах с электродистанционным управлением поверхности управления часто приводятся в движение сервоклапанами, соединенными с гидравлическими цилиндрами. Сигналы на сервоклапаны контролируются компьютером управления полетом, который получает команды от пилота и контролирует полет самолета.