读【穆格售后知识系列】机械反馈伺服阀升级说明有感

读【穆格售后知识系列】机械反馈伺服阀升级说明 有感

最近穆格moog公众号发布了这篇机械反馈伺服阀升级说明,对我触动蛮大的,挺有意思的……可能这与我个人经历有关。不涉褒贬仅把个人一些还不成熟的想法分享出来。

早些年间我也搞过一段时间的伺服阀,大家都知道国内搞伺服阀一般多是仿制moog阀,如众所周知的伺服阀在某些应用领域的重要性,业内有很多前辈做过大量研究工作;到我工作那会,moog升级文提到反馈杆小球问题,对于球与环槽配合基本上属于共识几乎不大有人质疑,可能也是考虑照顾阀芯适当旋转需求吧,而至于磨损主要还是考虑在加工精度以及材料和热处理上使力。而关于反馈杆球头焊接方式也是有的,因为经常会有掉球头的失效问题;基于绝对可靠性的因素考量,那时主流观点更多的是倾向于一体加工成型。这也常常被作为一个工艺和技术难点并当作产品的一大亮点。实际上,在细长杆上加工高精度球头难度系数确实很高! 但还是要前赴后继迎难而上,因为在细长杆头部焊接毫米级光滑小球并要保证其可靠性 难度系数同样不简单。

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后来我有幸接触了伊顿威格士的伺服阀,为了避免不必要的麻烦我们暂不恰当的假设威格士的SM4-20当初也是仿制的或者只是研究借鉴和对标了当时主流双喷挡伺服阀。有意思的是伊顿的反馈杆小球采用的就是焊接方式(电阻焊)球槽配合也采用了几乎无限寿命的球和蓝宝石球孔座配合(升级文中关键技术二 球孔配合而非球环槽配合)。天啊,我原来也推崇的一体球头呢?如果这个假设成立,更有意思的是,多年以后,原来的“老师”也采用了和“学生”类似的方案。当然两家都是很有实力和备受尊敬的公司。

是不是挺有趣的,也带给我们很多值得反思的,不是吗?

总结

关键一,小球反馈杆焊接术,不是什么新鲜事物,其实一直有提;现在穆格终于攻关了;

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关键二,球孔结构;市面上有,虽强调的是蓝宝石材质而非孔结构,但却也不难想到,现在穆格打破成规自己作出了改变。

关键技术三,以前接受的理念是伺服阀内应避免使用胶水。虽未绝对禁止但起码原则上是尽量避免;主要是担心不安全。现在穆格的钎焊工艺,我不大确定,但从文意透漏出的信息似乎并不十分排斥使用胶水之类的,不是说有试过用环氧树脂粘蓝宝石球头,虽然是失败了?原来难道是个没有原则的原则?

关键四,球钎焊和球入孔技术的关键要点之一是以大球小球。由此带来的好坏请自行思考。

五,注意到升级文中反馈杆材质描述为不锈钢?是强调不锈还是钢呢,没有提供什么细节,也不好揣测,但从功能上看刚度才是第一属性;不锈次之,防锈也还有其它选项。伺服阀的最核心关键材料之一描述为不锈钢,而不是精密合金之类更高大上的什么,着实让我有了点一脚踩空的感觉。

扩展

仅就类761而言,

一,蓝宝石的节流孔甚至喷嘴或者其它什么材质,优点不必多言,据我所知也有采用的;

二,圆柱型过滤器(如伊顿的sm4-20)替换现有的片式过滤器(761),moog在其他产品上也有类似结构;请参见☛伺服阀过滤器

以上两点会不会出现在今后的761改进中呢?……拭目以待吧。

三焊,接毕竟不如一体的给人感觉上更牢靠,至于实际是否也如加强版(100×1千万次)试验的那般可靠耐久,还需实践时间的检验?

四,以前的球环槽配合,综合了磨损和性能的要求采用了微过盈配合;那么球入孔技术将采用何种配合升级文中并未对此明确。可能会比球环槽略松或基本相当但应该不会太松或是间隙配合,因为若如此可能会发生 ball glitch。这是伺服阀一项重要的基本指标;一般是会作为出厂必检项目之一。因此磨损之后的阀可能也是过不了性能检测。题外话,搞伺服阀的试验设备若是不能把性能缺陷放大甚至根本测不出 将会是怎么一个状况?

