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1、比例多路阀 比例多路阀 一.基本要点 一.基本要点 1. 含义:用于控制多负载(多用户)的一组方向阀,外加功能阀(限压,限速,补油等) 组成的控制阀组. 2. 构成：若干方向阀组合安全阀，补油阀等功能阀； 3. 串并联：多路阀中每一个方向阀称为联，各联方向阀之间可以是并联的,串联 的，或并串联混合的。 4. 多路阀的组合：对于比较简单的机械，往往用一台多路阀就可满足一台机械的 所有功能要求；对于比较复杂的，有时就要用多台多路阀来组成一个完整的系 统. 5. 输入方式：多数多路阀都是手动，即通过改变手柄角度来控制主阀芯的位移， 尽管其中的转换过程各异；随着电液比例技术和微电子技术的发展，近年来用
2、 电位器，微机等电信号输入方式的电液比例多路越来越广泛。 基本输入方式 基本输入方式 A.手柄直接 主阀芯运动； B.手柄先导阀芯运动液压力主阀芯运动 C.电信号（电手柄、专用 PLC、微机等）电机械转换器先导阀芯运动 液压力主阀芯运动； （P240 中的 C、D、E、F 从本质上归为一种） 以上 A 为直动型,其余为先导型. 以上 A 为直动型,其余为先导型. 6. 本质上是节流器：多路阀阀口实际上是一个通道（A 类，相当于开关式方向 阀，只是联数多为 1 以上），或一个可变节流口（B 类，C 类）；目前广泛应 用的多路阀中，最古老的 A 类只在要求不高的简单机械中使用，大量的是 B 类。在
3、技术比较先进，要求比较高的场合,才逐步开始应用 C 类，称之为电液 比例控制的新型多路阀。以后的讨论中，几乎极少涉及 A 类开关型多路阀。 7. 由节流阀到流量阀：由第五点，多路阀属于广义流量阀的范畴。因此，从性 能的角度看，与一般流量阀一样，可区分为方向节流阀和方向流量阀。而从 节流阀转变为流量阀时，与一般方向阀一样，可以通过负载压力补偿，或流 量检测反馈来实现。 8. 负载敏感（负载适应，负载感知）：不论是阀控，还是泵控，由于多路阀通 常是多个负载并联工作，只能实现与最高负载联的适应，即只感知到最高负 载的变化，也即只对最高负载的变化产生敏感。 二.六通多路阀基本型式与特性 二.六通多路阀
4、基本型式与特性 1. 由液压系统传动与控制的设备，可根据其使用场合，区分为固定和行走式两 大类。对于行走式设备，其系统热交换条件较差。因而，在一个工作循环结 束或其它工作停留间隙，都要使油压系统卸压，以减少系统发热。就多路阀 的工作原理而言，其基本原则是：各联都回到中位时，油液通过多路阀中位 通路或卸荷阀以最低压力卸荷；而当任何一联离开中位进入工作状态时，系 统就起压。 2. 至今，实现这一功能的有两种基本方式：一种靠先导溢流阀，另一种靠中位 通路。正是由于这两种方式不同，引起主阀要有相应的不同结构。与前者对 应的为四通型，与后者对应的为六通型。 3. 从原理上来讲，四通型具有 P、A、B、T
5、 四个主油口，六通型除了常规的 P、 A、B、T 四个主油口之外，另有 P1、C 两个油口。对照第 5 条输入方式的 A、 B、C 区分，目前应用面最广的 B 类，其主阀是六通型。其余，包括最古老用 手柄直接推动（主）阀芯，和最新型的电液比例控制在内的 A、C 几乎都是四 通型的。 4. 四通型多路阀中位卸荷的原理-所有主阀芯都处于中位时，组合在多路阀中 的卸荷阀的先导油路，通过阀体及各个主阀芯端部的小孔道与 T 口相通，系 统卸荷。当任何一主阀芯离开中位时，就切断了先导油路与 T 口的通道，系 统起压。因此，主阀只须要 4 个主油口。 5. 六通型多路阀中位卸荷的原理 六通阀六个主阀口的含义
