簡單易懂的比例閥基本原理課件

1、基本系統(tǒng)基本系統(tǒng)1) 考慮一個簡單的液壓系統(tǒng)，其由油箱（A）、電動機（ B ）、液壓泵（ C ）、溢流閥（ D ）、過濾器（ E ）、流量控制閥（ F ）、電磁換向閥（ G ）和液壓缸（ H ）組成。2) 通過流量控制閥(其可確定液壓缸運動速度大小)和電磁換向閥(其可確定液壓缸向何方向運動)來控制液壓缸運動。ABCDEFHGHBIVT基本系統(tǒng)基本系統(tǒng)當(dāng)電磁換向閥通電時，液壓缸活塞桿以一定速度伸出或回縮，該速度大小可通過流量控制閥確定，因此，電磁換向閥本身并不控制液壓缸活塞運動速度。HBIVT基本系統(tǒng)基本系統(tǒng)三位電磁換向閥可以完成下列功能：- 液壓缸活塞桿伸出HBIVT基本系統(tǒng)基本系統(tǒng)三位電磁換

2、向閥可以完成下列功能：- 液壓缸活塞桿伸出- 液壓缸活塞桿回縮HBIVT基本系統(tǒng)基本系統(tǒng)三位電磁換向閥可以完成下列功能： - 液壓缸活塞桿伸出- 液壓缸活塞桿回縮- 停止液壓缸HBIVT因此，電磁換向閥的作用就像電氣回路中的開關(guān)一樣。在一個位置上，關(guān)閉燈.HBIVT. 而在另一個位置上，接通燈，但并沒有中間位置。HBIVT不過，另一種類型的開關(guān)可以用于控制燈泡亮度，該開關(guān)被稱之為光度調(diào)整開關(guān)。HBIVT在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。HBIVT在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。HBIVT在

3、這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。HBIVT在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。HBIVT在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。HBIVT在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。HBIVT在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。HBIVT在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。HBIVT基本系統(tǒng)基本系統(tǒng)2) 閥芯

4、移動并不是僅限于三個位置，而是在行程范圍內(nèi)可以無級調(diào)節(jié)。偏離中位的閥芯移動方向?qū)Q定液壓缸運動方式，其大小可以控制液壓缸活塞運動速度。1) 比例方向閥可被認為是電開關(guān)中的光度調(diào)整開關(guān)。HBIVT基本系統(tǒng)基本系統(tǒng)所以，實際上，比例方向閥既可以作為換向閥，也可以作為流量控制閥。HBIVT切換電磁換向閥切換電磁換向閥電磁換向閥可被認為是簡單的開關(guān)閥。其可以通過電氣裝置來控制，這些電氣裝置能夠接通或關(guān)斷電流。HBIVT切換電磁換向閥切換電磁換向閥電磁換向閥可被認為是簡單的開關(guān)閥。其可以通過電氣裝置來控制，這些電氣裝置能夠接通或關(guān)斷電流。HBIVT切換電磁換向閥切換電磁換向閥電磁換向閥可被認為是簡單的開

5、關(guān)閥。其可以通過電氣裝置來控制，這些電氣裝置能夠接通或關(guān)斷電流。HBIVT比例閥比例閥不過，比例方向閥可以通過類似于光度調(diào)整開關(guān)的電氣裝置來控制。HBIVT比例閥比例閥通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥出口流量的控制。HBIVT比例閥比例閥通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥出口流量的控制。HBIVT比例閥比例閥通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥出口流量的控制。HBIVT比例閥比例閥通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥出口流量的控制。HBIVT比例閥比例閥通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥

6、出口流量的控制。HBIVT比例閥比例閥通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥出口流量的控制。HBIVT比例電磁鐵比例電磁鐵所以，與電磁換向閥不同，比例閥線圈電流可調(diào)，并不僅是接通或關(guān)斷。然而，在結(jié)構(gòu)上，比例電磁鐵與開關(guān)式電磁鐵相類似。比例電磁鐵由下列部分組成：- 線圈 (A)- 磁軛 (B)- 銜鐵 (C)- 磁極片(D)- 推桿 (E)銜鐵密閉在導(dǎo)磁套（ F ）中，比例電磁鐵通常采用塑料樹脂材料(G)封裝。ABCDFGEHBIVT比例電磁鐵比例電磁鐵當(dāng)在線圈上施加電壓時，將有電流流過線圈。HBIVT比例電磁鐵比例電磁鐵1) 同樣，電流產(chǎn)生磁場，該磁場集中在金屬導(dǎo)磁套、磁極片

