电液比例方向控制阀.ppt

电液比例方向控制阀1.电液比例方向控制阀概述在电液比例方向控制阀中，与输入电信号成比例的输出量是阀芯的位移或输出流量，并且该输出量随着输入信号的正负变化而改变运动方向。因此，电液比例方向控制阀本质上是一个方向流量控制阀。比例方向阀有以下几种方法：1）根据阀内是否包含有内部反馈闭环，比例方向阀可以分为带内部反馈闭环和不带内部反馈闭环两种类型。其中带内部反馈闭环的比例方向阀又有位移—点反馈、位移—力反馈和直接位置反馈等形式，且以位移—电反馈型居多。2）根据对流量的控制方式，可分为节流控制型与流量控制型比例方向阀。节流控制型比例方向阀与比例节流阀都是控制功率级阀芯的轴向位移（对应阀口开度），输出流量受负载压力和供油压力变化的影响；流量控制型比例方向阀与比例流量阀一样，可由节流控制型比例方向阀与定差减压阀或定差异流量阀组成压差补偿型或压力适应型比例方向流量阀，或由流量检测反馈装置构成带内部反馈闭环的流量控制型比例方向阀，其受控流量由输入信号决定，与供油压力或负载压力的变化无关。3）根据阀芯的结构的形式，比例方向阀可分为滑阀式（滑阀结构）和插装式（锥阀结构）。4）按照阀内液压功率放大的级数，比例方向阀可以分为单级阀、二级阀、三级阀。比例方向阀的特点：比例控制元件的参数包括单方向的压力、单方向流量、方向+流量、压力+流量。对应不同的控制参数，比控制元件包括比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀、复合比例控制阀。比例控制元件采用驱动装置为比例电磁铁，其特点感性负载大，电阻小，电流大，驱动力大，但响应快。普通比例阀的死区大，滞环大，动态响应低。它对零位特性没有特殊要求，主要工作于开环系统，以及闭环速度控制系统。2.举例介绍单级电液比例方向阀图1是最普通的单级比例方向阀的典型结构。该阀采用四边滑阀结构，按节流原理控制流量，比例电磁铁线圈可单独拆卸更换，可通过外部放大器或内置放大器控制，工作过程中只有一个比例电磁铁得电。工作原理：电磁铁5和6不带电时，弹簧3和4将控制阀芯2保持在中位。比例电磁铁得电后，直接推动控制阀芯2，例如，电磁铁“b”（6）得电，控制阀芯2被推向左侧，压在弹簧3上，位移与输入电信号成比例。这时，P口至A口及B口至T口通过阀芯与阀体形成的节流口接通。电磁铁6失电，2被3重新推回中位。弹簧3、4有两个任务：①电磁铁5和6不带电时，将控制阀芯2推回中位。②电磁铁5和6得电时，其中一个作为力—位移转换器，与输入电磁铁力相平衡，从而确定阀芯的轴向位置。图1带行程控制型比例电磁铁的单级比例方向阀的典型结构1—带安装底面的阀体2—控制阀芯3、4—弹簧5、6—带中心螺纹的电磁铁7—三位阀转换二位阀的丝堵如果忽略阀芯与衔铁的摩擦和比例电磁铁的死区电流，则从阀芯处于中位到阀口打开，比例电磁铁要提供的起始电流为(1)式中—比例方向阀克服死区的起始电流；—电磁铁的电流—力增益；—阀口遮盖量；—弹簧3、4的预压缩量；—弹簧3、4的刚度。正常工作时，这种阀的比例电磁铁输出的电磁力除了必须克服弹簧力、摩擦力外，还比须阀口上的液动力，才能控制阀芯移动并保证阀芯可靠地定位。稳态液动力直接影响单级比例方向阀的阀芯位移。当输入电信号恒定，而阀口稳态液动力变化时，阀芯位移出现的偏差为(2)式中—稳态液动力变化量；—阀芯位移偏差；—稳态液动力弹簧刚度。式（2）表明，当稳态液动力增大，阀口会关小，这是液动力超过比例电磁铁驱动力的结果。这种单级阀只能在流量不大、压力较小且流量控制精度要求不高的场合使用，阀芯的位移和阀的功率域分别受到比例电磁铁的有效行程及电磁力的限制。3.比例方向阀的特性分析和选用方法
3.1比例方向的节流特性分析
比例方向阀的控制阀口属于薄壁节流孔口，因此，其控制特性本质上是式
所描述的节流孔口特性，但由于在比例方向阀中，与输入的信号成比
例的是阀芯位移，故又有如下形式：
(3)

(4)

式（3）中--比例方向阀单个阀口流量；--与节流孔口形状、油液密度和温度相关的系数，在一定的温度下，对确定的比例方向阀和工作介质，可视为常数；--比例方向阀单个阀口的压降（MPa）；--比例方向阀单个阀口的通流面积；
式（4）中--阀口的面积的梯度，由方向阀芯行程和方向阀额定流量决定，与比例方向阀输入信号的幅值和最大阀芯位移有关。--比例方向阀阀芯的位移-电流增益（m/A）；--比例方向阀电磁铁通过的电流（A）。
上式表明，比例方向阀的输出流量与控制电流和阀口压差相关。
当比例比例方向阀阀口面积不变（对应阀的输入电信号一定），如果要求通过
阀口的流量增加一倍，则对应阀口上的压差就是原来的4倍。所有方向阀采用双阀
口的工作方式，它在电液比例控制系统中的应用如图2所示。而图2等效为图3所示的节流回路。显然，采用比例方向阀的控制回路本质上是一个串联式进、出油同时节流的调速回