6、 P 压力油口； P1 通往 C 口的压力油口，另一头总是与 P 口相通； A，B 工作油口； T 回油口； C 各联阀芯处于中位及中位附近位置时，C 口一 头与 P1 口相通，另一头或直接与 T 口相通（当系统只有一只多路阀，或当系统有 多只多路阀时，从油流方向为最后一只多路阀），或与下一只多路阀的 P 口相联。 这就表明，当系统中所有主阀芯都回到中位时，尽管 P 口与 A，B，T 三个油口都 不相通，但系统马上通过 PP1CT 的通路，实现卸荷。 6. 由此，可将六通阀理解为是由“3 位 4 通“+“2 位 2 通“组成，其中的 2 位 2 通，解决中位卸荷。从下面的切换过程可以看到，这种
7、“3 位 4 通“+“2 位 2 通 “的结构,给六通阀带来了重要的特性,使六通型多路阀得以广泛应用. 7. 六通阀从中位卸荷的 P1CT 状态，过渡到 PABT(P- A,B-T 阀口完全打开)的过程：(参见 P242，243) (1).P-P1-C-T 阀芯处于中位,P1-C 中位卸荷油口全开,全部压力油以最低压力卸荷; 阀芯离开中位,但位移量小于阀口遮盖量,P-A 阀口尚未打开.没有油液流 向负载. (2)P-A-B-T;P1-C-T P-A 阀口打开,而卸荷阀口关小,但未关闭; 部分油液流向负载,另一部分油液以比最低卸荷压力为高的压力,流回油箱. 随着阀芯位移量的加大,流向负载的流量逐
8、步增大, 流向油箱的那一部分油液的压力,也逐渐升高. 这一转变过程引来阀的重要特性. (3)P-A-B-T. 卸荷口全部关闭,由于系统只配置安全阀,所以油源油液全部进入系统. 由此可得出: 过程的实质是:先为旁路节流,后油源全流量通过多路阀主阀口进入系统. 以后的分析可知: 6 通阀很难构成负载压力补偿或负载适应控制. 8.流量微调与压力微调特性 六通型多路阀的基本特性为 .流量-压力损失特性; .阀芯行程-压力特性; .阀芯行程-操作力特性; .微调特性; 其中最为重要的为微调特性. 其中最为重要的为微调特性. 微调特性本质上是一种初级的手动比例控制特性. 输入(横座标)为主阀芯位移,输出为
9、进入系统的流量或负载口压力. 比例控制特性有较大的零位死区,也即比例控制范围较小; 比例控制范围受系统压力的很大影响;压力高,比例范围小; 正由于此地比例控制范围本身就小,又受系统压力影响,其可控作用,实 际上只相当于阀口打开的开始一小段,不仅有一个与四通阀口开缓冲槽一样的缓冲 效果,而且还可以稍微调节一点低速档,仅此而已.因此,在工程上,将此称为微调特 性,要比叫比例特性更合理. 六通多路阀附加的负流量控制系统：（P243，图 10-5） 六通多路阀附加的负流量控制系统：（P243，图 10-5） P1 至 C 回路上加流量检测元件，将旁路回油流量转化为压力信号； 将这个与旁路流量成正比的压
10、力信号引出来，传递到变量泵 变量泵应是压力控制型变泵，且泵的输出流量与输入压国力信成反比例（称为负流 量控制系统）； 当然也可以采用输出流量与输入压国力信成正比例的变量泵，此时需要对压力信号 进行某种方式的转换（称为负流量控制系统）； 三. 四通多路阀基本型式与特性 3.1 开中心多路阀 四通多路阀基本型式与特性 3.1 开中心多路阀 1、开中心负载敏感系统（本质上是定量泵+负载敏感三通补偿器） 见 P244，图 10-6 整个多路阀组三通压力补偿器（2） 每片多路阀阀口二通压差补偿器（3） 由梭阀（5）等组成最高负载压力采集系统 2、流量阀的负载压力补偿与系统的负载适应控制 1.负载适应-负
11、荷敏感-负荷传感-负载感知-负载匹配 负载敏感,是一种有关节能型液压系统的概念.负载敏感,指系统能自动地将 负载所需压力或流量变化的信号,传到敏感控制阀或泵变量控制机构的敏感腔,使其 压力参量发生变化(这功能就是所谓负载敏感,或称负荷感知,负荷传感),从而调整 供油单元的运行状态,使其几乎仅向系统提供负载所需要的液压功率(压力与流量的乘积),最大限度地减少压力与流量两项相关损失.负载敏感是从基本原理角度,对这 种系统的称呼.而从其达到的实际工程效果角度,常称为负载适应,负载匹配或功率 匹配,有时直称节能系统. 现今的负载敏感控制主要有三种(见另页) 由上也可看出, (1)负载敏感是个系统问题,