7、和銜鐵中。2) 然而，在磁極片與銜鐵之間的磁回路中存在間隙，所以，就會產(chǎn)生電磁力，該電磁力將閉合這個間隙，從而使磁路導(dǎo)通。HBIVT比例電磁鐵比例電磁鐵1) 推桿將比例電磁鐵與比例閥閥芯連接起來，其通常推動閥芯向擠壓彈簧方向移動。2) 電磁力大小由磁場強度決定，而磁場強度與線圈電流成正比。HBIVT比例電磁鐵比例電磁鐵增加線圈電流將使電磁力增大，因此，閥芯移動距離也增大。HBIVT比例電磁鐵比例電磁鐵增加線圈電流將使電磁力增大，因此，閥芯移動距離也增大。HBIVT比例電磁鐵比例電磁鐵增加線圈電流將使電磁力增大，因此，閥芯移動距離也增大。HBIVTFIFI比例電磁鐵比例電磁鐵在設(shè)計比例電磁鐵時，

8、應(yīng)使電磁力(F)與線圈電流(I)之間成線性關(guān)系，即電磁力僅取決于線圈電流。HBIVT電磁換向閥電磁換向閥進一步講，電磁換向閥與比例閥之間的不同就在于閥芯結(jié)構(gòu)上。HBIVTSSQQ電磁換向閥電磁換向閥1) 對于電磁換向閥，當(dāng)通電時，閥芯結(jié)構(gòu)應(yīng)使其壓降最小。2) 這意味著為了控制小流量，所需閥開口度將會是很小。小開口度是很難控制的。HBIVTSSQ比例閥比例閥1) 然而，比例閥閥芯在刃口上開有V型槽，這樣可使比例閥開口具有較寬的變化區(qū)間。HBIVTSSQ比例閥比例閥1) 然而，比例閥閥芯在刃口上開有V型槽，這樣可使比例閥開口具有較寬的變化區(qū)間。2) 所以，與電磁換向閥相比，盡管比例閥的最大流量較低

9、，但是，其更容易實現(xiàn)小流量控制，即比例閥開口是逐漸變化的。HBIVTSSQ比例閥比例閥根據(jù)將控制的最大流量，可配裝不同的閥芯，即這些閥芯具有不同的形狀、大小或V型槽數(shù)。HBIVT直動式比例溢流閥直動式比例溢流閥1) 比例閥也可用于控制壓力，在這種情況下，比例電磁鐵用來推動閥芯動作，即通過彈簧將錐閥芯壓在閥座上。電磁力越大，所需將溢流口打開的壓力就越大。HBIVT直動式比例溢流閥直動式比例溢流閥2) 這里描述了直動式溢流閥功能，直動式溢流閥只允許通過較小的流量。1) 比例閥也可用于控制壓力，在這種情況下，比例電磁鐵用來推動閥芯動作，即通過彈簧將錐閥芯壓在閥座上。電磁力越大，所需將溢流口打開的壓力

10、就越大。HBIVT先導(dǎo)式比例溢流閥先導(dǎo)式比例溢流閥為了控制較高的流量，直動式比例溢流閥可以作為先導(dǎo)式溢流閥的先導(dǎo)級（或減壓閥）。HBIVT先導(dǎo)式比例溢流閥先導(dǎo)式比例溢流閥為了控制較高的流量，直動式比例溢流閥可以作為先導(dǎo)式溢流閥的先導(dǎo)級（或減壓閥）。HBIVT比例系統(tǒng)的優(yōu)點比例系統(tǒng)的優(yōu)點HBIVT遠程控制遠程控制 開關(guān)系統(tǒng)開關(guān)系統(tǒng)在開關(guān)系統(tǒng)中，為了調(diào)節(jié)液壓缸活塞運動速度，應(yīng)將流量控制閥安裝在合適位置處，這表明工作油管與操作臺相連接。HBIVT遠程控制遠程控制 - 比例系統(tǒng)比例系統(tǒng)不過，在比例系統(tǒng)中，比例閥通過電信號控制，即僅采用小功率電纜就可將操作臺與比例閥連接起來。HBIVTPLC 遠程控制遠

