电液比例阀基本原理.docx

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电液比例阀基本原理

电液比例阀基本原理

PROPORTIONALVALVES-BASICPRINCIPLES比例阀基本原理SteveSkinner,EatonHydraulics,Havant,UKCopyright?

EatonHydraulics2000

BASICSYSTEM1）一般认为一个简单的液压系统由油箱（A）、电动机（B）、泵（C）、溢流阀（D）、过滤器（E）、流量控制阀（F）、方向控制阀（G）、和油缸（H）组成。

H2）油缸的运动是由流量控制阀（确定运动的速度）和方向控制阀（油缸运动的方向）控制。

GFEDCBA

BASICSYSTEM当电磁阀得电时，油缸活塞将伸出和回缩,其速度由流量控制阀确定，而电磁阀不具有控制速度的能力。

BASICSYSTEMAthreepositionsolenoidvalvecan:

-extendthecylinder

BASICSYSTEMAthreepositionsolenoidvalvecan:

-extendthecylinder-retractthecylinder

BASICSYSTEMAthreepositionsolenoidvalvecan:

-extendthecylinder-retractthecylinder-stopthecylinder

因此电磁阀的动作非常象一个电路中的开关在此位置灯是关闭状态.

...在另外一个位置是开启状态，而没有中间状态。

andintheotherpositionitisswitchedonbuttherearenointermediatestates.

然而众所周知，另一种形式的开关能够用来控制灯泡，调光开关However,anothertypeofswitchcanbeusedforcontrollingalightbulbknownasadimmerswitch.

在这个例子中，这个开关能够被转到全开和全关的任一位置，来调整灯泡的亮度Inthiscase,theswitchcanbeturnedtoanypositionbetweenfullyoffandfullyontovarythebrightnessofthebulb.

Inthiscase,theswitchcanbeturnedtoanypositionbetweenfullyoffandfullyontovarythebrightnessofthebulb.

Inthiscase,theswitchcanbeturnedtoanypositionbetweenfullyoffandfullyontovarythebrightnessofthebulb.

Inthiscase,theswitchcanbeturnedtoanypositionbetweenfullyoffandfullyontovarythebrightnessofthebulb.

Inthiscase,theswitchcanbeturnedtoanypositionbetweenfullyoffandfullyontovarythebrightnessofthebulb.

Inthiscase,theswitchcanbeturnedtoanypositionbetweenfullyoffandfullyontovarythebrightnessofthebulb.

在这个例子中，这个开关能够被转到全开和全关的任一位置，来调整灯泡的亮度。

Inthiscase,theswitchcanbeturnedtoanypositionbetweenfullyoffandfullyontovarythebrightnessofthebulb.

Inthiscase,theswitchcanbeturnedtoanypositionbetweenfullyoffandfullyontovarythebrightnessofthebulb.

BASICSYSTEM1）比例方向阀能够被看作与调光开关具有同样功能。

Aproportionaldirectionalvalvecanbethoughtofasthedimmerswitchequivalentofanelectricalswitch.2）阀芯能够移动到在任一位置，而不仅仅是三个不连续的位置。

阀芯在离开中位的方向仍然确定油缸运动的方向，但阀芯离开中位的距离控制活塞的速度。

BASICSYSTEM于是在实际上比例阀可以同时作为方向阀和流量阀来使用。

Soineffecttheproportionaldirectionalvalveisactingasbothadirectionalvalveandaflowcontrolvalve.

SWITCHINGSOLENOIDVALVE一个传统的电磁阀能够被认为是一个简单的开关阀。

Aconventionalsolenoidvalvecanbethoughtofasasimpleswitchingvalve.它可以被一些只有简单电流通断的开关的电设备来控制Itiscontrolledbysomeformofelectricaldevicewhichsimplyswitchestheelectricalcurrentonoroff.

SWITCHINGSOLENOIDVALVEAconventionalsolenoidvalvecanbethoughtofasasimpleswitchingvalve.Itiscontrolledbysomeformofelectricaldevicewhichsimplyswitchestheelectricalcurrentonoroff.

SWITCHINGSOLENOIDVALVEAconventionalsolenoidvalvecanbethoughtofasasimpleswitchingvalve.Itiscontrolledbysomeformofelectricaldevicewhichsimplyswitchestheelectricalcurrentonoroff.

PROPORTIONALVALVE一个比例方向阀是由与一个与调光开关非常象的电设备控制的。

Aproportionaldirectionalvalvehoweverwillbecontrolledbyanelectricaldevicemorelikeadimmerswitch.

PROPORTIONALVALVE通过改变两个之一电磁铁的电流，阀芯移动的位移能够被改变，因此控制了通过阀的流量。

Byvaryingthecurrenttoeithersolenoid,theamountofspoolmovementcanbevariedandhencetheamountofflowthroughthevalvecanbecontrolled.

