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1、第二节 比例流量阀第二节 比例流量阀第三节 电液比例方向阀第三节 电液比例方向阀第四节 第四节 PWM PWM 电磁阀电磁阀第一节 比例压力控制阀第一节 比例压力控制阀第一节节 比例压压力控制阀阀一、直动式比例溢流阀直动式比例溢流阀的工作原理及结构如图5-1 所示。这是一种带位置电反 馈的双弹簧结构的直动式溢流阀。它于手调式直动溢流阀的功能完全一样。其 主要区别是用比例电磁铁取代了手动弹簧力调节组件。如图5-1a)所示,直动式比例溢流阀主要包括阀体6,位移传感器1、比例电 磁铁2、阀座7、阀芯5 及调压弹簧4 等主要零件。当电信号输入时,电磁铁产 生相应的电磁力,通过弹簧座3加在调压弹簧4 和
2、阀芯上,并对弹簧预压缩。此 预压缩量决定了溢流压力。而压缩量正比输入电信号,所以溢流压力也正比于 输入电信号,实现对压力的比例控制。弹簧座的实际位置由差动变压器式位移传感器1 检测,实际值被反馈到输 入端与输入值进行比较,当出现误差就由电控制器产生信号加以纠正。由图5- 1b)所示的结构框图可见,利用这种原理,可排除电磁铁摩擦的影响,从而较少迟 滞和提高重复精度等,这些因素会影响调压精度。显然这是一种属于间接检测 的反馈方式。第一节节 比例压压力控制阀阀普通溢流阀可以靠不同刚度的调压弹簧来改变压力等级,而比例溢流阀却 不能。由于比例电磁铁的推力是一定的,所以不同的等级要靠改变阀座的孔径 来获得
3、。不同压力等级的阀,其允许的最大溢流量也不相同。根据压力等级不 同,最大过流量为2 10L/ min。阀的最大设定压力就是阀的额定工作压力,而设 定最低压力与溢流量有关。这种直动式的溢流阀除在小流量场合下单独作用, 作为调节元件外,更多的是作为先导式溢流阀或减压阀的先导阀用。另外,位于 阀底部的调节螺钉8,可在一定范围内调节溢流阀的工作零位。第一节节 比例压压力控制阀阀第一节节 比例压压力控制阀阀二、先导式比例溢流阀1. 结构及工作原理图5-2 所示为一种先导式比例溢流阀的结构图1-先导油流道;2-主阀弹簧;3、 4、5;节流口;6-先导阀;7-外泄 口;8-先导阀芯;9-比例电磁铁 ;10-
4、限压阀;11-主阀;12-主阀芯 ;13-内部先导油口螺堵;A-进油 口;B-出油口;X-外部先导油口 ;Y-外部先导卸油口第一节节 比例压压力控制阀阀从图5-3 所示的原理框架图可以看出。阀座孔的面积A 用来检测主阀芯上 腔的压力p,当pA 的积大于电磁力Fm 时,导阀开启,进而主阀开启,间接控制主压 力pA,显然px 属于中间变量,这种溢流阀的检测方式属于间接检测方式。从图5- 3 中可见,主阀在小闭环之外,主阀中的各种干扰量,例如摩擦、液动力等都得不 到抑制,比例电磁铁也在闭环之外。所以其压力偏差和超调量都较大,常达15% 以上。改进办法可以采用直接检测方式。第一节节 比例压压力控制阀阀
5、2. 比例溢流阀的主要性能参数 (1)静态特性。比例溢流阀的静态特性主要由三条特性曲线来表示图5-4:设定 压力pA 与输入电流I 之间的关系曲线,称为控制特性曲线;最低设定压力与流 量关系曲线; 溢流阀的前后压差与流量的关系曲线。第一节节 比例压压力控制阀阀第一节节 比例压压力控制阀阀(2)动态特性。比例溢流阀的动态特性一般用阶跃响应和频率响应曲线来表示( 图5-5)。从阶跃响应曲线可以找到滞后时间 ,响应时间 及超调量 (图5- 5a)。频率特性曲线可以找出最高工作频率或频宽。第一节节 比例压压力控制阀阀三、直接检测式比例溢流阀1. 工作原理直接检测式比例压力阀与间接检测式比例压力阀的最大
