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MOOG: 微型液壓閥提供緊湊而高性能的解決方案

工程師選擇這些伺服閥是因為它們提供緊湊、輕巧的封裝，具有高功率重量比。微型液壓閥的重量可以低至95克，提供280bar的工作壓力，額定流量高達 7.5 lpm。

這些微型閥門通常用于需要高功率密度的應用中，但與標準閥門不同，它們可以是四通閥。憑借伺服控制反饋，如果給出命令，閥門將以一定的速率流動，并可以通過線性命令立即改變該速率。

微型液壓閥可以為一系列應用帶來益處，包括海底機器人、賽車運動、娛樂、石油和天然氣鉆探，甚至飛艇，正如本文概述的 Moog Inc. 的案例所證明的那樣。

微型液壓系統(tǒng)在海底車輛中發(fā)揮深層作用

海底遙控車輛 (ROV) 配備有機械臂，用于抓取或放置物品。機械臂最多可容納七個微型液壓伺服閥，每個閥都作為控制柜的一部分，可在海平面以下一英里以上的地方運行。

對于海底應用，伺服閥的集成力矩馬達浸沒在液壓油中，并在控制柜內(nèi)加壓，因為在如此深的水下，任何殘留在內(nèi)部的空氣都會導致閥門和馬達塌陷。為了防止環(huán)境污染，液壓油含有水-乙二醇混合物，其工作原理與礦物油非常相似。

幾年前，蒙特雷灣水生研究所 (MBARI) 想要更換控制該研究所 Ventana ROV 上的攝像頭和機械臂的閥門。經(jīng)過 16,000 小時的使用和海底壓力后，占據(jù) Ventana 船尾歧管內(nèi)部空間的傳統(tǒng)閥門因其不對稱設計而需要更換。

市場上沒有一種替換閥門能夠適合 ROV 的外殼，并能承受高達 3,000 psi (207 bar) 的壓力，同時減少飛行員的動作與機械臂和所附攝像頭的定位之間的延遲。使用傳統(tǒng)閥門，MBARI 技術(shù)團隊會通過將 ROV 的泵置于旁路狀態(tài)來減少液壓系統(tǒng)的壓力，并使機械臂更加靈巧。當團隊這樣做時，傳統(tǒng)伺服閥的“零點"發(fā)生了偏移。

MBARI 要求 Moog Inc. 解決三重挑戰(zhàn)。首先，設計一組適合現(xiàn)有外殼的閥門。其次，消除壓力中心偏移。第三，解決導致飛行員反復移動機械臂和攝像頭以尋找標本或目標的延遲問題。

Moog 還被告知 Ventana 最初的制造成本為 795,000 美元；更換車輛將花費 MBARI 320 萬美元。因此，改裝車輛對于 MBARI 的項目至關(guān)重要。

Moog 的解決方案包括其微型 30 系列伺服閥，尺寸為 4.0 x 3.4 x 3.9 厘米（1.6 x 1.3 x 1.5 英寸）。這些閥門是分體式歧管，可處理高達 3,000 psi 的液壓，并提供 2.5 毫秒的階躍響應。Moog 設計了適合正確閥門配置的閥門，其尺寸比傳統(tǒng)閥門更小。

據(jù) MBARI 稱，微型閥門消除了視頻和控件的延遲。MBARI 表示，ROV 的系統(tǒng)更易于調(diào)整。Moog 還使 MBARI 能夠使用軟件來從閥門和攝像機角度獲得優(yōu)良性能，從而加快了水下研究海豹壽命和地質(zhì)等問題的時間。

據(jù)擁有 35 年經(jīng)驗的 Moog 高級產(chǎn)品工程師 Russ Miliotto 稱，微型 30 系列伺服閥最初是為國防和太空應用而制造的。Miliotto 指出，這些閥門最初用于控制和無人航天器的推力矢量。

“我們采用了太空和國防閥門，并將它們工業(yè)化，"Miliotto 說道?！耙郧?，這些閥門使用的是鑄件，但對于工業(yè)，我們使用不銹鋼和 Viton™ 密封件等材料。"

Miliotto 表示，這些閥門的工業(yè)版本版本便宜。他補充說，不需要對它們進行沖擊測試，因為微型閥門已經(jīng)是一種經(jīng)過驗證的設計。

重量為 95 克的微型液壓伺服閥作為行駛高度系統(tǒng)的組件起著關(guān)鍵作用。這些輕巧、高性能的閥門可以快速調(diào)節(jié)汽車的懸架。微型閥門的階躍響應小于 3 毫秒。作為主動懸架系統(tǒng)的組件，閥門可幫助車輛感受到力并移動行駛高度以減少阻力。

在俄亥俄州本田汽車實驗室 (HALO) 設施中，本田要求 Moog 為實驗室風洞中的測試車輛提供主動行駛高度系統(tǒng)，該系統(tǒng)可產(chǎn)生高達 306 公里/小時的風速。

Moog 與一級方程式賽車軟件和硬件供應商 Cosworth 合作，設計了一套系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的車載懸架，因為擔心會接觸到測試設備的移動帶，所以底盤高度的調(diào)節(jié)范圍受到限制。Moog 的系統(tǒng)可以控制底盤高度、俯仰和側(cè)傾，防止車輛在空氣動力學測試期間在高下壓力水平下振蕩。

為 HALO 的測試解決方案開發(fā)的系統(tǒng)的一部分利用了微型液壓伺服閥，除其他功能外，它還可以操作液壓執(zhí)行器來控制故障安全系統(tǒng)，以便在斷電或系統(tǒng)關(guān)閉時鎖定車輛。

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