電液比例復合閥和伺服比例閥課件

1、第二章 比例控制閥6.電液比例復合閥1.壓力補償型比例復合閥（P-Q塊）2.比例壓力/流量復合閥（P-Q閥）6.電液比例復合閥從廣義上說，把兩種以上不同的液壓功能復合在一個整體上所構(gòu)成的液壓元件可稱為復合閥。若其中至少有一種功能可以實現(xiàn)電液比例控制，這樣的閥稱作電液比例復合閥。因此比例復合閥具有多種控制功能。從上面的定義看，最簡單的比例復合閥是比例方向閥。它復合了方向與流量控制兩種功能。如果進一步把比例方向閥與定差溢流閥或定差減壓閥組合就構(gòu)成了傳統(tǒng)的比例復合閥。且參與復合的比例方向閥的聯(lián)數(shù)可以不只一聯(lián)。圖2-35壓力補償型比例復合閥原理圖a) 定差減壓型 1-比例方向閥 2-安全閥 3-定差減

2、壓閥 把一個以上的比例方向閥與定差減壓閥串聯(lián)（圖2-35a）就成為定差減壓型比例復合閥。從原理圖中可以看出，它具有雙向比例調(diào)速功能加換向功能。美國Vickers公司生產(chǎn)的KG閥就是這一種閥。6.1壓力補償型比例復合閥這是PQ塊圖2-35壓力補償型比例復合閥原理圖 b) 定差溢流型1-比例方向閥 2-安全閥 4-定差溢流閥比例方向閥與定差溢流閥并聯(lián)（圖235b)就構(gòu)成定差溢流型比例復合閥。例如日本大京公司生產(chǎn)的KL型閥及西德生產(chǎn)的NW閥都是這種類型的復合閥。從原理圖上看，它除了具有減壓型復合閥的功能外，還有壓力跟隨負載變化的作用。因此，這類閥使用時不需要用溢流閥。而減壓型的則要用溢流閥來穩(wěn)定系統(tǒng)

3、的進油壓力。6.1壓力補償型比例復合閥235b圖2-35壓力補償型比例復合閥原理圖 b) 定差溢流型1-比例方向閥 2-安全閥 4-定差溢流閥如果把圖235b所示的KL型復合閥用于驅(qū)動兩個液壓執(zhí)行器?？梢钥闯觯攦蓚€主閥都處于中位時，溢流閥的遙控口經(jīng)主閥連通油箱，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。當某一主閥工作時，定差溢流閥又能使閥口前后壓差基本恒定。從而活塞速度不受負載變化的影響。顯然這種閥不能使兩個執(zhí)行器同時工作，除非它們的負載完全一樣。比例復合閥是多個液壓元件的集成回路。具有結(jié)構(gòu)緊湊，使用維護簡單，可用于對執(zhí)行器的速度控制、位置控制的連續(xù)有規(guī)律的調(diào)節(jié)場合。這是PQ塊圖2-36 p-Q閥的原理及特性圖a)

4、詳細符號 b)簡化符號（帶安全閥） c)工作特性曲線 6.2比例壓力/流量復合閥（pQ閥）電液比例壓力/流量復合閥也被稱為比例功率調(diào)節(jié)閥。它是由先導式比例溢流閥與比例節(jié)流閥組成的一個復合閥。比例溢流閥的主閥同時在復合閥中兼作三通壓力補償器，為比例節(jié)流閥進行壓力補償，從而獲得較穩(wěn)定的流量。 三通壓力補償器直動式比例溢流閥（它調(diào)節(jié)負載壓力）P/Q閥一定指的是兩者并聯(lián)連接電液比例壓力/流量復合閥有時被稱為比例功率調(diào)節(jié)閥。它是由先導式比例溢流閥與比例節(jié)流閥組成的一個復合閥。比例溢流閥的主閥同時在復合閥中兼作三通壓力補償器，為比例節(jié)流閥進行壓力補償，從而獲得較穩(wěn)定的流量。閥的詳細符號圖2-36a所示。由