12、而不单是个控制阀的问题;其技术含量,主要在油 源及相应的控制部分,只在大闭环系统中,才牵涉到液动机部分. (2)实施负载适应节能,具体说来,是提高原动机利用效益,减小系统发热,达到 机械设备结构紧凑和节能的目的. 2.负载补偿- 负载补偿,是流量控制阀范围的一个技术问题.它要介决的问题是,在负载压力 大幅度变化(主要干扰)和/或油源压力波动(次要干扰)时,通过流量阀的流量能保持 其调定值不变.传统的办法就是在节流口的两端加上压力补偿器(见后). 负载压力补偿控制,是通过消耗一部分无用的能量,来换取工作节流阀口的压差 基本不变(如前所述,负载敏感是为了节能).其工程实际,就是在节流阀(单个节流阀
13、, 方向节流阀-方向阀,多个并联的方向节流阀-多路阀)的基础上,加上压力补偿器, 使其成为调速阀. 不考虑电液控制等新技术,仅考察传统的所谓机液压力补偿机理,有两种基本的 压力补偿器-串联于主油路的二通压力补偿器,并联于主油路的三通压力补偿器. 这两种补偿器,其工程实际应用上有重要的差别. (1) 三通压力补偿器多置于(节流器-节流阀口,方向节流阀口,多路(方向节流) 阀阀口)进口(油源与节流器之间),而二通压力补偿器,既可置于进口,也可在 出口(节流器与负载之间). (2) 通常情况下,配置二通压力补偿器的系统,为定压系统.负载变化时,补偿器保 持节流器前后压差不变,克服负载而多余的或大或小
14、的压差,都消耗在补偿器 的补偿阀口上.-二通补偿器只能起到负载压力补偿作用. (3) 三通压力补偿器的特点在于,在保持节流器阀口压差不变的情况下,总是使泵 出口压力实时地比负载压力高出一个定压差-补偿器阀口压差.从而达到了 负载适应! 3.不同层次上的不同应用 (1)一般(单向)流量阀- 二通补偿器仅仅起负载压力补偿; 三通补偿器在起到负载压力补偿的同时,使系统具有负载适应的功能. (2)方向流量阀-功能同前. (3)多路阀- 二通压力补偿器-使单联实现负载压力补偿; 三通压力补偿器-使系统实现负载适应(最高负载联). 3.2 闭中心多路阀 3.2 闭中心多路阀 闭中心负载敏感系统（本质上是变
15、量泵+负载敏感） 见 P246，图 10-7 整个多路阀系统压力控制型变泵（1） 每片多路阀阀口二通压差补偿器（3） 由梭阀（5）等组成最高负载压力采集系统 优点：节能 存在问题：当变量泵与执行器（液压缸或马达距离很远时） 工程实例：徐工重型汽车起重机电液控制系统 3.3 抗流量饱和多路阀（LUDV）3.3 抗流量饱和多路阀（LUDV） 油源流量不足时-各联(用户)之间工作速度比例关系仍保持原设定值不变(满足 多用户同步操作,而速度比例不变的要求); (见附录 10-1，10-2)；工作原理：P252 图 10-11 本质：每个片多路的工作阀口的二通压差补偿器的压差均相同，二次压力均采自最 高
16、负载压力 没有 LUDV 的后果：最高负载压力的一联的流量不足，速度下降最多，而且最高负 载压力联往往是系统中最重要的一联！ 结论： 结论： 系统基本特点：由多功能负载敏感泵来的油液，通过操作者控制调定的可变节流口 和压力补偿器，到各个负载回路。 由于节流口处压差PP1P2F1F2 为常数，当各节流口过流面积一经调定, 相互之间的比例关系保持不变，且互不干扰，从而保证各负载回路精确地同步工 作。 当各负载回路不是同时工作，而泵流量过大，以及在回路受到外界干扰产生压力 或流量变化时，系统立即敏感这些变化，通过负载敏感回路，调节泵的排量，使系 统始终处于最佳工作状态，减少能量损失。 当操作者要求的流量超过泵的供油能力，或功率调节装