PROPORTIONALVALVEByvaryingthecurrenttoeithersolenoid,theamountofspoolmovementcanbevariedandhencetheamountofflowthroughthevalvecanbecontrolled.

PROPORTIONALVALVEByvaryingthecurrenttoeithersolenoid,theamountofspoolmovementcanbevariedandhencetheamountofflowthroughthevalvecanbecontrolled.

PROPORTIONALVALVEByvaryingthecurrenttoeithersolenoid,theamountofspoolmovementcanbevariedandhencetheamountofflowthroughthevalvecanbecontrolled.

PROPORTIONALVALVEByvaryingthecurrenttoeithersolenoid,theamountofspoolmovementcanbevariedandhencetheamountofflowthroughthevalvecanbecontrolled.

PROPORTIONALVALVEByvaryingthecurrenttoeithersolenoid,theamountofspoolmovementcanbevariedandhencetheamountofflowthroughthevalvecanbecontrolled.

PROPORTIONALSOLENOID因此不像传统的电磁阀，通过比例阀线圈的电流需要被调整，而不仅仅是开关式的通断。

BAFCDE比例阀电磁铁的结构与开关式电磁铁是相似的。

电磁铁包括:

-线圈（A）-框架（B）-电枢（C）-电极片（D）-顶针（E）电枢被包在一个芯轴管（F）中。

（同时全部的总成经常被压进一个树脂塑料的外罩（G）中）G

PROPORTIONALSOLENOIDWhenavoltageisappliedtothecoilconnections,anelectricalcurrentwillflowthroughthecoil.

PROPORTIONALSOLENOID1）接下来，电流生成一个磁场，磁场主要集中在金属框架、电机片和电枢中Inturn,theelectricalcurrentcreatesamagneticfieldwhichisconcentratedinthemetalframe,polepieceandarmature.2）然而在磁回路的电机片和电枢之间有一个间隙，于是产生一个力，其作用是关闭这个间隙以完成这个磁回路。

Thereishoweveragapinthemagneticcircuitbetweenthepolepieceandarmaturesoaforceiscreatedwhichactstoclosethisgapandcompletethemagneticcircuit.

PROPORTIONALSOLENOID1）顶针连接着电磁铁和阀芯，通常移动阀芯压缩弹簧。

Thepush-pinconnectsthesolenoidtothevalvespoolandnormallymovesthespoolagainstaspring.2）电磁铁产生的力The大小由磁场强度决定，磁场强度与通过线圈的电流成比例forcecreatedbythesolenoidisdeterminedbythestrengthofthemagneticfieldwhichitselfisproportionaltothecurrentflowingthroughthecoil.

PROPORTIONALSOLENOID增大线圈电流将加大电磁的力，因此推动阀芯压缩弹簧产生一个更大的位移。

Increasingthecoilcurrentwillincreasethesolenoidforceandhencemovethespoolagreateramountagainstthespring.

PROPORTIONALSOLENOIDIncreasingthecoilcurrentwillincreasethesolenoidforceandhencemovethespoolagreateramountagainstthespring.

PROPORTIONALSOLENOIDIncreasingthecoilcurrentwillincreasethesolenoidforceandhencemovethespoolagreateramountagainstthespring.

PROPORTIONALSOLENOIDIFIF电磁铁被设计成电磁力（F）与线圈电流（I）成线性比例关系。

这意味着电磁力仅与线圈电流有关。

开关电磁阀阀芯比例阀与开关电磁阀之间的另一个区别是阀芯的设计。

Afurtherdifferencebetweenaswitchingsolenoidvalveandaproportionalvalveisinthedesignofthespool.

SWITCHINGSOLENOIDSPOOL1）对于开关阀，阀芯被设计为当阀得电时，将压降最小化。

2）这意味着，控制小流量阀开口要求非常小并且很困难。

QWhichwouldmeanthattocontrollowflowrates,theamountofspoolopeningrequiredwouldbeverysmallanddifficulttocontrol.SSQ

PROPORTIONALSPOOLQ1）比例阀阀芯具有比较宽的边缘带有槽口的台肩。

Aproportionalvalvespoolthereforehaswiderlandswithnotchescutintotheedges.SS

PROPORTIONALSPOOL1）比例阀阀芯具有比较宽的边缘带有槽口的台肩。

Q2）因此尽管通过阀的最大流量被减少了（与开关阀对照）但小流量特别容易控制，阀的开口更有规则。

Soalthoughthemaximumflowthroughthevalvemaybereduced（comparedtoaswitchingvalve）lowflowsinparticulararemoreeasilycontrolledandtheopeningofthevalveismoregradual.SS

PROPORTIONALSPOOLQ依据控制的最大流量，不同的阀芯能被适用于不同形状、大小或阀芯槽口的大小特定的阀Dependinguponthemaximumflowtobecontrolled,differentspoolscanbefittedtoaparticularvalvewhichhavedifferentshape,sizeornumberofspoolnotches.SS

直动式比例溢流阀1）比例阀也可以被用来控制压力。

在此比例电磁铁被用来推动一个锥阀芯通过一个弹簧压缩阀座。

电磁力越大，推开锥阀芯离开阀座打开阀的压力要求越大。

Proportionalvalvescanalsobeusedtocontrolpressure.Inthiscaseaproportionalsolenoidisusedtopushapoppetagainstaseatviaaspring.Thegreaterthesolenoidforcethegreaterthepressurerequiredtopushthepoppetoffitsseatandopenthevalve.