五,磨损是彻底解决了。球孔配合怎么解决因阀芯旋转引发的额外力,升级文虽未提及,我想与原先的球环槽配合可能是会有些技术诀窍区别的。不大应该放任由反馈杆和小球自己硬抗。那么,球入孔后的薄弱环节或点又在哪里呢?


穆格原文及链接如下

https://mp.weixin.qq.com/s/FqZiPXkNzElrQjZjWAeRWA

【穆格售后知识系列】机械反馈伺服阀升级说明

穆格 Moog 穆格MOOG 2022-08-24 19:00 发表于四川

 

Moog有着60多年设计制造伺服阀的经验,在工业领域中有着广泛的应用,但如何确定在超过10亿次循环的长寿命使用中提高其性能是一个巨大的挑战。事实上,伺服阀的设计、制造和加工工艺对整体寿命有很大影响。

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G761系列伺服阀

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G761系列伺服阀剖面图

增加伺服阀的使用寿命

有三个关键点以增加使用寿命,减少计划外停机和确保伺服阀的可靠性。包括:

· 反馈机构上采用硬质合金球头

· 在阀芯上采用“球头插入孔中”结构设计

· 采用钎焊将球头焊接在反馈杆上

01

关键一:硬质合金球头结构

反馈机构中球头的过早磨损是不锈钢材料的常见问题。硬质合金和蓝宝石材料已经被用来取代不锈钢,为球头提供更大的保护。

事实上,Moog研发中心通过在清洁的液压油和稳定的温度下进行10亿次测试,评估了不锈钢球头、硬质合金球头和蓝宝石球头的磨损特性。结果证实,不锈钢球头显示出明显的磨损,硬质合金球头和蓝宝石球并没有显示出任何磨损的迹象

基于硬质合金已验证的优越性能和长寿命,Moog已使用硬质合金球头。硬质合金材料还具有可以通过钎焊将其焊接在反馈杆上的优势,在工业环境中提供更高的可靠性。

02

关键二:球头插入孔的结构设计

虽然“球头插入槽的结构设计”是40多年来的行业标准,但Moog开发了硬质合金“球头插入孔中结构”技术,以延长Moog伺服阀的使用寿命和可靠性。这种设计上的突破减少了球头与阀芯插槽表面上任何一点的集中接触,通过消除球头在阀芯上的磨损,从根本上提高了伺服阀的使用寿命

Moog的工程师发现,在受控环境下循环10亿次之后,球头插入阀芯槽内的结构显示出明显的磨损痕迹,而球头插入孔内的结构没有显示出磨损迹象。

此外,进一步的研究得出结论,“粘着磨损”(阀芯转速在1-4r/min之间)对槽内球头结构的破坏最为严重,但对孔内球头结构的影响最小。

如今,超过95%的Moog机械反馈伺服阀已经转换为“球头插入孔”技术, 其优越的性能延长了在工业应用中的使用寿命。

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图一 小球头插入槽内结构

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图二 大球头插入孔内结构

03

关键三:制造过程中的钎焊

钎焊是一种特殊的工艺,它将硬质合金球头和不锈钢丝在450℃(850℉)的温度下焊接起来。这种制造工艺只有在使用硬质合金(而不是蓝宝石)时才能实现,而且对于使球头能够承受高温和液压油的化学变质至关重要

测试表明,即使在正常温度-17.7℃(0℉)到71℃(160℉)之间,用于连接反馈杆和蓝宝石球头的环氧树脂也可以分解。

升级后的优势:

Moog通过将反馈杆球头选用硬质合金材料增加了耐磨性,提高了伺服阀抗污染能力;采用球头插入孔的设计,使球头与孔为线接触并且阀芯移动时不会发生转动,消除了任何一点的集中接触和粘着磨损;升级后的伺服阀提高了使用寿命和可靠性,降低了维修成本。

 

 

 

原文始发于微信公众号(阀控系统):读【穆格售后知识系列】机械反馈伺服阀升级说明 有感

本文来自阀控系统,本文观点不代表iHydrostatics静液压立场。

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