6、区别是用受控压力 pA (对溢流阀是进口压力,对减压阀是出口压力)的直接反馈,代替原来的间接控 制压力 的反馈。使电磁力Fm 直接与反馈力 进行比较,来决定先导阀 阀芯的位移及开度。在结构上的不同是先导阀从原来的锥阀变为差动滑阀。图 5-6 所示是直接检测式比例溢流阀的工作原理简图。第一节节 比例压压力控制阀阀第一节节 比例压压力控制阀阀先导阀阀芯的力平衡方程为2. 动态工作过程分析比例阀的各种参数,都能由于工作循环的需要或负载的变化而产生急剧的 变化。此时,阀的功率级的位置将会对可能的阶跃输入信号或脉冲干扰作出响 应而产生一个加速度和速度。由此而产生主阀流量 。如果缺乏动态阻尼作用, 容易引
7、起主阀和先导阀的振荡,使动态特性变坏。第一节节 比例压压力控制阀阀为了提高动态特性,这种直接检测式比例阀中加上了液阻R2,起动态压力反 馈的作用。其动态反馈过程如下:当干扰力使主阀芯运动时,将产生一个附加的 控制流流量 ,此附加的流量流过R2,于是产生压降,使 ,滑阀两端压力 不等,产生附加的动态调整力 。这是一种负反馈,且只在动态下才会 出现,所以它有利于系统迅速达到稳定,改善了系统的动态特性和抗干扰能力。 且由于滑阀端面对动态反馈液阻R2 的压差有放大作用,调整液阻尺寸,可方便地 调整阀的性能指标 。当改变阀的控制压力等级时,要靠改变反馈推杆的面积a0 来获得。因此,当 要获得高压力等级时
8、,a0 就要很小,这增加了制造的困难,工艺性较差。四、先导式比例减压阀1. 工作原理先导式减压阀与先导式溢流阀的工作原理基本相同。它们的先导级完全 一样,不同的只是主阀级。溢流阀采用常闭式滑阀,而减压阀釆用常开式滑阀。第一节节 比例压压力控制阀阀图5-7 所示是先导式比例减压阀的工作 原理简图。第一节节 比例压压力控制阀阀图5-8 所示是带限压阀的先导式比例减压阀的一种实际结构第一节节 比例压压力控制阀阀2. 带压力补偿流量控制器的比例减压阀带压力补偿流量稳定器的减压阀 如图5-9 所示。1-节流口;2-A 有口的过滤保护阀;3- 液阻;4-先导油流道;5-压力补偿流量 控制器;6-先导阀;7
9、-先导阀芯;8-比 例电磁铁;9-主阀芯组件;10-主阀;11 -止回阀第一节节 比例压压力控制阀阀3. 比例减压阀的静态特性曲线(1)流量与输出压力关系曲线(图5-10a),它反映流量对输出压力的影响,反映了调 压偏差值。由曲线可见,减压阀的稳压性能较溢流阀好。通常表示减压阀静特性的曲线有四种,下面分別介绍(图5-10):第一节节 比例压压力控制阀阀(2)输入电流与输出压力关系曲线(图5-10b),它是一条重要的性能曲线。它表示 了减压阀的迟滞、死区、线性度等特性。由图中可见,控制范围中约有200mA 的死区电流,为消除死区的影响,需要200mA 的先导电流。又由图可见,控制信 号中叠加存颤
10、振电流时,其迟滞要比无颤振电流时小得多。第一节节 比例压压力控制阀阀(3)最低设定压力与流量的关系曲线(图5-10c),由图可见,系统的最低设定压力随 流量的增大而下降。为了得到最低设定压力,先导电流不得大于100mA。第一节节 比例压压力控制阀阀(4)输入压力与输出压力的关系曲线(图5-10d),图中表示输入压力增加时、输出 压力稍有下降。通常可以忽略输入压力对输出压力的影响。第一节节 比例压压力控制阀阀五、三通比例减压阀1. 三通比例减压阀的工作原理用二通式减压阀控制压力上升时其响应是足够快的。但是,用它控制压力 下降时,由于结构上的原因,二次压力油只能经细小的控制流道从先导阀处流回 油箱
11、,这使响应很慢。为了克服这个缺点,发展了三通减压阀。压力下降时,压力 油直接回油箱,使降压响应与升压响应一样快速。 图5-11 所示为一个三通比例减压阀的工作原理简图第一节节 比例压压力控制阀阀2. 双向三通比例减压阀当二通比例减压阀用作比例方向阀的先导级时,由于需对两个方向进行控制 ,则需要两个三通减压阀组合成一个双向二通比例减压阀。其工作原理与单向作 用完全一样。区别是它有两个比例电磁铁,为构成反馈,它的阀芯由三件组成。图5-12 所示为一个双向作用三通比例减压阀。第二节节 比例流量阀阀比例流量控制阀的流量调节作用在于改变节流口的开度。它与普通流量阀 的主要区别是用某种电-机械转换器取代原
