【航天工业行业标准(QJ)】 电液伺服阀试验方法

1范围
中国航天工业总公司航天工业行业标准电液伺服阀试验方法
主题内容
QJ2078A-98
代替QJ2078—91
本标准规定了电液伺服阀（以下简称伺服阀）的标准试验条件、试验装置和试验方法。1.2适用范围
本标准适用于导弹、火箭电液伺服系统以电流为输入的各种伺服阀。2引用文件
GB/T2423.4-93电工电子产品基本环境试验规程GB/T15623-1995电液伺服阀试验方法。试验Db：交变湿热试验方法。
QJ2724.1-95航天液压污染控制工作液固体颗粒污染等级编码方法。510号航空液压油。
SH0358-95
3定义
本标准使用的术语、符号和单位按GB/T15623第3章的规定。4一般要求
4.1标准试验条件
除另有规定外，伺服阀全部试验应在下述标准试验条件下进行：环境温度：20士5℃；
工作液温度：伺服阀入口处温度为40士6℃；相对湿度：不大于80%；
供油压力：额定压力十回油压力；回油压力：不大于额定压力的5%；工作液类型：由相关详细规范规定，通常使用符合SH0358规定的10号航空液压油；工作液清洁度等级：试验用工作液固体颗粒污染等级代号为QJ2724.1中规定的13/11级。
4.2试验装置
中国航天工业总公司1998—02—06批准1998—07—01实施
4.2.1测量等级选择
QJ2078A-98
根据伺服阀准确度要求，在表1中选择一种适合的测量等级。表1
输入信号
试验装置要求
试验装置要求如下：
测量等级
伺服阀安装面应无毛刺和划伤，其表面粗糙度Ra值不大于1.6um，平面度允差不大于10um。
负载节流阀V2在关闭状态下应无泄漏。试验装置上使用的橡胶密封件应和工作液及使用温度相适应。试验装置所使用的工作液必须保持清洁，定期（每月或工作200h）取样化验。动态试验用液压缸的共振频率应高于伺服阀额定幅频宽三倍。4.2.2.6
试验用的仪器、仪表和非标准设备应按相应的标准或技术条件进行定期鉴定并有合格结论。
详细要求
5.1电气试验
除5.1.2条外，试验时无需给伺服阀施加液压。如为湿式力矩马达，伺服阀内部应充满工作液。
5.1.1线圈电阻
在伺服阀线圈温度与室温一致的条件下，用精度优于0.5级的欧姆表分别测出每个线圈的直流电阻值，并将测试结果按公式1换算成20℃时的电阻值。R20
式中：R20
-20℃时线圈电阻值，2；
测量时的环境温度，℃；
-254℃；
-234℃；
一温度为t时线圈电阻值，2。
5.1.2线圈阻抗和电感
线圈阻抗和电感在4.1条的标准试验条件和伺服阀工作状态下测试。伺服阀单个线圈2
和并联线圈分别测定。
测量装置见图1。
信号发生器
相位计
交流电压表
图1中：
QJ2078A-98
力矩马
2达线圈
口外接无
感电阻
力矩马达线圈的电压；
外接无感电阻的电压；
线圈阻抗和电感测量装置
力矩马达线圈与外接无感电阻的电压；力矩马达线圈电感引起的电压降；线圈电阻引起的电压降；
与反电势相关的附加同相电压降。er
电压失量图
选择一个合适的信号发生器，接在伺服阀线圈上，该线圈与一个无感精密电阻串联。给线圈输入频率为40Hz，幅值为0.25In的无失真正弦信号。测试步骤如下：
a.测试交流电压erver;
b.测试er和er之间的夹角;
c.分别作出单个线圈和并联线圈的电压矢量图，用公式2及公式4确定线圈阻抗和电感。
式中：β-
相角，（）；
阻抗，2；
外接无感电阻的电阻值，2；
en和e之间的夹角，（）。
β=arctg
式中：ev
力矩马达线圈的电压，V；
外接无感电阻的电压，V；
e,·sina
en·sinβ
e,·sina
e,·cosaer
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e一力矩马达线圈与外接无感电阻之间的电压，V。Le.R