5、圖可見，比例節(jié)流閥1的前后壓差由三通壓力補償器2保持恒定。因而，通過節(jié)流閥的流量僅取決于節(jié)流閥的開口面積，亦即通入比例電磁鐵的信號電流。三通壓力補償器同時又是先導式比例溢流閥的主閥芯級。當負載壓力達到溢流閥3的調(diào)定壓力時，閥芯2開啟，保持進口壓力Pp不變。這樣也限制了系統(tǒng)的出口壓力。有些pQ閥帶有限壓閥以確保系統(tǒng)安全，帶有限壓閥的P-Q閥的符號圖如圖2-36b所示。閥的工作特性曲線如圖2-36c，可見無論是流量調(diào)節(jié)偏差還是壓力調(diào)節(jié)偏差都較小。這種閥被廣泛用于注塑機液壓系統(tǒng)，作為主要的調(diào)速，調(diào)壓元件。上一節(jié)中，曾介紹了由直動式比例溢流閥，壓力補償器，三位四通比例方向閥以及油路塊組成的復合閥，或稱

6、p-Q塊。它與p-Q閥的共同點是均可進行壓力與流量的調(diào)節(jié)控制，差異點是p-Q塊可以進行對一路以上的執(zhí)行器進行方向控制。使用p-Q閥的系統(tǒng)可以在工作循環(huán)的不同階段，對不同的多個執(zhí)行器進行調(diào)速和調(diào)壓，使系統(tǒng)大簡化。使它們變?yōu)榫雀叩牧髁空{(diào)節(jié)器。這種閥被廣泛用于注塑機液壓系統(tǒng)，作為主要的調(diào)速，調(diào)壓元件。PQ閥P-Q閥這里既有普通基本回路也有比例控制回路，但屬于比例控制系統(tǒng)。這里的兩個比例閥可改換成P-Q閥代替P/Q復合閥圖2-37 p-Q閥的結(jié)構(gòu)圖1-直動式比例溢流閥 2-三通壓力補償器 3-比例節(jié)流閥（帶位移傳感器）圖2-37所示為P-Q閥的結(jié)構(gòu)圖。由于比例節(jié)流閥帶位置傳感器，使節(jié)流口的面積可以得

7、到更準確的控制。使用P-Q閥的系統(tǒng)可以在工作循環(huán)的不同階段，對不同的多個液壓執(zhí)行器進行調(diào)速和調(diào)壓，使系統(tǒng)得到大大的簡化，同時控制性能也得到提高。7、閉環(huán)比例閥（伺服比例閥）1、直動式四位四通閉環(huán)比例閥2、先導式閉環(huán)比例方向閥3、二位三通閉環(huán)比例節(jié)流閥4、整體式比例方向閥（主要搞清結(jié)構(gòu)）伺服比例閥（閉環(huán)比例閥、比例伺服閥、高性能比例閥）1995年前后出現(xiàn)了新一種伺服比例閥。1、結(jié)構(gòu)特點：利用大電流（2.7A）比例電磁鐵+首級伺服閥結(jié)構(gòu)。2、性能特點：無零位死區(qū)；頻響比一般比例閥高；可靠性比伺服閥高。3、系統(tǒng)構(gòu)成：與一般伺服閥或比例閥組成的閉環(huán)系統(tǒng)一樣。閉環(huán)比例閥（伺服比例閥）閉環(huán)比例閥是傳統(tǒng)比例

8、閥持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)物。其動靜態(tài)性能幾乎毫不遜色于伺服閥，在某些方面甚至超過伺服閥。它與一般比例閥的最大區(qū)別是采用了控制中位零搭接閥口的結(jié)構(gòu)，因而無中位死區(qū)，而這點是高精度閉環(huán)控制元件的先決條件。此外，它通常有四個閥位，除了正常工作的三個閥位外，還有一個機械（自然）零位。該閥的結(jié)構(gòu)都是整體式。過去，在高精度的控制領域，通常只會想到伺服閥，現(xiàn)在閉環(huán)比例方向閥是一種可供選擇的方案。 圖2-38 直動式四位四通閉環(huán)比例閥a)符號圖 b)結(jié)構(gòu)圖（注意這里的結(jié)構(gòu)是閥芯與閥套和閥體結(jié)構(gòu)）1-復位彈簧 2-閥套 3-控制閥芯 4-比例電磁鐵 5-閥內(nèi)電子裝置 6-位置傳感器自然中位控制中位單個比例電磁鐵先置一偏置

