PTC展会有感
文摘
科技
2023-11-05 19:58
江苏
最近举办了PTC展会，这也是三年疫情后举办的第一届展会，盛况空前。很多企业三年磨一剑，推出了许多新产品，让人眼前一亮。本人比较关注伺服阀、比例阀领域，主要目光集中在这一块，今天主要谈一下这方面的所见所闻。展会上除了传统军工研究所推出的传统伺服阀外，还雨后春笋般冒出了几家做“旋转伺服阀”的新锐。下面谈谈自己的感受，一孔之见，抛砖引玉（由于没见过实物，所有分析和推测都来自于样本）。目前主流伺服阀的驱动方式为喷嘴挡板、射流管以及线性力马达。这些阀芯都是线性运动。真正意义上的旋转伺服阀，市面上只有EMG一家：一个大的电机带动“分油盘”旋转，进行油路切换；四个对称的弹簧进行调零、流量增益控制以及实现断电安全保护位。EMG介绍具体可参考公众号文章“EMG旋转伺服阀”。这次PTC展会推出的旋转伺服阀，主要是仿Domin的。下面就来谈谈对Domin阀的看法。
以下为Domin阀的一种结构形式：
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阀芯为3D打印？和电机轴成90°，电机轴直接插在阀芯延长杆的圆孔中。从结构示意图看出，阀芯为直线运动，那么，电机的旋转运动如何能转换为阀芯的直线运动？下面，我们先来回顾一下机械原理的基础知识。根据机械原理可知，旋转运动要变为直线运动，一般有以下几种方式：蜗杆涡轮、齿轮齿条、滚珠丝杆、四连杆结构（曲轴）以及凸轮机构。![]()
曲柄连杆
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齿轮齿条
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凸轮
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滚珠丝杆
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蜗杆涡轮
以下为Domin阀的阀芯结构：
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再结合前面的剖面示意图，推测阀芯的直线运动应为凸轮机构。电机轴和阀芯延长杆圆孔间隙配合？电机轴设计成偏心（或凸轮）机构，旋转时驱动阀芯轴线运动。从阀芯左侧可以看出，左侧应该设计有弹簧，此弹簧应该有两个作用：一是调零；二是将阀芯压在电机轴上，否则电机轴与阀芯圆孔有间隙，运动就会有非线性。1 凸轮或者偏心机构驱动时，接近或者离开阀芯轴线时，必然会有径向分力，长时间阀芯阀套是否会有磨损？不知寿命如何。2 电机轴和阀芯延长杆小孔，长时间硬接触后磨损怎么办？如果有间隙，就会导致阀芯非线性运动。左侧弹簧可以补偿这个间隙，但是会导致阀芯零偏。![]()
剖面示意图：
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从示意图可看出，这是一款真正意义上的转阀，电机带动阀芯旋转运动。不知这种遮盖如何保证零开口？（传统伺服阀都是通过轴向配磨实现零遮盖，这种油口径向分布，无法配磨，不知如何实现？目前没有相关文献介绍。）第1条相对容易实现，第2条较难。不仅有加工、装配误差，电机里面也有轴承。有关资料介绍，滚动轴承的间隙范围为1-50um。如果轴承间隙较大，则很难保证电机轴(阀芯）和阀套的同轴度。旋转时必然造成径向力。影响使用寿命。除此之外，伺服阀要想大规模应用于工业领域，以下三个方面需要考虑：断电状态，P通A、P通B或者停留在零位，传统伺服阀非常容易实现，且便于调整。但是电机很难停留在某个固定位置，而且调整非常困难。比如一个断电P通A的阀，想调整为断电P通B，则不易实现。目前展出的阀，优点是体积小，动态高。如果要实现，高压、大流量，则必然加大电机，此时动态就会下降。或者设计成多级阀结构，此时体积增大，动态也会随之降低。优势还剩多少？随着技术的发展，数字化控制，集成轴控技术是大势所趋。目前Domin阀的电路板是集成在阀体内部。如果把控制器功能集成在阀电路板上，增加Canopne， profibus 或者Ethercat功能，则需要Arm，DSP和FPGA，此时控制板就会比较大，只能装在阀外部，此时体积小的优势还有多少？而且电机的控制难度，远远大于双喷嘴挡板力矩马达和射流管马达的控制难度。再次声明：由于没见过实物，所有分析和推测都来自于样本。以上分析为一孔之见，抛砖引玉。希望国内产品越做越好。