11、程控制 比例系統(tǒng)比例系統(tǒng)當(dāng)今機器控制通常采用電子控制器來實現(xiàn)，而比例閥在液壓系統(tǒng)與電子控制器之間可提供一個簡單接口。HBIVT比例壓力控制比例壓力控制在一臺機器中，若使用比例方向閥和比例壓力閥，則表明這臺機器的液壓功能（運動和作用力）可由電信號控制。HBIVT電磁換向閥的響應(yīng)時間電磁換向閥的響應(yīng)時間比例閥的最大優(yōu)勢就在于其電控能力，即通過電信號可無級控制其閥芯運動速度。HBIVT0.015S電磁換向閥的響應(yīng)時間電磁換向閥的響應(yīng)時間根據(jù)電磁換向閥的通徑大小和電源電壓，其通電響應(yīng)時間約為15ms。HBIVT0.040S電磁換向閥的響應(yīng)時間電磁換向閥的響應(yīng)時間由于復(fù)位彈簧力比電磁力低，所以，電磁換向

12、閥的斷電響應(yīng)時間稍微長一些（一般約為25ms）。HBIVTS比例閥的響應(yīng)時間比例閥的響應(yīng)時間不過，比例閥閥芯的運動速度可由輸入給比例電磁鐵的電信號確定。通過漸增或漸降（稱之為斜坡）電信號，可以獲得幾秒鐘的通電和斷電響應(yīng)時間。HBIVT1.000S比例閥的響應(yīng)時間比例閥的響應(yīng)時間不過，比例閥閥芯的運動速度可由輸入給比例電磁鐵的電信號確定。通過漸增或漸降（稱之為斜坡）電信號，可以獲得幾秒鐘的通電和斷電響應(yīng)時間。HBIVT2.000 S比例閥的響應(yīng)時間比例閥的響應(yīng)時間不過，比例閥閥芯的運動速度可由輸入給比例電磁鐵的電信號確定。通過漸增或漸降（稱之為斜坡）電信號，可以獲得幾秒鐘的通電和斷電響應(yīng)時間。H

13、BIVT3.000S比例閥的響應(yīng)時間比例閥的響應(yīng)時間不過，比例閥閥芯的運動速度可由輸入給比例電磁鐵的電信號確定。通過漸增或漸降（稱之為斜坡）電信號，可以獲得幾秒鐘的通電和斷電響應(yīng)時間。HBIVT電梯舉例電梯舉例 開關(guān)系統(tǒng)開關(guān)系統(tǒng)閥芯運動速度可控是非常有用的，這主要是因為其可以降低系統(tǒng)中的沖擊，即通過控制執(zhí)行元件的加速度和減加速度來達到此目的。假設(shè)以賓館中電梯為例，其采用開關(guān)式液壓系統(tǒng)。HBIVT電梯舉例電梯舉例 開關(guān)系統(tǒng)開關(guān)系統(tǒng)當(dāng)電磁換向閥通電使電梯下降時，閥芯運動很快，這表明液壓缸活塞很快加速到其最大速度（最大速度通過設(shè)定流量控制閥F來確定）。電梯的這種突然啟動會使乘客感到非常不舒服。FHB

14、IVT電梯舉例電梯舉例 開關(guān)系統(tǒng)開關(guān)系統(tǒng)同樣，當(dāng)電梯到達目的地時，因電磁換向閥的很快關(guān)閉，也會使電梯突然停止，從而再次使乘客感到不舒服。在實際液壓系統(tǒng)中，由執(zhí)行元件的突然啟停而產(chǎn)生的沖擊還會造成壓力尖峰，這也是容易引起系統(tǒng)泄漏的情況之一。HBIVT電梯舉例電梯舉例 比例系統(tǒng)比例系統(tǒng)如果采用比例閥來替代電磁換向閥和流量控制閥，那么，電梯速度不僅可由電信號調(diào)節(jié)，而且還可以控制電梯的啟停。HBIVT電梯舉例電梯舉例 比例系統(tǒng)比例系統(tǒng)比例閥可以非常緩慢地開啟，以使電梯平滑加速至最大速度。HBIVT電梯舉例電梯舉例 比例系統(tǒng)比例系統(tǒng)同樣，通過將閥芯緩慢移動至中位，也可以控制減加速度。HBIVT時間時間距