·sina
e，2元f
式中：f——线圈的输入频率,Hz;L—电感,H。
5.1.3绝缘电阻
用500V兆欧表测试各电路之间及各电路与壳体之间的绝缘电阻。5.1.4介质耐电压
...(4)
用功率不小于500W，频率为50Hz，电压有效值为500V的交流抗电设备测试伺服阀各电路之间和各电路与壳体之间的介质耐电压性能。试验中施加电压的速率为500V/s，从零升高到规定值，保持时间不小于1min。5.1.5过载电流
在室温条件下，试验前按5.1.3条测试绝缘电阻，然后给伺服阀输入相关详细规范规定的过载电流，保持3min。试验后按5.1.3条检查绝缘电阻。5.2静态特性试验
典型的静态试验装置见图2。图中的两个压力传感器，可用一个压差传感器代替。静态特性试验的流量测试可用“连续法”，也可用“逐点法”。本标准推荐采用“连续法”测试。测试时，输入电流波形为零点起振的三角波。伺服阀装在试验台上后，在空载条件下，给伺服液施加液压，使伺服阀在正负额定电流之间循环3次以上，以消除液压试验系统中的空气。在做各项试验之前，为检验伺服阀的装配牢固性及耐压强度，先进行低频振动及耐压强度试验。
5.2.1低频振动
低频振动试验按下述步骤进行：a.将伺服阀和通油夹具装在振动台上，绘制出伺服阀空载流量曲线；b.开动振动台，调节振动频率到50士5Hz，振动幅值半振幅1mm，（或按相关详细规范规定的频率和振幅），振动5min，后2min绘制出伺服阀空载流量曲线；c.关闭振动台，绘制出振动后的伺服阀空载流量曲线；d.比较三条曲线，查出零漂，并检查各紧固零件有无松动和损伤等异常现象；e.调换方向，重复a～c条，共做三个主轴方向。5.2.2耐压强度
5.2.2.1供油耐压
供油耐压试验按下述步骤进行：a.打开回油阀V43
b.关闭负载节流阀V、泄漏阀V3及控制阀Vs;c.调节供油压力至1.5Pn，输入任一级性额定电流，保持3min，再输入反向额定电流，保持3min；bZxz.net
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d.减小输入电流和供油压力到零，关闭液压能源；e.试验过程中及试验后，目测有无外泄漏、紧固零件松动和零组件永久变形等异常现蓄能器
液压能源
压力传感器
过滤器
v.精过滤器
伺服阀安装座
控制窗口LP控制窗口
位移传感器
压力传感器
流量计
占速度传感器
流量测试仪
液压缸
放大器
cIS：
信号发生器
Vi——调压阀；
V——回油阀；
V—旁通阀；
5.2.2.2回油耐压
伺服阀
压差变换器
■取样电阻
负载节流阀
溢流阀；
温度计：
记录仪
内部泄漏阀；
控制阀
Ps、P1、P2、Pr—
压力表。
图2静态试验装置
回流耐压试验按下述步骤进行：a.关闭回油阀V4、泄漏阀V3、负载节流阀V?及控制阀V6b.调节供油压力至额定压力或按相关详细规范规定的耐压压力，输入任一极性额定电流，保持3min，再输入反向额定电流，保持3min；c.打开回油阀V4、减小输入电流和供油压力到零，关闭液压能源；d.重复5.2.2.1条e。
5.2.3极性
检查极性按下述步骤进行：
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a.打开回油阀V4，关闭负载节流阀V2及控制阀Ve;b.调节供油压力至额定压力；
c.调节输入电流至0.2In，测试控制窗口“1”及控制窗口“2”的压力，检查极性。5.2.4压力特性
压力特性试验按下述步骤进行：a.打开回油阀V4，关闭负载节流阀V2及控制阀V6;b.调节供油压力至额定压力；
