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1、比例系统特点及各种比例阀 流体控制工程 比例控制特点 远程控制 传统系统 在常规系统中为了调整执行器的速度， 流量控制阀必须安装在一个方便的或便 于接近的位置，这意味着与操纵台连接 的液压管路经常运行在高压下。 远程控制 比例系统 对于比例系统，控制阀为电子调节， 仅需要低功率的电缆连接操纵台和比 例阀即可。 PLC 远程控制 比例系统 今天更多的是机械控制被数字 电子控制所取代，这里同样， 比例阀为液压系统和电子控制 器之间提供一个简单的接口。 比例压力控制 使用比例方向和压 力控制阀意味着机 器的所有液压功能 （运动和力）能被 电子控制。 电磁阀的反应时间 SOLENOID VALVE R
2、ESPONSE TIME 比例阀进一步功能是电子控制阀操作速度的能力 0.015 S SOLENOID VALVE RESPONSE TIME 依据阀的大小和提供的电压，一个传 统的开关电磁阀对于一个得电动作的 反应时间是15毫秒。 0.040 S SOLENOID VALVE RESPONSE TIME 由于回程弹簧的力小于电磁铁，断电的反应时间稍慢（通常 25ms左右） S 比例阀的反应时间 PROPORTIONAL VALVE RESPONSE TIME 比例阀阀芯的运动速度能被阀电磁铁的供给电子信号确定。通过逐渐地增 加或降低信号（叫做斜坡）可以完成几秒的得电和断电时间。 1.000
3、S PROPORTIONAL VALVE RESPONSE TIME 比例阀阀芯的运 动速度能被阀电 磁铁的供给电子 信号确定。通过 逐渐地增加或降 低信号（叫做斜 坡）可以完成几 秒的得电和断电 时间。 2.000 S PROPORTIONAL VALVE RESPONSE TIME 3.000 S PROPORTIONAL VALVE RESPONSE TIME 升降举例-传统控制 控制运动速度是为了减少系统中的震动，这可以通过控制执行 器的加速和减速来完成。 举例，一个简单的液压系统被用于宾馆中的乘客电梯操作。 顶升举例-传统系统 LIFT EXAMPLE - CONVENTIONAL
4、SYSTEM 当这磁阀得电降低电梯时，阀芯将快速运动，这意味着油缸将极 快地加速到其最大速度（最大速度由控制阀F的设置确定），这个 突然的启动会给电梯乘客一个极不舒服的感受。 F 顶升举例-传统系统 LIFT EXAMPLE - CONVENTIONAL SYSTEM 同样地，当电梯达到终点时，电磁阀将非常快地关闭产生一个突然地 停止，当然又是一个极不舒服地动作。在一个真正地液压系统中，由 于执行器突然起停而产生地震动会产生一个高的尖峰压力，从原理上 来说这将导致液压泄漏。 顶升举例- 比例系统PROPORTIONAL SYSTEM 如果电磁阀和流量控制阀被一个比例阀取代，不仅电梯的 速度可以
5、被电子地调整，而且电梯的起停也可以被控制。 顶升举例- 比例系统LIFT EXAMPLE - PROPORTIONAL SYSTEM 比例阀能够足够慢地打开以提供一个平滑加速度使电梯达到最大 速度。 顶升举例- 比例系统LIFT EXAMPLE - PROPORTIONAL SYSTEM 同样地，减加速度也能够被控制，使阀芯运动回中位的速 度变慢。 time Distance 运动控制 MOTION CONTROL 因此总的来说，比例阀能够提供全部的运动控制 包括： time Acceleration Distance MOTION CONTROL 1. 一个平滑和受控的加速度，使执行器达到最