15、離距離運動控制運動控制因此，比例閥通常能夠完成下列幾方面的全運動控制：HBIVT時間時間加速度加速度距離距離運動控制運動控制1. 平滑控制執(zhí)行元件的加速度，直至最大速度。HBIVT時間時間加速度加速度速度速度距離距離運動控制運動控制2. 控制執(zhí)行元件速度，若有必要，對于變負載，應(yīng)保持其恒定。HBIVT時間時間加速度加速度減速度減速度速度速度距離距離運動控制運動控制3. 平滑減加速度，并使壓力峰值最小。HBIVT時間時間位置位置加速度加速度減速度減速度速度速度距離距離運動控制運動控制4. 通過采用合適的感測元件，比例閥還可以較高精度控制執(zhí)行元件定位。HBIVT時間時間力力力控制力控制比例閥也可以

16、通過控制施加于執(zhí)行元件中的壓力來控制執(zhí)行元件的輸出力（例如在壓機或注塑機中）。HBIVT時間時間力力力控制力控制在這種情況下，不僅需要控制執(zhí)行元件的最大壓力，而且還需控制施加或消除壓力的速率。HBIVT時間時間力力力控制力控制實際上，機器工作循環(huán)由一系列斜坡和保持周期組成，這些周期都可以通過比例閥來實現(xiàn)。HBIVT時間時間力力力控制力控制在機器工作循環(huán)末段，對許多過程來說，壓力下降速率也是非常關(guān)鍵的。HBIVT力控制力控制因此，采用比例閥可以實現(xiàn)運動和力控制，且在有些場合，同一種比例閥既可用于運動控制，也可用于力控制。這通常涉及到“PQ”控制，如控制壓力(P)和流量(Q) 。此外，所有這些控制

17、功能都可通過將電信號輸入到比例閥上來實現(xiàn)，而比例閥具有與機器控制器相連接的簡單接口。HBIVT電子控制電子控制HBIVT閥輸入信號閥輸入信號如前所述，輸入給比例電磁鐵的電流需要調(diào)節(jié)，而不是簡單的接通或關(guān)斷（像在電磁換向閥中一樣）。閥輸入信號閥輸入信號理論上，這可以通過光度調(diào)整類型元件（如可調(diào)電阻）來實現(xiàn)，但由于熱量產(chǎn)生和漂移等問題，實際上并不使用這種元件，除非對于最簡單的應(yīng)用場合。HBIVT24 V DC功率放大器功率放大器通常，比例電磁鐵的線圈電流由功率放大器（電子放大器）來控制。功率放大器本身需要一個電源（一般為12 或 24 VDC ）和一個輸入信號。HBIVT24 V DC功率放大器功

18、率放大器功率放大器輸出（電流）由輸入信號控制，當(dāng)輸入信號為零時，輸出信號也為零。HBIVT24 V DC功率放大器功率放大器當(dāng)輸入信號增大時，功率放大器的輸出信號也相應(yīng)地增大。HBIVT24 V DC功率放大器功率放大器當(dāng)輸入信號增大時，功率放大器的輸出信號也相應(yīng)地增大。HBIVT24 V DC功率放大器功率放大器當(dāng)輸入信號增大時，功率放大器的輸出信號也相應(yīng)地增大。HBIVT24 V DC功率放大器功率放大器驅(qū)動比例電磁鐵的大電流（一般為2 3A）由電源提供，而來自輸入信號裝置的電流都是很小的（通常為幾個毫安），因此，輸入信號裝置可以為簡單的電位計。HBIVT24 V DC功率放大器功率放大器