c.给伺服阀输入频率为0.01Hz，幅值士0.2In的三角波电流，选择X-Y记录仪合适的比例常数，对好零位,S1接通B；d．在绘图笔抬起状态下，循环2次；e.落下绘图笔，绘制出负载压降随输入电流变化的回环曲线（见图3)；f.根据压力特性曲线，确定压力增益。100%
压力增益线
负载压降(MPa）
输入电流（mA）
零偏会
图3压力特性曲线
5.2.5内泄漏
内泄漏允许用下述两种方法之一进行测试。5.2.5.1液压缸测试法
液压缸测试法按下述步骤进行：a.打开泄漏阀V3、旁通阀V7、关闭负载节流阀V2、控制阀Ve及回油阀V4;b.调节供油压力至额定压力；
c.S?接通C，使液压缸活塞停在一端（液压缸活塞应有反程装置）：d.S2接通D，给伺服阀输入频率为0.01Hz，幅值为土In的三角波电流，选择X-Y记录仪合适的比例常数，对好零位，S1接通A；e.落下绘图笔，绘制出从In或-In开始的半个循环的内泄漏曲线（见图4)。6
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(/)刺
图4内泄漏曲线
输入电流(mA）
整个试验应在液压缸活塞从一端走到另一端之前完成内泄漏曲线的最高点对应的流量即为内泄漏流量。如果需要可绘制出一族不同供油压力下的这种曲线。
5.2.5.2流量计测试法
流量计测试法按下述步骤进行：a.打开回油阀V4，关闭负载节流阀V2、控制阀Ve及旁通阀V7；b.调节供油压力至额定压力；
c.S1接通E,S2接通D，给伺服阀输入频率为0.01Hz，幅值为士In的三角波电流，选择X-Y记录仪的比例常数，对好零位；d．在绘图笔抬起的状态下，循环2次；e.落下绘图笔，绘制出从In或-In开始的整个循环的内泄漏曲线（见图5)；f．内泄漏曲线的最高点对应的流量即为内泄漏流量。(/
：输入电流(mA)
图5内泄漏曲线
空载流量特性
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空载流量特性应根据流量的大小，采用不同的流量计。流量较大时采用精密液压马达或涡轮流量计测试，而流量不大时则一般采用液压缸测试。采用液压缸测试时，按下述步骤进行：a.打开回油阀V4、负载节流阀V2及旁通阀V7、关闭泄漏阀Vs及控制阀V63b.调节供油压力至额定压力；
c.S2接通C，使液压缸活塞停在一端（液压缸活塞应有回零装置）；d.S2接通D，给伺服阀输入频率为0.01～0.02Hz，幅值为士In的三角波电流；e.S接通A：选择X-Y记录仪合适的比例常数，对好零位f.在绘图笔抬起状态下，循环2次；g.落下绘图笔，绘制出控制流量随输入电流变化的回环曲线，即为伺服阀空载流量曲线（见图6)；
名义流量曲线
+输入电流（mA）
零偏电流
100%；
AI，在额定电流为10%处取值
图6空载流量曲线
h.改变输入电流，使幅值为士1.2In，重复f、g条；i.作出流量曲线流量中点连线，即为名义流量曲线；i.在两条曲线上查出或计算出额定流量、流量增益、线性度、对称度、滞环、零偏、饱和电流和电流饱和流量。
允许两条曲线合成一条曲线，但输入电流应为1.2In。如果需要，可绘制出一组不同供油压力下的空载流量曲线。曲线图上应注明伺服阀极性。
重叠及零位压力
重叠试验按下述步骤进行：
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a.给伺服阀输入频率为0.01Hz，幅值为士0.2In的三角波电流，按5.2.6条测试方法测试出增大X-Y记录仪比例常数的流量曲线；b.找出名义流量曲线的近似直线部分，并将其延长与零流量轴线相交。如果与坐标原点重合，则为零重叠，如果不重合产生一段间距，则为负重叠或正重叠。该间距对应的电流值即为负重叠电流或正重叠电流，重叠电流与额定电流之比，以百分数表示，即为伺服阀重叠（见图7)。
