电液比例技术4

《电液比例技术4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电液比例技术4（99页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第四章、比例阀随着电液比例技术的发展，对 于常用的常规阀，一般都有相对应 的电液比例阀。14-1、比例压力控制阀、按功能分为：溢流阀、减压阀、顺序 阀等。 、按功率大小分为：直动式、先导式。 、按控制原理分为：直接检测式、间接 检测式。 、按反馈方式分为：不带电反馈（普通 型式）、压力电反馈式、位移电反馈式 。 、按结构型式分为：滑阀式、锥阀式、 插装式。 2比例压力控制阀包括溢流阀和减压 阀，但在这两种情况下阀的电调部分相 同。使用电调阀作先导级，主级可以是 溢流阀或减压阀，而且有几乎任何规格 与主级流量匹配。因此只需要仔细考察 先导级。使用着三种先导溢流阀，分为喷嘴 式、平板式和反馈式。虽

2、然设计成完全 同样的工作，但它们以不同的方式工作 并且具有不同的性能特性。3一、喷嘴式溢流阀比例溢流阀的结构，基本上与手动 调节溢流阀相同。两者的主要不同点在于：比例阀中用力控制型比例电磁铁，取代常规阀中先导阀弹簧调节装置。41、溢流阀的基本功能： 1)、常规溢流阀的基本功能： 溢流定压； 安全保护； 背压作用； 远程调压及卸荷。52)、比例阀溢流阀的功能： 控制功能比常规阀强，在系统中不但可 稳定系统压力为一定值，而且可根据工 况要求无级调整改变系统压力； 比例溢流阀不用附加二位二通电磁阀， 就具备了卸荷功能； 用比例阀当安全阀的情况比较少见。62、喷嘴式溢流阀 1) 、工作原理 喷嘴式溢流

3、阀利用一个比例电磁铁作用在 推靠阀喷嘴的心轴上，如图4-1所示。7 对电磁铁线圈施加一个电流即以与线圈 电流成比例的力把心轴推靠于喷嘴。为了打开溢流阀并产生通过它的流动，必 须在油口P中建立起足以克服电磁铁力并 把心轴推离端面的压力，即：压力=电磁铁力/喷嘴面积因而阀进油口（P）中的压力与电磁铁电 流成正比例。82)、喷嘴直径的作用 由于电磁铁所产生的力的大小有限，为 了实现较高的设定压力，喷嘴直径被限 制于比较小的尺寸（1至2mm）。 喷嘴直径又将限制可以通过阀的最大流 量。 为了用同一电磁铁实现不同的压力范围 ，可以配装不同直径的喷嘴以改变喷嘴 面积。93)、阻尼节流孔的作用在阀的回油口中

4、可设置阻尼节流孔 以有助于稳定性。 4)、用途 由于该阀的额定流量很小，它本身通常 不用作系统的溢流阀，而是用作主级溢 流阀或减压阀的先导级，它还可以用来 控制变量叶片泵或柱塞泵的补偿器设定 值。 图4-2画出该阀的一种典型的用途，其中 它用来控制一个溢流阀。1011由图可知： 保留了手动 调整的先导级以便 设定极端的最高压 力，但在正常工作 时，电调阀将控制 主溢流阀设定值。12二、 带反馈的座阀式溢流阀该比例溢流阀采用座阀芯与阀座配 置，如图4-3所示。131、带反馈的座阀式溢流阀的工作原理 这种阀的工作原理与前一种稍有不同， 基本上受控制的是电磁铁的行程； 阀的设定压力取决于阀座面积与弹

5、簧A的 作用力； 弹簧A的设定值则取决于比例电磁铁，于 是电磁铁将以取决于输入信号的或大或 小的量压缩弹簧； 因而电磁铁衔铁或推杆的运动量决定了 阀设定压力；14 为了准确地控制衔铁的行程，一个位置 传感器（LVDT）连接于电磁铁以便向控 制放大器提供一个反馈信号。通过以闭 环配置控制电磁铁行程，保证了准确的 定位，任何干扰被自动纠正。此设计还 保证迟滞很小。152、弹簧的作用 弹簧A的大小决定了阀的设定压力； 软弹簧B保证座阀芯保持与阀座成直角； 可以配装不同的弹簧以实现不同的压力 范围，而且根据使用弹簧的不同还能改 变阀的最低设定压力。 3 3、阻尼节流孔的作用在回油口中装设一个阻尼节流孔

