液壓元件與系統(tǒng) 第3版 教學(xué)課件 李壯云 13-第十三章　電液比例閥

ZW主編第十三章電液比例閥第一節(jié)概述

第二節(jié)電液比例壓力閥

第三節(jié)電液比例流量閥

第四節(jié)電液比例方向閥

第五節(jié)高性能電液比例方向閥第一節(jié)概述一、電液比例閥的分類和組成

二、電液比例閥的特點(diǎn)

三、電液比例閥的根本性能要求一、電液比例閥的分類和組成在介紹電液比例閥的分類和組成之前，有必要了解比例閥的技術(shù)開展?fàn)顩r。其開展大致可分為三個(gè)階段：第一階段(20世紀(jì)60年代到70年代)是將比例電磁鐵代替普通液壓閥的開關(guān)型電磁鐵或調(diào)節(jié)手柄，液壓閥局部的結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么幾乎沒有變化，大多不含受控參數(shù)的反響閉環(huán)。其工作頻寬小(為1～5Hz)，穩(wěn)態(tài)滯環(huán)在4％～7％之間，多用于開環(huán)控制。二、電液比例閥的特點(diǎn)1)能方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制和程序控制。

2)把電的快速性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)與液壓傳動(dòng)功率大等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，能連續(xù)、按比例地控制執(zhí)行元件的力、速度和方向，并能防止壓力或速度變化時(shí)的沖擊現(xiàn)象。

3)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，減少了元件使用量。

4)制造簡(jiǎn)便，價(jià)格比伺服閥低廉，但比普通液壓閥高。

5)使用條件、保養(yǎng)和維護(hù)與普通液壓閥相當(dāng)，抗污染性能較好。

6)電液比例閥可以用于沒有反響的開環(huán)控制系統(tǒng)，如圖13-1所示；對(duì)有些場(chǎng)合需要進(jìn)行位置控制或提高系統(tǒng)性能時(shí)，電液比例閥也可以組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖13-2所示。圖13-1電液比例閥組成的開環(huán)控制系統(tǒng)圖13-2電液比例閥組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)二、電液比例閥的特點(diǎn)三、電液比例閥的根本性能要求1.靜態(tài)性能指標(biāo)

2.動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)1.靜態(tài)性能指標(biāo)(1)滯環(huán)HZ

(2)非線性度

(3)分辨率

(4)重復(fù)精度圖13-3電液比例閥的滯環(huán)(1)滯環(huán)HZ

(1)滯環(huán)HZ

(13-1)(2)非線性度(13-2)(3)分辨率電液比例閥輸出的流量或壓力發(fā)生微小變化時(shí)，所需要的輸入電流的最小變化率與額定輸入電流的百分比，稱為分辨率。對(duì)于電液比例閥，分辨率小時(shí)靜態(tài)性能好，但分辨率不能過(guò)小，否那么會(huì)使閥的工作不穩(wěn)定。(4)重復(fù)精度

圖13-4重復(fù)精度示意圖2.動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(1)階躍響應(yīng)特性(2)頻域響應(yīng)特性(1)階躍響應(yīng)特性階躍響應(yīng)特性用于反映電液比例閥在時(shí)域的動(dòng)態(tài)特性，其響應(yīng)時(shí)間、過(guò)渡過(guò)程時(shí)間、最大超調(diào)量等性能指標(biāo)的定義與溢流閥階躍響應(yīng)特性中的相關(guān)指標(biāo)相同或相近，可參見本書第九章第一節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。

(2)頻域響應(yīng)特性1)幅頻寬f-3db。幅頻寬是指控制輸出量與控制輸入量的幅值比下降到0.707時(shí)的頻率。

2)相頻寬f-90°。相頻寬是指控制輸出量相對(duì)于控制輸入量的相位到達(dá)90°時(shí)的頻率。

3)最大幅值比Mr。最大幅值比是指幅頻特性上的最大幅值比，工程應(yīng)用中規(guī)定最大幅值比必須小于2dB。(2)頻域響應(yīng)特性圖13-5輸入不同幅值的電信號(hào)時(shí)電液比例流量閥的頻率響應(yīng)特性曲線第二節(jié)電液比例壓力閥一、直動(dòng)式電液比例溢流閥

二、先導(dǎo)式比例溢流閥

三、電液比例減壓閥一、直動(dòng)式電液比例溢流閥1.不帶反響的直動(dòng)式電液比例溢流閥

2.帶反響的直動(dòng)式電液比例溢流閥1.不帶反響的直動(dòng)式電液比例溢流閥(1)工作原理(2)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(1)工作原理圖13-6不帶反響的直動(dòng)式電液比例溢流閥

a)結(jié)構(gòu)圖b)圖形符號(hào)

