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1、直动式比例溢流阀直动式比例溢流阀的工作原理及结构见图3-2,。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3-2a所示，它主要包括阀体6,带位置传感器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。弹簧座德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
2、比较，当出现误差就由电控制器产生信号 加以纠正。由图 3-2b 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。ab图 3-2 带位置电反馈的直动式溢流阀a）工作原理及结构b）结构框图1位移传感器 2比例电磁铁 3弹簧座 4调压弹簧5阀芯 6阀体 7阀座 8调零螺钉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。这就使得不同压力等级时，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210L
3、/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 阀底部德调节螺钉 8，可在一定范围内，调节溢流阀的工作零位。 先导式比例溢流阀1. 结构及工作原理图3-3所示为一种先导式比例溢流阀的结构图。它的上部位先导 级 6，是一个直动式比例溢流阀。下部为主阀级 11，中部带有一个 手调限压阀 10，用于防止系统过载。当比例电磁铁9 通有输入信号电流时，它施加一个直接作用在先 导阀芯 8 上。先导压力油从内部先导油口（取下螺堵13）或从外部 先导油口 X处进
4、入，经流道口和节流3后分成两股，一股经节流孔5 作用在先导阀芯7 上，另一股经节流孔4 作用在阀芯撒谎女上部。 只要 A 油口压的压力不足以使导阀打开，主阀芯的上下腔的压力就 保持相等，从而主阀芯保持关闭状态。这是因为主阀芯上下有效面积 相等，从而主阀芯保持关闭状态。这是因为主阀芯上下有效面积相等， 而上面有一个软弹簧向下施加一个力，使阀芯关闭。当主阀芯是锥阀，它既小又轻，要求的行程也很小，所以这种阀1-的响应很快。阀套上有三个径向分布的油孔，当阀开启时使油流分散 流走，大大减少噪声。节流孔 4 起动态压力发亏作用，提高阀芯的稳 定性。图 3-3 先导式比例溢流阀1先导油流道 2主阀弹簧 3.
5、、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安全阀11主阀级 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外部先导卸油口与传统的先导式溢流阀不同，比例溢流阀的压力等级的获得是靠 改变先导阀的阀座孔径来实现的。这点与比例直动式溢流阀完全相 同。较大的阀座孔径对应着较低的压力等级。小阀座孔径可获得较高 的额定值。阀座的孔径通常由制造厂根据阀座的压力等级在制造时已 经确定。从图3-4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
6、阀的 检测方式属于间接检测方式。从图中可见，主阀在小闭环之外，主阀 中的各种干扰量，例如摩擦。液动力等的都会影响都得不到抑制，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。2. 比例溢流阀的主要性能参数1） 静态特性f(nA)i1J匕1 1-rI十a 50 IUU15U2OIJ250 m 350 WQ(L/Etn i050 (1U 1511斟ii25tisini I.? nmQ( L mm图 3-5 溢流阀的静态特性曲线a ）设定压力与输入电流的关系曲线b）最低设定压力与流量关系曲线 c）压差一流量特性比例溢流阀的静态特性主要由三条特
7、性曲线来表示，见图3-5.一 条为设定压力PA与输入电流I之间的关系曲线，称为控制特性曲线， 还有一条是溢流阀的前后压差与流量的关系曲线。从此图中可以确定 溢流阀的主要性能参数；最高，最低设定压力、滞环、线性度以及稳 态调压偏差等压力特性。这些性能数据时设计的重要依据。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3-6 ）从阶跃响应曲线可以找到滞后时间响应时间ts及超调 量0（见图3-6a ）频率特性曲线可以找出最高工作频率或频宽。图 3-6 比例溢流阀的动态特性曲线a）单位阶跃响应曲线 b）频率响应曲线3.3.2 定差减压型比例调速阀在比例节流阀中，受控量只是节
8、流口的面积。但经节流口的流量还与节流口的前后压差有关，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原理来保持节流口前后压差恒定，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功能的定差减压阀组合在一 起，就构成了直动式比例调速阀。因为它是在传统的调速阀。因为它 是在传统的调速阀的基础加上比例电磁铁构成，又称传统型的比例调 速阀，或因它只有两个主油口，又称为二通比例调速阀。在图 3-15 中，压力补偿的减压阀位于主节流口的上游，且与主 节流口串联。它由一个软弹簧保持在开启位置上。比例节流阀无输入 信号时，也由一个软弹簧保持关闭。当比例电磁铁接收到输入信号后， 产生电磁
9、力直接作用子啊阀芯上，使阀芯向下压缩弹簧，打开阀口使 液流从A 口流向B口。阀的开度与控制电流对应，必要时可以加上 一个位移传感器，提供位置反馈，可使开度控制更为准确。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两 端，经减压阀的调节作用，近似使节流口前后压差AP保持恒定，从 图中可以看出P=Pa-Pb=Fs/A式中 FS 弹簧预压缩力；A减压阀芯截面积。 二通比例调速阀中，常常内置几个单向阀，使适应反向自由流动的需 要，使流量从B流向A油口。图3-16所示这种二通比例调速阀的结 构图。行程限制器的作用是限制减压阀的最大开口量h（见图3-15 ） 节流口的位置由输入信号给定位置偏差由传
10、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来保持恒定。图 3-15 比例调速阀工作原理简图1定差减压阀 2比例节流阀 3单向阀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。这是因为起动前，在弹簧力的作用下减压口处于最大开度。当 加上阶跃信号时，减压阀来不及做出反应，由于没有减压损失，使 P1=P2 ,供油压全部加在节流口上，使通过的流量有很大的超调，导 致前冲现象。克服的方法有限制减压阀的最大开启量；避免节流口的 部分打开，或者利用液压的方法将压力补偿器锁定都能有效地克服起 动时的跳动现象。图 3-17 带液压锁定的比例调速阀a）液压连接图b）结构原理图1
11、螺塞 2压力补偿阀芯 3阀体 4控制节流口 5位置型比例电磁铁 6单向阀 7阻尼孔 8换向阀图 3-17 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方法，在起动前锁定压力补偿阀芯，避 免起动冲击。该阀主要包括阀体3，控制节流口 4，比例电磁铁5， 单向阀 6及压力补偿阀2。要求流量由电位器设定。为了减小在节流 口 4 部分打开时的起动冲击，采取了起动前把补偿阀芯 4 锁定的措 施。油口 A和压力补偿器4之间的内部通路用螺塞1堵死，巴压力油经P 口和阻尼孔 7 引入补偿器。换向阀 8 的上油压力油进入补偿器后克 服弹簧力，把它锁死在关闭的位置上。当换向阀 8 从 P 切换到向 B 油口供油时，压力补偿阀芯从关闭位置移到调节位置。这样使供压油 逐渐加在控制节流口上，避免了起动时的流量超调和前冲现象。图 3-17a 是这种阀的油路连接图。在输入电流值为零或当位移传感器断线，控制节流口关闭。节流 口可按比例放大器的斜坡逐渐开大或关闭。