9、電流處于控制中位，電流大在右位，小時在左位伺服比例閥與一般比例閥的最大區(qū)別： 控制中位零搭接閥口的結(jié)構(gòu)，因而無中位死區(qū)，而這點是高精度閉環(huán)控制元件的先決條件。 它通常有四個閥位，除了正常工作的三個閥位外，還有一個機械（自然）零位。以上控制中位與自然零位是兩回事。關于搭接量(a) e為搭接量（負值） (b) 搭接量為0 （c) 搭接量為正值表2-2 幾種連接操縱閥性能比較伺服比例閥的液壓系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)閉環(huán)比例閥（伺服比例閥）閉環(huán)比例閥必須要采用行程控制的比例電磁鐵來驅(qū)動，而測量電子裝置，如振蕩器，調(diào)節(jié)器等都與位置傳感器一起集成在閥的內(nèi)部（整體式結(jié)構(gòu)），它可分為直動式和先導式，二位三通或三位四通，四

10、位四通等。 一、直動式伺服比例閥圖2-38 直動式四位四通閉環(huán)比例閥a)符號圖 b)結(jié)構(gòu)圖（注意這里的結(jié)構(gòu)是閥芯與閥套和閥體結(jié)構(gòu)）1-復位彈簧 2-閥套 3-控制閥芯 4-比例電磁鐵 5-閥內(nèi)電子裝置 6-位置傳感器自然中位控制中位單個比例電磁鐵先置一偏置電流處于控制中位，電流大在右位，小時在左位1、結(jié)構(gòu)特點及工作原理1) 它有四個工作位置，由一個行程控制型的比例電磁鐵來控制。最左面的一個位置是機械零位，與普通閥的自然中位相似。進入正常工作之前，由一偏置電流使閥芯快跳到控制中位上，這時閥芯與閥套采用零搭接，因而無控制死區(qū)。工作期間，閥芯在右面的三個工作位置上移動。比例電磁鐵失電時，由復位彈簧使

11、閥芯定位在機械零位(緊急停止時的故障保護位置)。1、結(jié)構(gòu)特點及工作原理2）控制電磁鐵產(chǎn)生的力直接作用于閥芯和復位彈簧上，用一個行程控制型的比例電磁鐵對它的位置進行無級調(diào)節(jié)。3) 耐高壓的位置傳感器與位置測量電子裝置一起集成在電磁鐵的殼體內(nèi)。4) 控制中位采用零搭接，耐磨的鋼制閥套保證零搭接的持久精度。伺服比例閥由閥體、閥套（銅材）、閥芯組成。自然中位控制中位單個比例電磁鐵先置一偏置電流處于控制中位，電流大在左位，小時在右位1、結(jié)構(gòu)特點及工作原理它有四個工作位置，由一個行程控制型的比例電磁鐵來控制。最左面的一個位置是機械零位，與普通閥的自然中位相似。進入正常工作之前，由一偏置電流使閥芯快跳到控制

12、中位上，這時閥芯與閥套采用零搭接，因而無控制死區(qū)。工作期間，閥芯在右面的三個工作位置上移動。比例電磁鐵失電時，由復位彈簧使閥芯定位在機械零位(緊急停止時的故障保護位置)。2)控制電磁鐵產(chǎn)生的力直接作用于閥芯和復位彈簧上，用一個行程控制型的比例電磁鐵對它的位置進行無級調(diào)節(jié)。3) 耐高壓的位置傳感器與位置測量電子裝置一起集成在電磁鐵的殼體內(nèi)。4) 控制中位采用零搭接，耐磨的鋼制閥套保證零搭接的持久精度。2、閉環(huán)比例閥的流量特性和使用限制1）流量特性 其流量特性如圖3-39所示。圖中可見，特性曲線穿過零點，這是采用零搭接閥芯的緣故。曲線的線性度也很好，這是由于節(jié)流槽的幾何形狀以及較高的壓力降得結(jié)果。