6、以 便提高稳定性。164、应用 阀的最大额定流量仍然很小，所以其应 用通常是作为主级溢流阀或减压阀的先 导阀或者控制泵补偿器； 虽然成本比喷嘴式溢流阀要高，但此品 种的确在重复性和滞环方面提高性能。17三、 平板式溢流阀该比例溢流阀按与大多数其他比例 阀都不同的方式工作，即采用平板式衔 铁，如图4-4所示。18191、平板式溢流阀的工作原理 电流通过阀线圈产生把平板衔铁拉向线 圈的磁性力； 一个钢球镶在平板的中心，当平板被拉 向线圈时，该球被推靠于阀喷嘴； 与前面的设计一样，线圈电流将决定电 磁铁力，从而决定把球推离喷嘴并造成 通过阀的流动所需要的压力； 可以配装不同的球和喷嘴直径而实现阀 的

7、不同压力范围。20、主要优点 在通电状态平板实 际上在磁场中“浮 动”，在衔铁与阀 体或喷嘴之间没有 机械接触； 再加上没有一个弹 簧，这在滞环、响 应时间和分辨率方 面显著提高阀的性 能。21如上所述，三种比例溢流阀按不同 的方式工作但实现同一目标。因而三种 阀的典型应用如下：四、应用要点221、喷嘴式阀： 1)、用于泵补偿器控制或主级溢流阀上需 要软加载和软卸载特征的场合它是三种阀中最简单而且成本最低 的，这种阀可用于比较简单的场合，其 中需要电子设定压力，但很高的精度等 级和很小的滞环并不特别重要。一般， 这可能是泵补偿器控制或主级溢流阀上 需要软加载和软卸载特征的场合，如图4 -5所示

8、。23242)、用于蓄能器加载/卸载 一种专用放大器板可用于蓄能器加 载/卸载用途。该电路板与一个两级 比例溢流阀及压力传感器合用，如 图4-6中所示；2526 在电路板上为最高压力、压差、斜坡升 和斜坡降设置电位器调整； 当用途需要可变的最高设定压力时，也 可以使用一个外部指令信号（例如来自 微处理器）； 设置电磁铁输出电流和蓄能器压力（压 力传感器信号）的监测点； 如果使用辅助电路板还可以通过监测蓄 能器放液期间的压力下降速度来检查蓄 能器充气压力（即油液压力迅速下降到 零的那一点）。273)、用于闭环压力控制 喷嘴式阀还适用于闭环压力控制场合， 其中由压力传感器来提供压力反馈信号 ，如图

9、4-7。 用闭环配置控制系统压力时，用这种较 简单的阀可以实现很高的精度等级和重 复性。28292、反馈式阀：反馈式溢流阀通常用于开环压力控 制场合，其中所需性能等级高于用较简 单的阀所能提供者。例如：如图4-8所示，其中该阀用来控制 改变上推行程压机压力的减压阀。30313、平板式阀：平板式阀也是用于小滞环和良好的 线性度具有头等重要性的场合并用于闭 环压力场合。机载电子装置还使该阀特 别适合于由微处理器来控制，如图4-9所 示。32在本例子中，微处理器中产生的输 入信号从数字信号转换成模拟信号然后 直接送至阀，即不需要中间放大器。 334-2 比例流量控制阀传统流量控制阀已经以简单的形式

10、使用多年了。基本上是由靠小电动机和 齿轮箱来调整的标准手动阀组成。然而 这种配置的主要缺点是： 尺寸较大； 成本高； 响应时间慢，该时间通常从最小流量至 最大流量为几秒。因而后来的阀使用比例电磁铁来改 变阀的设定值。34比例流量控制阀的作用比例流量控制阀提供执行器速 度、加速度和减速的电子控制。35电液比例流量控制阀的分类1、直动式和先导式插装阀和普通（板式安 装）阀 1)、普通（板式安装）阀 比例节流阀：分为直接作用式（简称单 级比例节流阀）和先导控制式。36 比例流量阀（比例调速阀）：分为 二通型和三通型。372)、直动式和先导式插装阀此阀在高压大流量的液压系 统中应用很广。由于插装元件已

11、标准化 ，将几个插装式元件组合一下便可组成 复合阀。和普通液压阀比较，具有如下 优点： 通流能力大，特别适用于大流量的场合 ； 阀芯动作灵敏； 结构简单，易于实现标准化。 2、带或不带阀芯位置反馈插装阀插装阀38一、直动式插装节流阀图4-10表示 直动式插装比例节 流阀。391 、直动式插装节流阀的工作原理 1)、结构特点： 对于插装阀，油路块起阀体的作用，阀 装进块体中适当机加工的腔孔； 比例电磁铁确定阀芯在阀套中的位置， 打开和关闭流动通道。 2)、工作原理： 借助于钻孔使阀芯液压平衡，该钻孔把 阀芯的A油口面积与阀芯顶部的环形面积 连通；40 一个弹簧把阀芯偏置于关闭位置并从而 打开阀，