1—比例電磁鐵2—推桿3—傳力彈簧4—錐閥芯(1)工作原理圖13-7直動(dòng)式電液比例溢流閥的-I特性曲線(2)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)1)錐閥半錐角α。

2)錐閥阻尼孔直徑d0和閥座孔直徑d。

3)傳力彈簧。1)錐閥半錐角α。α角一般取值較小(10°～20°)，因?yàn)樵诹髁恳欢〞r(shí)，較小的α角使錐閥的開度y較大，有利于提高抗污染能力。但α角過(guò)小將導(dǎo)致閥口穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力增大，以致需要更大的比例電磁鐵。2)錐閥阻尼孔直徑d0和閥座孔直徑d。對(duì)開關(guān)控制型溢流閥，阻尼孔直徑d0通常取較小值，因?yàn)樵摽字睆教笥锌赡艹霈F(xiàn)尖叫聲和壓力振動(dòng)。而電液比例溢流閥中由于比例電磁鐵本身就是一個(gè)較好的阻尼器，因此d0可適當(dāng)加大，以減小該孔造成的壓力降，得到較小的最低控制壓力。3)傳力彈簧。由于傳力彈簧只起傳力作用，因此與開關(guān)控制型溢流閥不同，彈簧剛度對(duì)電液比例溢流閥的啟閉特性并無(wú)影響。2.帶反響的直動(dòng)式電液比例溢流閥圖13-9帶位置電反響的直動(dòng)式比例溢流閥

1—閥體2—比例電磁鐵3—位移傳感器4—閥座5、6—彈簧7—彈簧座8—排氣螺釘二、先導(dǎo)式比例溢流閥1.間接檢測(cè)先導(dǎo)式比例溢流閥

2.直接檢測(cè)先導(dǎo)式比例溢流閥1.間接檢測(cè)先導(dǎo)式比例溢流閥圖13-10間接檢測(cè)先導(dǎo)式比例溢流閥

a)結(jié)構(gòu)圖b)圖形符號(hào)

1—先導(dǎo)油流道2—主閥彈簧3、4—節(jié)流孔5—先導(dǎo)閥座6—先導(dǎo)閥7—外泄口8—先導(dǎo)閥芯

9—比例電磁鐵10—手調(diào)限壓閥11—主閥級(jí)12—主閥芯13—內(nèi)部先導(dǎo)油口螺塞1.間接檢測(cè)先導(dǎo)式比例溢流閥圖13-11先導(dǎo)式比例溢流閥的原理框圖2.直接檢測(cè)先導(dǎo)式比例溢流閥圖13-12直接檢測(cè)式比例溢流閥

1—反響推桿2—先導(dǎo)閥閥芯3—比例電磁鐵4—主閥閥芯2.直接檢測(cè)先導(dǎo)式比例溢流閥(13-4)(13-5)(13-6)三、電液比例減壓閥1.帶限壓閥的二通先導(dǎo)式比例減壓閥

2.帶壓力補(bǔ)償流量控制器的二通先導(dǎo)式比例減壓閥

3.電液比例三通型減壓閥1.帶限壓閥的二通先導(dǎo)式比例減壓閥圖13-13帶限壓閥的二通先導(dǎo)式比例減壓閥

a)結(jié)構(gòu)圖b)圖形符號(hào)

1、5、6—節(jié)流孔2—壓力表接口3—先導(dǎo)油流道4—主閥7—先導(dǎo)閥8—先導(dǎo)閥芯

9—比例電磁鐵10—限壓閥11—主閥芯組件12—單向閥2.帶壓力補(bǔ)償流量控制器的二通先導(dǎo)式比例減壓閥圖13-14帶壓力補(bǔ)償流量控制器的二通先導(dǎo)式比例減壓閥

1—節(jié)流孔2—過(guò)載保護(hù)閥3—液阻4—先導(dǎo)油流道5—壓力補(bǔ)償流量控制器6—先導(dǎo)閥

7—先導(dǎo)閥芯8—比例電磁鐵9—主閥芯組件10—主閥11—單向閥3.電液比例三通型減壓閥圖13-15直動(dòng)式三通型比例減壓閥原理簡(jiǎn)圖

1—比例電磁鐵2—對(duì)中彈簧3—閥芯4—閥體3.電液比例三通型減壓閥圖13-16雙向三通型比例減壓閥

1、3—測(cè)壓柱塞2—閥芯4、6—比例電磁鐵5—閥體第三節(jié)電液比例流量閥一、直動(dòng)式比例流量閥

二、先導(dǎo)式比例流量閥一、直動(dòng)式比例流量閥圖13-17直動(dòng)式比例調(diào)速閥

a)結(jié)構(gòu)圖b)圖形符號(hào)