6、大速度。 time Acceleration Velocity Distance MOTION CONTROL 2. 执行器速度的控制，如果必要维持其在变化负载下的稳 定。 time Acceleration Deceleration Velocity Distance MOTION CONTROL 3. 一个平滑的带有最小化压力峰值的减加速度. time Position Acceleration Deceleration Velocity Distance MOTION CONTROL 4. 通过使用合适的传感装置，比例阀也可以被用来高 精度地控制执行器的位置 time Force 力控制
7、 FORCE CONTROL 比例阀也能够被用来控 制执行器力的输出，通 过控制作用于执行器上 的压力大小。（例如在 压机中或注塑机应用） time Force FORCE CONTROL 在这样的实例中， 不仅要求控制最大 的执行器压力。而 且要求控制应用中 或运动中的压力等 级。 time Force FORCE CONTROL 实际上机器工作周 期可能由一系列的 斜坡和停止阶段组 成，所有这些可以 由一个比例阀来完 成。 time Force FORCE CONTROL 在机器运行周期后 段，在很多工序中 压力等级的降低也 是要求很严格的。 FORCE CONTROL 运动和力的控制因此
8、能够通过使用比例阀来 完成，同时在某些场合同一个阀能够同时用 于运动控制和力控制。这通常被称为“PQ” 控制，也就是说同时控制压力和流量。 此外，所有这些控制功能可以使用输入到阀 的电子信号而完成，只需提供到机械控制器 的接口。 比例阀类型及原理 现有的电液比例阀一类是将传统的液压阀中的手轮、普通电磁铁改为 比例电磁铁而成的，阀体部分不变；另一类则是简化伺服阀的结构，适 当降低加工精度而发展成的。前者为开环控制，后者为闭环控制，后者 的控制性能高于前者。 根据作用不同比例阀可分为比例流量阀、比例压力阀和比例方向阀， 其中比例换向阀既能控制方向，同时又能控制流量，也称为复合阀。 在液压传动中我们
9、讲过压力控制阀和流量控制阀，其压力和流量都是 手动调节的，在工作过程中如需要进行调节时，感到相当不便。比例是 一种按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的压力、流量或方向进 行远距离控制的阀。 比例阀一般都具有压力补偿性能，所以它的输出压力和流量可以不受 负载变化的影响。与手动调节的普通液压阀相比，它能提高系统参数的 控制水平。与电液伺服阀相比，它虽在某些性能方面稍稍逊色些，但它 的结构简单，成本低，所以被广泛用于要求对液压参数进行连续远距离 控制或程序控制，但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。 随着技术的发展，出现一些复合比例阀，如比例多路阀、比例插装阀 伺服比例阀等，使控制更加方
10、便。 比例阀主要是用比例电磁铁取代传统阀的手动调节装置。比例阀与传统 阀相比用电气信号代替手调对液压参数进行控制；与伺服阀相比又不要求很 高的制造精度和响应速度，对油液过滤要求不高。它是一种介于伺服阀与通 断式普通阀之间的电-液控制元件，兼备两类元件的特点，其作用亦介于两 者之间。 比例阀输入电气信号，而输出是液压参数，它能够连续按比例地改变输 出参数，多用于开环控制。尤其特别适宜用在要求进行连续的比例控制，但 对控制精度和响应速度要求不高，并能在一般的污染程度下保证工作可靠， 使用简单、方便的液压系统中。它结合了通断式和伺服式的优点，因此近年 来，比例阀获得了迅速的发展。 比例阀目前多数应用
11、比例电磁铁做控制元件。比例电磁铁是一种电气机 械转换器，它将输入的电信号转换为阀芯位移。控制输入电流的大小和极性 ，就可得到不同大小和方向的电磁力，即作用于阀芯上的力是与输入电流的 大小成比例的。 比例电磁铁 比例溢流阀 减压阀 在进口压力A的作用下，浮动活塞被推开，介质通过。由于活塞两端截面积不 同而造成的压力差改变了阀后的压力，也就是在管路有压力的情况下，活塞两 端的面积比构成了阀前与阀后的压力比。无论阀前压力如何变化，阀后静压及 动压按比例可减至相应的压力值。 节流阀 调速阀 比例调速阀 比例阀和伺服阀的区别： 简单地说，所谓伺服系统就是带有负反馈的控制系统，而伺服阀就是带有负反馈的控制