DIRECTACTINGPROPORTIONALRELIEFVALVE1）比例阀也可以被用来控制压力。

在此比例电磁铁被用来推动一个锥阀芯通过一个弹簧压缩阀座。

电磁力越大，推开锥阀芯离开阀座打开阀的压力要求越大。

Proportionalvalvescanalsobeusedtocontrolpressure.Inthiscaseaproportionalsolenoidisusedtopushapoppetagainstaseatviaaspring.Thegreaterthesolenoidforcethegreaterthepressurerequiredtopushthepoppetoffitsseatandopenthevalve.2）这里提供一个直动式溢流阀功能，但象多数此类阀一样，只能允许一个小流量通过该阀。

Thisprovidesadirectactingreliefvalvefunctionbutlikemostsuchvalves,itisonlypossibletopasssmallflowratesthroughthevalve.

两-级比例溢流阀为控制大流量，直动式比例溢流阀能被用来作为一个两级溢流阀（或减压阀）的先导级Tocontrolhigherflowrates,theproportionaldirectactingreliefvalvecanbeusedasthepilotstageofatwostagerelief（orreducingvalve）.

TWO-STAGEPROPORTIONALRELIEFVALVETocontrolhigherflowrates,theproportionaldirectactingreliefvalvecanbeusedasthepilotstageofatwostagerelief（orreducingvalve）.

BENEFITSOFPROPORTIONALSYSTEMS比例系统的优点

远程控制–传统系统在常规系统中为了调整执行器的速度，流量控制阀必须安装在一个方便的或便于接近的位置，这意味着与操纵台连接的液压管路经常运行在高压下。

远程控制–比例系统对于比例系统，控制阀为电子调节，仅需要低功率的电缆连接操纵台和比例阀即可。

Withaproportionalsystemhowever,wherecontrolvalveadjustmentiselectronic,onlylow-powerelectricalcablesneedtobeconnectedbetweentheoperator’sdeskandthevalve.

PLC远程控制–比例系统今天更多的是，机械控制被数字电子控制所取代，这里情况也是一样，比例阀的电子控制能力为液压系统和电子控制器之间提供一个简单的接口。

比例压力控制使用比例方向和压力控制阀意味着机器的所有液压功能（运动和力）能被电子地控制。

电磁阀的反应时间SOLENOIDVALVERESPONSETIMEAfurtherbenefitofproportionalvalvesistheabilitytoelectronicallycontrolthespeedofoperationofthevalve.比例阀地进一步功能是电子控制阀操作速度的能力。

SOLENOIDVALVERESPONSETIME0.015SDependinguponitssizeandvoltagesupply,aconventionalswitchingsolenoidvalvewillhaveanenergisationresponsetimeofapproximately15milli-seconds.依据阀的大小和提供的电压，一个传统的开关电磁阀对于一个得电动作的反应时间是15毫秒。

SOLENOIDVALVERESPONSETIME0.040SThede-energisationresponsetimewillbeonlyslightlyslower（typicallyaround25ms）sincethereturnspringproduceslessforcethanthesolenoid.由于回程弹簧的力小于电磁铁，断电的反应时间稍慢（通常25ms左右），

比例阀的反应时间PROPORTIONALVALVERESPONSETIMES比例阀阀芯的运动速度能被阀电磁铁的供给电子信号确定。

通过逐渐地增加或降低信号（叫做斜坡）可以完成几秒的得电和断电时间。

Thespeedofmovementofaproportionalvalvespoolhowevercanbedeterminedbytheelectronicsignalfedtothevalvesolenoid.Bygraduallyincreasingordecreasingthethesignal（knownasramping）,itispossibletoachieveenergisationandde-energisationresponsetimesofseveralseconds.

PROPORTIONALVALVERESPONSETIME1.000S比例阀阀芯的运动速度能被阀电磁铁的供给电子信号确定。

通过逐渐地增加或降低信号（叫做斜坡）可以完成几秒的得电和断电时间。

PROPORTIONALVALVERESPONSETIME2.000S比例阀阀芯的运动速度能被阀电磁铁的供给电子信号确定。

通过逐渐地增加