电液伺服机构基础零件标准化研究

电液伺服机构基础零件标准化研究

郑攀

中船重工第七一 0 研究所 湖北省 宜昌市 443000

摘要：近年来，随着产品任务大幅增长，基础零件加工任务更加繁重，虽然加工难度不高，但对生产资源的大量占用，大大影响了整机产品的齐套周期和整体生产任务的完成。本文基于电液伺服机构基础零件标准化研究展开论述。

关键词：电液伺服机构；基础零件；标准化研究

引言

电液伺服系统是原动机调速系统模型的三大组成部分之一，可将控制系统的弱电指令进行电液伺服放大并转换为液压信号，驱动阀门控制汽轮机的进汽量或水轮机的水流量，从而控制原动机出力，具有承上启下的关键作用。

1电液伺服阀的结构原理简介

液压系统的故障具有繁琐性和隐藏性，采取常规法研究液压系统，需要高成本，并且效果低，查找系统的故障难，故采用仿真能解决此问题。电液伺服阀作为电液伺服系统的关键元件，而且系统常见的主要故障：电液伺服阀的故障。研究电液伺服系统的故障机理，需对电液伺服系统及其主要元件进行建模和故障仿真。电液伺服阀主要由力矩马达（电-机转换元件）和喷嘴挡板式液压放大器（机-液转换与功率放大部分）构成第一级，滑阀式功率级及反馈杆组件（功率放大部分）构成第二级。力矩马达是由永磁铁、导磁体、线圈、弹簧管、挡板和衔铁组成。挡板内部伸出反馈杆，球阀（阀芯）被插入到滑阀中间的插槽里。喷嘴挡板级组成部分主要有：2个固定节流孔、1个回油节流孔与2个喷嘴挡板形成的可变节流孔。主要由电液伺服转换卡、伺服阀、油动机和差动变压位移传感器（即线性可变差动变压器，位移传感器组成。其基本的原理是：系统接受调速器给出的阀门开度信号，首先与ＬＶＤＴ测量得到的阀门实际开度进行比较，将信号偏差输入给伺服阀，伺服阀根据偏差的正负方向和大小，控制压力油流入油动机的方向，从而控制油动机的开启和关闭；油动机通过连杆控制其相连的阀门（汽轮机）、导叶（水轮机），进一步实现控制进入原动机的工质，从而控制原动机功率的变化。

2故障树的建立

故障树的建立把系统中最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标,然后找出导致下一级事件发生的全部因素,再找出导致下一级事件发生的全部直接因素,直到那些故障机理已知的基本因素为止。本研究根据电液伺服机构生产、调试及试验情况,以及使用中所出现的故障情况来建立故障树。电液伺服机构如果不能正常地进行工作,则认为机构发生故障,并以此作为故障树的顶事件建立故障树。机构分析表明,组成机构的三部分—动力装置、液压油源回路和伺服控制回路,只要其中一个出现事故,便可发生顶事件,因此三者之间由逻辑“或”门连接;其中动力装置出现故障可能由电池故障或电机故障引起,二者之间用逻辑“或”门连接,由于电池出现故障由很多因素决定,在这里作为未探明事件;液压油源回路由油箱组件、油泵和蓄压器组件组成,只要其中之一出现故障便可导致液压油源回路出现故障,所以三者之间也用逻辑“或”门连接;伺服控制回路主要由作动器组件和伺服阀组件组成,它们之间也用逻辑“或”门连接;如此逐级向下发展,直到所有最低一排原因事件都是底事件为止。

3设计关键特性识别方法

电液伺服机构设计要求包括功能要求和性能要求两个方面，其中，功能要求是指电液伺服机构为满足功能实现的各类功能项目，如密封、结构强度、液压回路、动力实现和控制传递等;性能要求是指电液伺服机构任务书中明确要求并且有量化规定的性能测试项目，如静态特性、动态特性、速度特性、位置特性等。以电液伺服机构任务书中的设计指标和要求作为设计输入顶事件，以电液伺服机构功能和性能实现的方法为底事件，逐层建立电液伺服机构的组成元件直至零件级，针对组成元件和零件进行设计关键特性识别和汇总。围绕任务书提出的产品设计指标和要求，通过对设计流程的梳理，利用相关的分析手段，将指标要求逐级分解，识别出在产品设计过程中重点关注和需要验证的关键技术指标。基于产品功能实现和性能要求的角度对电液伺服机构逐层分析，通过相互之间的关联关系，依据对实现设计指标和要求的重要程度及生产可靠性等方面确定产品设计关键特性，尤其针对与性能和功能均相关但是无设计和工艺保障的环节，将作为设计关键特性的重点分析对象。合并涉及一、二类故障模式(成败型)的单故障点分析结果，找出具备交集特性的环节作为设计关键特性，做到可测量和验证，纳入设计验收范围，作为产品数据包内容。电液伺服机构设计关键特性识别时，克服以往单一顶事件的识别模式，综合考虑以下几个方面和影响因素，确保识别出的设计关键特性全面性:1)识别功能要求、技术指标及安装接口;2)单点故障识别和FMEA(failuremodeandeffectsanalysis)分析;3)可靠性、测试性、电磁兼容性、维修性、安全性和保障性分析(简称六性);4)热、力学环境适应性和技术风险性分析;5)统计和分析同类产品质量问题归零和举一反三情况等。

4标准化实施方法

a）基础零件的数据统计与分析。按照应用范围、分类和标准化策略，对在用的基础零件按结构形式、规格、使用数量等进行汇总，分析零件特点及具体要求差异，从材料、性能、尺寸、结构要素等方面进行归纳总结，梳理出其通用型式、通用特性要求及常用材料、规格范围，确定基础零件进行标准化的分布实施规划。b）按优先级进行首批基础零件标准化的转化研究。按照标准化策略的优先级，将产品上相对使用较多、对生产影响较显著的典型基础零件作为首批标准化研究对象，进行统计分析和标准化方案研究，尽量向国标、国军标或行标靠拢，确定零件材料、性能、规格、交验等方面的要求，及推荐的优选参数及优选系列，初步确定基础零件转化为系列化基础标准件后的对象型式、规格系列与材料范围。c）编制基础标准件的技术标准与规范。根据确定的基础标准件的各方面要求，参照国家标准、国家军用标准或相关行业标准的编制方式，编写出我厂基础标准件的技术标准与规范，明确具体的规格范围、结构外形、材料、尺寸、热处理、表面处理、标记方法、倒角、收尾、公差、重量、验收、标志与包装等方面要求，考虑优选范围、优选参数的体现方式。

结束语

电液伺服系统主要是指由电信号处理装置和液压动力机构组成的一类反馈控制系统，是研究机电一体化先进产品的关键技术。电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大和精确度高等优点，广泛应用在武器自动化和工业自动化中。而对于现代武器而言，可靠性是其重要的衡量指标之一，采用冗余技术可提高系统的可靠性。

参考文献

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