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力士乐比例阀为德国REXROTH的产品,REXROTH不仅是世界前100强公司,也是世界著名高科技企业之一,50多年来,REXROTH集团的业务部门致力于开发专业型液压传动领域高科技产品,其产品和品牌已享誉全球。因为在世界市场上,目前没有其他的品牌能向顾客提供所有传动与控制技术,专门化与一体化并举。正因如此,博世-力士乐在液压传动、控制及移动技术领域成为了世界 性的榜样。本REXROTH为工业及工厂自动化、行走机械、以及可再生能源领域的客户提供传动、控制与移动解决方案;作为全球超过50万客户的共同选择,力士乐正不断为客户提供高质量的电控、液压、气动以及机电一体化元件和系统。REXROTH博世-力士乐气动产品大量应用在钻修设备的气路上,以及卡特匹勒与艾里逊变速箱的配合中以实现动力的操作和控制。以REXROTH博世-力士乐高性能的液压产品为依托
除了采用传统结构的高速开关阀,新型的数字阀结构也是研究的重点。明尼苏达大学(University of Minnesota)设计了一种通过PWM信号控制的高速开关转阀,如图6所示。该阀的阀芯表面呈螺旋形,PWM信号与阀芯的转速成比例。传统直线运动阀芯运动需要克服阀芯惯性而造成的电机械转换器功率较大,而该阀的驱动功率与阀芯行程无关。从实验结果可知,在试验压力小于10 MPa的情况下,该阀流量可以达到40L/min,频响100Hz,驱动功率30 W。
浙江工业大学在2D电液数字换向阀方面展开研究,如图7所示。其利用三位四通2D数字伺服阀,在阀套的内表面对称的开一对螺旋槽。通过低压孔、高压孔与螺旋槽构成的面积,推动阀芯左右移动。步进电机通过传动机构驱动阀芯在一定的角度范围内转动。该阀利用旋转电磁铁和拨杆拨叉机构驱动阀芯作旋转运动;由油液压力差推动阀芯作轴向移动,实现阀口的高速开启与关闭。当用旋转电磁铁驱动时,在28 MPa工作压力下,阀芯轴向行程为0.8mm,开启时间约为18ms,6mm通径阀流量高达60L/min。
图6 高速开关转阀Fig.6 High-speed rotary on/off valve
图7 2D电液数字换向阀原理Fig.7 Schematic diagram of 2Ddigital valve
1.3 高速开关阀并联阀岛研究
上述研究都是针对数字信号控制的高速开关阀。然而,由于阀芯质量、液动力和频响之间的相互制约关系,单独的高速开关阀都面临着压力低、流量小的限制,在挖掘机、起重机工程机械上应用还具有一定的局限性。为解决在大流量场合情况下的应用问题,国外研究机构提出了使用多个高速开关阀并联控制流量的数字阀岛结构。以坦佩雷理工大学为代表,丹麦奥尔堡大学(Aalborg University)与巴西圣卡塔琳娜州联邦大学(Federal University of Santa Catarina)都在这方面有深入的研究。
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