19、在車載液壓系統(tǒng)中，輸入信號裝置可以采用操縱桿式電位計。HBIVT24 V DC 功率放大器功率放大器可是，在許多應(yīng)用場合中，輸入信號通常由機器控制器本身（如PLC 可編程序控制器）來產(chǎn)生，然后，輸入信號直接輸入給功率放大器，以產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。HBIVT比例閥類型比例閥類型HBIVT無反饋式比例閥無反饋式比例閥為了滿足不同應(yīng)用場合的要求，可使用不同類型的比例閥，這些比例閥具有不同的性能。在最簡單的比例方向閥類型中，電磁力與彈簧力相平衡，以對閥芯進行定位。HBIVT無反饋式比例閥無反饋式比例閥功率放大器的輸入信號可產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電流，以輸出給比例電磁鐵。這個電流信號在閥芯上產(chǎn)生一個電磁力，從而使閥

20、芯移動，直至電磁力與彈簧力相平衡。 小輸入信號對應(yīng)于較小的閥開口度。HBIVT無反饋式比例閥無反饋式比例閥逐漸增加輸入信號會使閥開口度也變大，且允許較大流量流過.HBIVT無反饋式比例閥無反饋式比例閥. 直至達到閥的最大開口度，即通過最大流量。HBIVT無反饋式比例閥無反饋式比例閥1) 因此，對于任何輸入信號，閥芯定位都是通過電磁力與彈簧力相平衡來實現(xiàn)的。不過，其它形式的力實際上也作用在閥芯上。當(dāng)流體流過比例閥時，通常產(chǎn)生液動力，這些液動力與彈簧力一起克服電磁力，從而使閥口開度變小。HBIVT無反饋式比例閥無反饋式比例閥1) 因此，對于任何輸入信號，閥芯定位都是通過電磁力與彈簧力相平衡來實現(xiàn)的

21、。不過，其它形式的力實際上也作用在閥芯上。當(dāng)流體流過比例閥時，通常產(chǎn)生液動力，這些液動力與彈簧力一起克服電磁力，從而使閥口開度變小。2) 所以，這種類型的比例閥具有一定的局限性，如允許通過的最大流量較小和其性能較低等。HBIVT反饋式比例閥反饋式比例閥比例閥性能可通過嵌入閥芯位移傳感器來提高，這種傳感器將閥芯位移信號反饋給功率放大器，從而實現(xiàn)對閥芯更加精確地定位。HBIVT反饋式比例閥反饋式比例閥增加輸入信號，以使閥口逐漸開啟。HBIVT反饋式比例閥反饋式比例閥增加輸入信號，以使閥口逐漸開啟。HBIVT反饋式比例閥反饋式比例閥與無反饋式比例閥一樣，反饋式比例閥中也將產(chǎn)生克服電磁力的液動力，該液

22、動力試圖將閥口開度變小。不過，閥口開度變化現(xiàn)可通過閥芯位移傳感器感測，并從功率放大器輸出已增大的電流，即采用已增大的電磁力來補償液動力。HBIVT反饋式比例閥反饋式比例閥1) 隨著閥口壓降和流量的不斷增大，液動力最終將克服電磁力，并使閥口開度減小，不過，這種情況發(fā)生時閥口流量要比無反饋式比例閥大得多。因此，對于給定規(guī)格的比例閥，反饋式的通流能力要比無反饋式強，且閥芯定位精度更高（流量控制更精確）。2) 但反饋式比例閥的制造成本要比無反饋式比例閥高許多，且其需要專用功率放大器來控制。HBIVT高性能比例閥高性能比例閥這里需要高性能比例閥（例如用于閉環(huán)位置或壓力控制），即可采用另一種反饋式比例閥。在這種比例閥中，閥芯與閥套研配，閥芯由單比例電磁鐵驅(qū)動，閥芯工作邊為半邊，當(dāng)單比例電磁鐵通電時，即獲得相應(yīng)工作位置。HBIVT高性能比例閥高性能比例閥通過增加電磁力（電流）可使閥芯一個工作邊打開。HBIVT高性能比例閥高性能比例閥通過減小電磁力可使閥芯另一個工作邊打開。HBIVT高性能比例閥高性能比例閥這種類型結(jié)構(gòu)可使比例閥動作更快，性能更好，但也是以犧牲制造成本為代價。因此，在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)要求選擇最合適的比例閥形式。HBIVT先導(dǎo)式比例閥先導(dǎo)式比例閥當(dāng)需要控制較大流量時，采用先導(dǎo)式比例閥是最佳解決方案