1—比例電磁鐵2—節(jié)流閥芯3—定差減壓閥4—彈簧一、直動(dòng)式比例流量閥圖13-18直接控制式比例流量閥原理二、先導(dǎo)式比例流量閥1.先導(dǎo)式位置反響型比例流量閥

2.先導(dǎo)式流量反響型比例流量閥二、先導(dǎo)式比例流量閥圖13-19先導(dǎo)式比例流量閥反響控制原理框圖1.先導(dǎo)式位置反響型比例流量閥(1)直接位置反響型

(2)位移-力反響型

(3)位移-電反響型(1)直接位置反響型圖13-20直接位置反響型比例節(jié)流閥

1—比例電磁鐵2—先導(dǎo)閥3—主節(jié)流口4—主閥(2)位移-力反響型

圖13-21位移-力反響型比例節(jié)流閥(3)位移-電反響型2.先導(dǎo)式流量反響型比例流量閥圖13-23流量-位移-力反響型二通比例流量閥

a)工作原理圖b)結(jié)構(gòu)圖

1—主節(jié)流閥2—流量傳感器3—先導(dǎo)閥4—比例電磁鐵2.先導(dǎo)式流量反響型比例流量閥圖13-24流量-位移-力反響型

三通比例流量閥

1—電液比例先導(dǎo)閥2—流量傳感器

3—主調(diào)節(jié)器4—反響彈簧

5—限壓先導(dǎo)閥第四節(jié)電液比例方向閥一、電液比例方向閥的特點(diǎn)

二、電液比例方向閥的類型

三、直動(dòng)式比例方向節(jié)流閥

四、先導(dǎo)式比例方向節(jié)流閥

五、比例方向流量閥一、電液比例方向閥的特點(diǎn)1)比例方向閥處于零位時(shí)閥口有較大的重疊量(正遮蓋量)。

2)比例方向閥閥口的最大開啟量設(shè)計(jì)得較大，接近普通換向閥，因此，比例方向閥在通過(guò)全流量時(shí)的壓力損失小，一般為0.25～0.8MPa，有利于降低系統(tǒng)的能耗和溫升。

3)比例方向閥可以設(shè)計(jì)成具有與常規(guī)方向閥類似的多種中位機(jī)能，以滿足不同系統(tǒng)的控制要求。

4)由于現(xiàn)代電液比例方向閥中引入了各種內(nèi)部反響控制，因此比例方向閥的靜態(tài)性能除了零位死區(qū)外，其他諸如滯環(huán)、線性度、重復(fù)精度等，都已經(jīng)可以接近或到達(dá)電液伺服閥的水平。

5)由于比例方向閥的死區(qū)特性以及閥口開啟量大的特點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)時(shí)不能像伺服閥一樣，簡(jiǎn)單地按零位附近線性化處理，而應(yīng)充分考慮非線性因素的影響。二、電液比例方向閥的類型根據(jù)比例方向閥的控制性能，可以分為比例方向節(jié)流型和比例方向流量型兩種。前者具有類似比例節(jié)流閥的功能，與輸入電信號(hào)成比例的輸出量是閥口開度的大小，因此，通過(guò)閥的流量受閥口壓差的影響；后者具有類似于比例調(diào)速閥的功能，與輸入電信號(hào)成比例的輸出量是閥的流量，其大小根本不受供油壓力或負(fù)載壓力變動(dòng)的影響。三、直動(dòng)式比例方向節(jié)流閥圖13-25不帶位置反響的直動(dòng)式三位四通比例方向節(jié)流閥

a)結(jié)構(gòu)圖b)圖形符號(hào)

1、6—比例電磁鐵2、5—對(duì)中彈簧3—閥體4—閥芯三、直動(dòng)式比例方向節(jié)流閥圖13-26帶位置反響的直動(dòng)式比例方向節(jié)流閥

1—位移傳感器2、7—比例電磁鐵3、6—對(duì)中彈簧4—閥芯5—閥體四、先導(dǎo)式比例方向節(jié)流閥圖13-27先導(dǎo)式比例方向節(jié)流閥

a)結(jié)構(gòu)圖b)圖形符號(hào)

1、6—比例電磁鐵2—先導(dǎo)閥體3—先導(dǎo)閥芯4—固定節(jié)流孔

5—反響活塞7—主閥體8—主閥芯9—彈簧座10—主閥對(duì)中彈簧四、先導(dǎo)式比例方向節(jié)流閥圖13-28噴嘴擋板式位移-力反響型

電液比例方向節(jié)流閥五、比例方向流量閥圖13-29定差減壓型電液比例方向流量閥

a)一般形式b)定差減壓閥壓差可調(diào)形式

1—梭閥2—電液比例方向節(jié)流閥3—定差減壓閥五、比例方向流量閥圖13-30定差溢流型電液

比例方向流量閥第五節(jié)高性能電液比例方向閥圖13-31