c。记录控制窗口在零位时的压力。即为零位压力(/
名义流量曲线
输入电流(mA）
(a)零重
5.2.8分辨率
分辨率试验按下述步骤进行：
a.重复5.2.6条ac,
名义流量曲线
输入电流(mA）
正重叠
(b)正重叠
名义流量曲线
输入电流（mA）
负重叠
(c)负重叠
图7重叠
b.S2接通D,S1接通A，适当增大X-Y记录仪比例常数，给伺服阀一个线圈分别输入0和士0.15In直流分量，同时给另一线圈输入频率为0.01Hz，幅值为士0.1In的三角波电流；c.落笔时，先使伺服阀控制流量增加，然后使控制流量减小，分别在零位及士0.15In处绘制出回环曲线；
QJ2078A-98
d.在回环曲线上查出控制流量从增加转到减小时所必需的电流，取其中最大值与额定电流之比，以百分数表示即为伺服阀分辨率。5.2.9零偏
从5.2.6条测得的空载流量曲线上，查出名义流量曲线与零流量轴线交点的电流值，该电流值与额定电流之比，以百分数表示即为零偏。5.2.10零漂
5.2.10.1供油压力零漂
供油压力零漂试验按下述步骤进行：a.调节供油压力至相关详细规范规定的上限值；b.重复5.2.6条a~c;
c。S2接通D，为消除残留滞环，使输入电流连续在正负额定电流之间循环，同时逐渐减小输入电流到零为止（也可用电容充放电方法）；d.S1接通A，适当增大X-Y记录仪比例常数，对好零位。输入频率为0.01Hz，幅值为士0.2In的三角波电流；
e.在绘图笔抬起状态下，循环2次，落下绘图笔，绘制出伺服阀零位附近的空载流量曲线，并从曲线上查出零偏；
f.按增量为0.1Pn减小供油压力，对每一供油压力重复b～e条；g.绘制出零偏随供油油压力变化的特性曲线（见图8)；h：从曲线上查出不同司供油压力下的零偏与标准供油压力下零偏的差值，并与额定电流相比，以百分数表示，即为不同压力下的零漂。()%
供油压力(MPa）
图8供油压力零偏曲线
5.2.10.2回油压力零漂
回油压力零漂试验按下述步骤进行：10
QJ2078A-98
a.调节回油压力至0.2Pn，按增量为0.02Pn减小回油压力，对每一个回油压力重复5.2.10.1条b~e；
b，绘制出零偏随回油压力变化的特性曲线（见图9)；c.从曲线上查出不同回油压力下的零偏与标准回油压力下零偏的差值，并与额定电流相比，以百分数表示，即为不同回油压力下的零漂。(vu)*1%
回油压力（MPa）
图9回油压力零偏曲线
5.2.10.3温度零漂
温度零漂试验按下述步骤进行：a.将工作液温度调到40士2℃，重复5.2.10.1条b～e；b.将工作液温度降到0士2℃，重复5.2.10.1条b~e；c.将工作液温度降到相关详细规范规定的最低筛选温度，然后上升到最高筛选温度，再返回到0土2℃进行一个温度循环。在温度下降和上升的两个方向上，每隔10℃重复5.2.10.1条be，每一温量下，测试零偏过程中，工作液温度偏差为士2C：d.将每一温度下测得的零偏，绘制成零偏随工作液温度变化的特性曲线（见图10）。e.从曲线上查出工作液不同温度下的零偏与a条测得零偏的差值，并与额定电流相比，以百分数表示，即为工作液不同温度下的温度零漂。温度零漂在试验设备不具备时，可暂按下述方法及步骤进行：a.将伺服阀装在温度零漂试验装置上（见图11)：工作液温度为20主5℃C：b.接通仪器电源，预热20min；
c.启动电动液压源，同时给伺服阀输入频率不大于1Hz，幅值为0.7In（或相关详细规范规定的其它值）的正弦波电流，用笔录仪记录工作液温度及伺服阀零位补偿电流，直至工作液温度达到相关详细规范规定的最高筛选温度为止；d.关闭电动液压源及测试仪器，从记录曲线上，查出伺服阀温度零漂。11
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