第8讲电液比例压力阀.ppt

《《电液伺服与比例控制电液伺服与比例控制》》机械工程系机电教研室机械工程系机电教研室第第8 8讲讲 电液比例阀电液比例阀Wenzhou Vocational & Technical College第第8 8讲讲 电液比例阀电液比例阀一、结构原理一、结构原理1.电液比例溢流阀电液比例溢流阀直动式比例溢流阀直动式比例溢流阀1) 比例阀可用于控制压力，在这种情况下，比例电磁铁用来推动阀芯动作，即通过弹簧将锥阀芯压在阀座上电磁力越大，所需将溢流口打开的压力就越大先导式比例溢流阀先导式比例溢流阀为了控制较高的流量，直动式比例溢流阀可以作为先导式溢流阀的先导级（或减压阀）1阀座；2先导锥阀；3轭铁；4衔铁；5弹簧；6推秆；7线圈；8弹簧；9先导阀  比例电磁铁的推杆向先导阀芯施加推力，该推力作为先导级压力负反馈的指令信号随着输入电信号强度的变化，比例电磁铁的电磁力将随之变化，从而改变指令力的大小，使锥阀的开启压力随输入信号的变化而变化 比例溢流阀多用于系统的多级调压或实现连续的压力控制 先导型比例溢流阀的工作原理简图 用比例电磁铁取代节流阀或调速阀的手调装置，以输入电信号控制节流口开度，便可连续地或按比例地远程控制其输出流量，实现执行部件的速度调节。

比例调速阀的工作原理图2.电液比例调速阀电液比例调速阀阀芯运动速度可控是非常有用的，这主要是因为其可以降低系统中的冲击，即通过控制执行元件的加速度和减加速度来达到此目的假设以宾馆中电梯为例，其采用开关式液压系统二、电梯举例二、电梯举例 – 开关系统开关系统当电磁换向阀通电使电梯下降时，阀芯运动很快，这表明液压缸活塞很快加速到其最大速度（最大速度通过设定流量控制阀F来确定）电梯的这种突然启动会使乘客感到非常不舒服F同样，当电梯到达目的地时，因电磁换向阀的很快关闭，也会使电梯突然停止，从而再次使乘客感到不舒服在实际液压系统中，由执行元件的突然启停而产生的冲击还会造成压力尖峰，这也是容易引起系统泄漏的情况之一如果采用比例阀来替代电磁换向阀和流量控制阀，那么，电梯速度不仅可由电信号调节，而且还可以控制电梯的启停比例阀可以非常缓慢地开启，以使电梯平滑加速至最大速度同样，通过将阀芯缓慢移动至中位，也可以控制减加速度电梯举例电梯举例 – 比例系比例系统统时间时间时间时间加速度加速度加速度加速度距离距离距离距离1. 平滑控制执行元件的加速度，直至最大速度比例阀通常能够完成下列几方面的全运动控制：运动控制运动控制时间时间时间时间加速度加速度加速度加速度速度速度速度速度距离距离距离距离2. 控制执行元件速度，若有必要，对于变负载，应保持其恒定。

时间时间时间时间加速度加速度加速度加速度减速度减速度减速度减速度速度速度速度速度距离距离距离距离3. 平滑减加速度，并使压力峰值最小时间时间时间时间位置位置位置位置加速度加速度加速度加速度减速度减速度减速度减速度速度速度速度速度距离距离距离距离4. 通过采用合适的感测元件，比例阀还可以较高精度控制执行元件定位时间时间力力比例阀也可以通过控制施加于执行元件中的压力来控制执行元件的输出力（例如在压机或注塑机中）力控制力控制时间时间力力在这种情况下，不仅需要控制执行元件的最大压力，而且还需控制施加或消除压力的速率时间时间力力实际上，机器工作循环由一系列斜坡和保持周期组成，这些周期都可以通过比例阀来实现时间时间力力在机器工作循环末段，对许多过程来说，压力下降速率也是非常关键的因此，采用比例阀可以实现运动和力控制，且在有些场合，同一种比例阀既可用于运动控制，也可用于力控制这通常涉及到“PQ”控制，如控制压力(P)和流量(Q) 此外，所有这些控制功能都可通过将电信号输入到比例阀上来实现，而比例阀具有与机器控制器相连接的简单接口一台机器中，若使用比例方向阀和比例压力阀，则表明这台机器的液压功能（运动和作用力）可由电信号控制。

当今机器控制通常采用电子控制器来实现，而比例阀在液压系统与电子控制器之间可提供一个简单接口比例阀通过电信号控制，即仅采用小功率电缆就可将操作台与比例阀连接起来三、电子控制三、电子控制24 V DC通常，比例电磁铁的线圈电流由功率放大器（电子放大器）来控制功率放大器本身需要一个电源（一般为12 或 24 VDC ）和一个输入信号功率放大器输出（电流）由输入信号控制，当输入信号为零时，输出信号也为零24 V DC当输入信号增大时，功率放大器的输出信号也相应地增大24 V DC当输入信号增大时，功率放大器的输出信号也相应地增大24 V DC驱动比例电磁铁的大电流（一般为2 ~ 3A）由电源提供，而来自输入信号装置的电流都是很小的（通常为几个毫安），因此，输入信号装置可以为简单的电位计在许多应用场合中，输入信号通常由机器控制器本身（如PLC – 可编程序控制器）来产生，然后，输入信号直接输入给功率放大器，以产生相应的输出24 V DC四、比例阀类型四、比例阀类型1.无反馈式比例阀无反馈式比例阀为了满足不同应用场合的要求，可使用不同类型的比例阀，这些比例阀具有不同的性能在最简单的比例方向阀类型中，电磁力与弹簧力相平衡，以对阀芯进行定位。

功率放大器的输入信号可产生相应的输出电流，以输出给比例电磁铁这个电流信号在阀芯上产生一个电磁力，从而使阀芯移动，直至电磁力与弹簧力相平衡 小输入信号对应于较小的阀开口度逐渐增加输入信号会使阀开口度也变大，且允许较大流量流过...... 直至达到阀的最大开口度，即通过最大流量1) 因此，对于任何输入信号，阀芯定位都是通过电磁力与弹簧力相平衡来实现的不过，其它形式的力实际上也作用在阀芯上当流体流过比例阀时，通常产生液动力，这些液动力与弹簧力一起克服电磁力，从而使阀口开度变小2) 所以，这种类型的比例阀具有一定的局限性，如允许通过的最大流量较小和其性能较低等2.反馈式比例阀反馈式比例阀比例阀性能可通过嵌入阀芯位移传感器来提高，这种传感器将阀芯位移信号反馈给功率放大器，从而实现对阀芯更加精确地定位增加输入信号，以使阀口逐渐开启与无反馈式比例阀一样，反馈式比例阀中也将产生克服电磁力的液动力，该液动力试图将阀口开度变小不过，阀口开度变化现可通过阀芯位移传感器感测，并从功率放大器输出已增大的电流，即采用已增大的电磁力来补偿液动力1) 随着阀口压降和流量的不断增大，液动力最终将克服电磁力，并使阀口开度减小，不过，这种情况发生时阀口流量要比无反馈式比例阀大得多。

因此，对于给定规格的比例阀，反馈式的通流能力要比无反馈式强，且阀芯定位精度更高（流量控制更精确）2) 但反馈式比例阀的制造成本要比无反馈式比例阀高许多，且其需要专用功率放大器来控制。