12、阀。 阀对流量的控制可以分为两种： 一种是开关控制：要么全开、要么全关，流量要么最大、要 么最小，没有中间状态，如普通的电磁换向阀、电液换向阀。 另一种是连续控制：阀口可以 根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，这类阀有手动控制的，如节流阀， 也有电控的，如比例阀、伺服阀。 所以使用比例阀或伺服阀的目的就是：以电控方式实现对 流量的节流控制（当然经过结构上的改动也可实现压力控制等），既然是节流控制，就必然 有能量损失，伺服阀和其它阀不同的是，它的能量损失更大一些，因为它需要一定的流量来 维持前置级控制油路的工作。 伺服阀的主阀一般来说和换向阀一样是滑阀结构，只不过阀芯 的换向不是靠
13、电磁铁来推动，而是靠前置级阀输出的液压力来推动，这一点和电液换向阀比 较相似，只不过电液换向阀的前置级阀是电磁换向阀，而伺服阀的前置级阀是动态特性比较 好的喷嘴挡板阀或射流管阀。 也就是说，伺服阀的主阀是靠前置级阀的输出压力来控制的， 而前置级阀的压力则来自于伺服阀的入口p，假如p口的压力不足，前置级阀就不能输出足够 的压力来推动主阀芯动作。 而我们知道，当负载为零的时候，如果四通滑阀完全打开，p口 压力t口压力阀口压力损失（忽略油路上的其它压力损失），如果阀口压力损失很小，t 口压力又为零，那么p口的压力就不足以供给前置级阀来推动主阀芯，整个伺服阀就失效了 。所以伺服阀的阀口做得偏小，即使在
14、阀口全开的情况下，也要有一定的压力损失，来维持 前置级阀的正常工作。 伺服阀其实缺点极多：能耗浪费大、容易出故障、抗污染能力差、价 格昂贵等等，好处只有一个：动态性能是所有液压阀中最高的。就凭着这一个优点，在很多 对动态特性要求高的场合不得不使用伺服阀，如飞机火箭的舵机控制、汽轮机调速等等。动 态要求低一点的，基本上都是比例阀的天下了.一般说来，好像伺服系统都是闭环控制，比例 多用于开环控制；其次比例阀类型要多，有比例压力、流量控制阀等，控制比伺服药灵活一 些。从他们内部结构看，伺服阀多是零遮盖，比例阀则有一定的死区，控制精度要低，向应 要慢。但从发展趋势看，特别在比例方向流量控制阀和伺服阀方
15、面，两者性能差别逐渐在缩 小，另外比例阀的成本比伺服阀要低许多，抗污染能力也强 ! 比例阀的选用 如果系统的某液压参数（如压力）的设定 值超过3个，使用比例阀对其进行控制是最 恰当的。另外，使用斜坡信号作用在比例方 向阀上，可以对机构的加速和减速实现有效 的控制，利用比例方向阀和压力补偿器实现 负载补偿，便可精确的控制机构的运动速度 而不受负载大小的影响。 比例阀的扩展 电液比例多路阀属工程机械液压传动技术领域 。解决的技术问题是将电液比例换向阀与特殊设计 的逻辑多路阀组合成电液比例逻辑多路阀。主要技 术特征是只用一个电液比例元件（电液比例变量泵 或电液比例换向阀），经逻辑多路阀导向，即能分
16、别操纵液压系统中的所有的执行元件（液压马达和 液压缸）；如需进行复合动作或兼要开式和闭式回 路时，可采用两组电液比例逻辑多路阀。适用于多 种类型的工程机械，如液压起重机、装载机等。 电液比例多路阀 为了节约能量、降低油温和提高控制精度，同 时也使同步动作的几个执行元件在运动时互不干扰 ，现在较先进的工程机械都采用了负载传感与压力 补偿 技术。 负载传感与压力补偿是一个很相似的概念，都 是利用负载变化引起的压力变化去调节泵或阀的压 力与流量以适应系统的工作需求。 负载传感对定量泵系统来讲是将负载压力通过负 载感应油路引至远程调压的溢流阀上，当负载较小时 ，溢流阀调定压力也较小；负载较大，调定压力也较 大，但也始终存在一定的溢流损失。 电液比例多路阀的负载传感与压力补偿技术 压力补偿是为