12、来的手调机构,用来调节节流口的流通 面积。并使输出流量与输入信号成正比。阀口的流量公式为比例方向阀由于具有对进口和出口流量同时节流的功能,因此,它本质上是 个双路的比例节流阀。如果从外部加上压力补偿装置,就能使通过的流量与负 载变化无关,具有调速阀的 功能。 一、直动式比例节流阀比例节流阀分为直动式和先导式。直动式只有一级液压放大。它的阀芯形 式有转阀、滑阀或插装式。旋转节流式由伺服电动机经减速后带动。移动节流 式用比例电磁铁驱动。前者习惯上称为电动式,后者称为电磁式。先导式多为二 级液压放大,也有三级的特大流量阀,其通径为63mm 以上。第二节节 比例流量阀阀直动式比例节流阀的构成是在传统节
13、流阀的基础上,用电-机械转换装置代 替手动节流机构,为了提高调解精度还可加上位置检测装置。由于比例方向阀具有节流功能,实际使用中,常用二位四通比例方向阀代替 比例节流阀。比例方向阀有两条通路,因此,作为比例节流阀使用时,根据过流量 的要求,可以只利用其中一个节流口,也可同时使用两个节流口。其连接情况如 图5-13 所示。二位四通比例方向阀用作比例节流阀时,如要同时利用两个通道, 其无信号状态可以有多种形式供选用。第二节节 比例流量阀阀二、定差减压型比例调速阀在比例节流阀中,受控量只是节流口的面积。但经节流口的流量还与节流口 的前后压力有关,为了补偿由于负载而引起的流量偏差,需要利用压力补偿控制
14、原 理来保持节流口前后压力恒定,从而实现对流量的单参数控制。将直动式比例节流阀与具有 压力补偿动能的定差减压阀组合 在一起,就构成了直动式比例调 速阀,如图5-14 所示。因为它是 在传统的调速阀的基础上加上比 例电磁铁构成的,又称传统型的 比例调速阀,或因它只有两个主 油口,又称二通比例调速阀。第二节节 比例流量阀阀压力补偿的获得是靠把节流口的前后压差反馈到减压阀芯的阀端,经减压 阀的调节作用,近似使节流口前后压差保持恒定。从图中可以看出:二通比例调速阀中,常常内置一个止回阀,以适应反向自由流动的需要,使流 量从B 口流向A 口,图5-15 所示为这种二通比例调速阀的结构图。行程限制器的 作
15、用是限制减压阀的最大开口力(图5-15),节流口的位置由输入信号给定,位置偏 差由传感器检测,而偏差通过电控器来纠正。节流口7 的压降由压力补偿阀保持 恒定。这种比例调速阀的缺点是当节流口部分打开时有较大的起动流量超调。克 服的方法有限制减压阀的最大开启量;避免负流口的部分打开;或者利用液压的 方法将压力补偿器锁定,以上方法都能有效地克服起动时的跳动现象。第二节节 比例流量阀阀第二节节 比例流量阀阀图5-16 所示为一种压力补偿器与主节流阀直线布置的结构。该结构的优点 是可以通过液压的办法,在起动前锁定压力补偿阀芯,避免起动冲击。1-螺塞;2-压力补偿阀;3-阀体;4-控制节 流口;5-位置控
16、制型比例电磁铁;6-止回 阀;7-阻尼孔;8-换向阀第二节节 比例流量阀阀三、比例溢流节流阀为了保持节流阀口前后压差恒定,除了采用定差减压阀的串联型压力补偿方 法外,还可以采用一个定差溢流阀与节流阀并联的方法来实现。由于前一种结构 只有两个主油口,后一种结构有三个主油口P1 、P2 和T,所以又分别被称为二通 比例调速阀和三通比例调速阀。比例溢流型调速阀的工作原理如图5-17 所示略去液动力及摩擦力,定差溢流阀 的力平衡方程为第二节节 比例流量阀阀四、先导式位置反馈型比例节流阀由于受电-机械转换装置推力限制,直动式的比例流量阀只适用于较小通径 的阀。当通径大于10mm 时,就要采用先导控制形式。它们的共同点是利用较 小的比例电磁铁,驱动一个尺寸小的先导阀,再利用先导级的液压放大作用,实现 对主节流阀进行控制。适用于对高压大流量的液流控制。按级间反馈的形式 不同,先导式比例节流阀可分为多种形式。目前可能的反馈控制方式如图5-18 所示。第二节节 比例流量