12、电磁铁仅需要克服弹簧力而不 是作用在阀芯上的全部压力； 弹簧腔及电磁铁铁心套管经油口Y向油箱 泄油； 阀芯位置传感器（LVDT）装在电磁铁顶 部以给出与阀的开口成比例的电子反馈 信号。这样一来，以闭环配置来控制阀 ，因而输入信号打开阀芯，直到反馈信 号与输入相等为止。412 、直动式插装节流阀流量的确定 通过阀的流量取决于开口量（输入信号 ）和油口间的压差； 对于给定的输入信号，流量近似与压差 的平方根成比例； 最大流量和阀上压差受作用在阀芯上的 液动力的限制； 因而在阀上产生很大流量或压差的场合 ，应该用公布的数据核对阀的适应性。42二、先导式插装节流阀对于较大的流量，使用先导式节流 阀，如

13、图4-11所示。 职能符号：43441、先导式插装节流阀工作原理 1)、结构特点 比例电磁铁直接作用在一个弹簧偏置的 先导阀芯上，该先导阀芯又控制主阀芯 的位置； 该阀仍以闭环方式来控制，带有连接于 主阀芯的反馈位置传感器； 一个先导供油压力经节流孔取自阀的进 油口（A）。452)、工作原理 当零信号加于电磁铁时，弹簧把先导阀 芯推到最上位置，该位置把先导（A油口 ）压力直接通到主阀芯上腔； 由于主阀芯上部和下部压力相同，它的 偏置弹簧把它推到完全关闭位置； 当一个信号加于电磁铁时，先导阀芯向 下运动； 这部分地打开先导压力至油箱的放油通 路，从而降低主阀芯上部的压力；46 主阀芯上部的降低了

14、的压力使该阀芯提 升，从而打开通过阀的主流动通； 阀芯继续提升直到来自位置传感器的反 馈信号与输入信号相等，这时阀在由输 入信号决定的开度下达到稳态位置。2 、先导式插装节流阀的进一步应用该阀也可以用于双向流动场合即控制 A至B或B至A的流量。在这种情况下，从A 油口和B油口各取出一个先导信号并经一 个梭阀连到先导级，如图4-12所示。473、先导式插装节流阀流量的确定与直动式插装节流阀一样，通过阀 的流量将取决于阀开口及开口上的压差 。48三、压力补偿上述讨论的两种阀是比例节流阀， 就是说对于给定的输入信号，通过阀的 流量将随着阀上压差而变化。为了实现压力补偿（即让流量与负 载或系统压力无关

15、），必须把某种形式 的恒压器与节流阀合用。图4-13表示可 以这样做的一种方法。49501 1、一个标准减压阀（或减压插装阀）与该节 流阀串联，Y油口接到节流阀下游点而不接 到油箱。 2 2、于是该减压阀将保持节流阀上恒定的压差 ，从而对于给定的输入信号保持恒定的流 量。 3 3、使用完整的减压阀组件（即主阀芯和先导 级）时，节流阀上所保持的压差可以通过 改变先导级弹簧设定值来调整。说明514 4、这使得阀可以针对具体应用场合进行微 调。例 如假定应用场合要求控制流量至 750L/min(198GPM)而所选节流阀在10bar (145PSI)压降时的最大流量为10001000L/minL/m

16、in。 把恒压器压力设定成大约6bar时将把阀的 流量限制于750L/min，因而将在输入信号 的全范围实现控制。521、必须记住，先导式阀需要进油口处的最 低压力来提供先导压力。因而如果使用 很低的恒压器压力，必须注意保证节流 阀下游压力不降得过低，即节流阀下游 压力加上恒压器压力必须达到最低先导 压力。 2、采用这种配置时，还需特别注意所控制 的流量很小时的情况。注意533、除了跨过处于完 全关闭位置的节流 阀芯可能有泄漏之 外，还会有来自减 压阀Y油口的连续 先导流量，因而这 些将强加于最小流 量状况。54四、无反馈节流阀普通式（不是插装式）比例节流阀 基本上使用方向阀阀芯和阀体，如图4- 14 所示。该阀很像将在后面介绍的比例 方向阀。55561、无反馈比例节流阀的工作原理 1)、工作原理 阀芯被弹簧加载于关闭位置，电流通过 电磁铁