13、比例方向閥的額定值是在P=0.8MPa或1MPa的條件下的流量值，而閉環(huán)比例閥和伺服閥的額定流量值是在每個節(jié)流槽P=3.5MPa的條件下測量到的。2）液動力對使用的影響 液動力限制了直動式閉環(huán)比例方向閥的最大過流能力，但先導式閉環(huán)比例方向閥因它有很大的定位力，不受此限制。圖2-39 閉環(huán)比例閥的流量特性流量特性 其流量特性如左圖所示。圖中可見，特性曲線穿過零點，這是采用零搭接閥芯的緣故。曲線的線性度也很好，這是由于節(jié)流槽的幾何形狀以及較高的壓力降得結(jié)果。比例方向閥的額定值是在P=0.8MPa或1MPa的條件下的流量值，而閉環(huán)比例閥和伺服閥的額定流量值是在每個節(jié)流槽P=3.5MPa的條件下測量到

14、的。二、先導式閉環(huán)比例方向閥這種閥是由一個直動式的比例閥與一個零開口的液動閥疊加而構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)原理，該閥的先導閥工作原理與前面介紹的直動式閉環(huán)比例方向閥完全一樣。不同的只是，由于先導閥處于機械零位（自然零位）時，要求主閥必須復位，所以先導閥在三個工作位置之間運動，而主閥芯即作跟隨運動。先導閥的供油和排油都可以是內(nèi)部或是外部的。只要把1處和2處堵塞起來，就能實現(xiàn)內(nèi)，外先導供油的轉(zhuǎn)換。另外，這種閥的主閥芯有防轉(zhuǎn)動機構(gòu)，這樣可以提高重復控制精度。先導閥有位移傳感器主閥也有位移傳感器位移傳感器圖2-40 先導式閉環(huán)比例方向閥職能符號圖 b) 結(jié)構(gòu)圖主閥就是閥芯和閥體組成先導式伺服比例閥先導式伺服比例閥

15、三、二位三通閉環(huán)比例節(jié)流閥這是一種先導式的閉環(huán)比例節(jié)流閥。其主閥級是一插裝式二位三通閥，由一直動式閉環(huán)比例方向閥進行先導控制。主閥由一耐壓的位置傳感器檢控主閥芯的位置，主閥級與先導級也是采用疊加式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)圖及控制原理如圖2-41所示。圖2-41 二位三通閉環(huán)比例節(jié)流閥a) 控制原理圖 b) 結(jié)構(gòu)圖 主閥 先導閥位移傳感器檢測桿主閥閥芯二位三通伺服比例節(jié)流閥伺服比例閥應用場合：由榆次液壓有限公司、北京航空航天大學、北京機械工業(yè)自動化研究所等單位共同承擔的“十一五”國家科技支撐計劃“關鍵基礎件和通用部件”項目“高性能電液伺服比例閥及其控制系統(tǒng)研究與應用”課題（課題編號：2006BAF01B10

16、）通過驗收。伺服比例閥應用場合：該課題針對高性能電液伺服比例閥及其控制系統(tǒng)中高頻響、大流量的音圈式直線力馬達直接驅(qū)動伺服閥、高性能電液比例閥及高頻響電液伺服比例閥和具有總線控制功能的伺服控制器等開展了技術研發(fā)，其中：高頻響高精度大功率直線力馬達直接驅(qū)動的新型電液伺服閥，突破了新型雙環(huán)磁場大推力重量比的音圈電機關鍵技術，產(chǎn)品達到了國外同類產(chǎn)品的性能指標，填補了國內(nèi)空白；伺服比例閥應用場合：高性能電液比例閥及高頻響電液伺服比例閥在閥體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、比例電磁鐵動態(tài)特性優(yōu)化、電液伺服控制器以及閥孔閥套加工工藝等方面具有創(chuàng)新，保證了產(chǎn)品的控制精度，并已實現(xiàn)批量生產(chǎn)；具有總線控制功能的電液伺服控制器在可控頻帶拓寬速度數(shù)值量獲取、