第二节 电液比例控制技术.docx

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第二节电液比例控制技术

第二节电液比例控制技术

电液比例控制是介于普通开关控制和伺服控制之间的一种新的控制方式。

它既可以根据输入电信号的大小连续地、成比例地对液压系统的流量、压力、方向实现远距离控制、计算机控制，又在制造成本、抗污染等方面优于伺服控制，因此被广泛应用于性能要求不是很高的一般工业部门。

一、一、电液比例控制阀

现有的电液比例阀一类是将传统的液压阀中的手轮、普通电磁铁改为比例电磁铁而成的，阀体部分不变；另一类则是简化伺服阀的结构，适当降低加工精度而发展成的。

前者为开环控制，后者为闭环控制，后者的控制性能高于前者。

根据作用不同比例阀可分为比例流量阀、比例压力阀和比例方向阀，其中比例换向阀既能控制方向，同时又能控制流量，也称为复合阀。

（一）电液比例压力阀

图9-10电液比例压力先导阀

1－阀心2－传动弹簧3－推杆4－比例电磁铁

图9-10、所示为电液比例压力先导阀，它与普通溢流阀、减压阀、顺序阀的主阀组合可构成电液比例溢流阀、电液比例减压阀和电液比例顺序阀。

与普通压力先导阀不同，与阀芯上的液压力进行比较的是比例电磁铁的电磁吸引力，不是弹簧力，弹簧无压缩量，只起传递电磁吸力的作用（称之为传力弹簧），因此，电液比例压力先导阀工作时无附加弹簧力，相对而言调压偏差小。

调节电磁铁输入电流的大小，即可改变电磁吸力，从而改变先导阀的前腔压力，即主阀上腔压力，对主阀的进口或出口压力实现控制。

在电磁吸力相同的情况下，比例压力阀是通过改变先导锥阀座孔直径d来实现压力分级的。

图9-11新型电液比例溢流阀

1－反馈推杆2－先导滑阀3－比例电磁阀4－主阀心

电液比例溢流阀动画1电液比例溢流阀动画图9-11所示为一种压力直接检测的新型电液比例溢流阀的结构原理图，与普通先导型电液比例溢流阀不同，它的先导阀为滑阀结构，溢流阀的进口压力油p被直接引到先导滑阀反馈推杆3的左端（作用面积为A0），然后经过固定阻尼R1到先导滑阀阀芯4的左端（作用面积为A1），进入先导滑阀阀口和主阀上腔，主阀上腔的压力油再引到先导滑阀的右端（作用面积为A2）。

在主阀阀芯2处于稳定受力平衡状态时，先导滑阀阀口与主阀上腔之间的动压反馈阻尼R3不起作用，因此作用在阀芯两端的压力相等。

设计时取A1-A0＝A2，于是作用在先导滑阀上的液压力F＝pA0。

当液压力F与比例电磁铁吸力FE相等，先导阀阀芯受力平衡，阀芯稳定在某一位置，先导滑阀开口一定，先导滑阀前腔压力即主阀上腔压力p1为一定值（因R1的阻尼作用，p1

调节输入的电流大小，即可调节阀的溢流压力。

在这种新型比例溢流阀中，先导阀的反馈推杆面积A0不仅起压力检测作用，而且形成主阀进口压力对比例电磁吸力的负反馈作用。

由于作用在主阀上的液动力、弹簧力、摩擦力等均位于此闭环回路之内，拟制了它们的干扰作用，使阀的定压精度几乎不受流量波动的影响，所以，调压偏差几乎为零。

（二）电液比例流量阀

普通电液比例流量阀是将第五章所介绍的流量阀的手调部分改换为比例电磁铁而成。

除此之外，现已发展了带内反馈的新型比例流量阀。

图9-12电液比例二通流量阀

1-先导阀2－流量传感器3－调节器

图9-12、电液比例二通流量阀动画所示为电液比例二通流量阀的结构原理图。

它由比例电磁铁、先导滑阀、流量传感器、调节器以及阻尼R1、R2、R3等组成。

其中，先导滑阀为可调液阻，起控制和比较的作用；流量传感器为可控液阻，用来检测流量信号并转换为阀芯位移；调节器起压力补偿的作用。

二通流量阀又称为流量－位移－力反馈型比例流量阀。

由于反馈形成的闭环包含调节器在内，所以作用在闭环内的干扰（如负载波动或液动力变化等）均会受到有效的拟制。

（三）电液比例换向阀

图9-13电液比例换向阀结构原理图

a结构原理图b-符号图

1-减压阀阀心2、3－流道4、8－比例磁铁5、7－阻尼螺钉6－主阀心

图9-13、电液比例换向阀动画所示为电液比例换向阀结构原理图。

它由前置级和放大级两部分组成。

其中前置级由电液比例双向减压阀构成，放大级由液动比例双向节流阀构成。

前置级由两端比例电磁铁4、8分别控制双向减压阀阀芯1的位移。

如果左端比例电磁铁8输入电流I1，则产生一电磁吸力FE1使减压阀阀芯1右移，右边阀口开启，供油压力油ps经阀口后减压为pc（控制压力）。

因pc经流道3反馈作用到阀芯右端面（阀芯左端通回油pd），形成一个与电磁吸力FEl方向相反的液压力F1，当Fl＝FEl时，阀芯停止右移稳定在一定的位置，减压阀右边阀口开度一定，压力pc保持一个稳定值。

显然压力pC与供油压力pS无关，仅与比例电磁铁的电磁吸力即输入电流大小成比例。

同理，当右端比例电磁铁输入电流I2时，减压阀阀芯将左移，经左阀口减压后得到稳定的控制压力。

放大级由阀体、主阀芯、左右端盖和阻尼螺钉6、7等零件组成。

当前置级输出的控制压力pC经阻尼孔缓冲后作用在主阀芯5右端时，液压力克服左端弹簧力使阀芯左移（阀芯左端弹簧腔通回油pd）开启阀口，油口ps与B通，A与T通。

随着弹簧压缩量增大、弹簧力增大，当弹簧力与液压力相等时，主阀芯停止左移稳定在某位置，阀口开度一定。

因此，主阀开口大小也取决于输入的电流大小。

同理，当右端比例电磁铁4输入电流I2时，主阀反向位移，开启阀口，沟通油口ps与A、B与T，油液换向并保持一定的阀口开度，阀口开度大小与输入电流大小成比例。

改变比例电磁铁的输入电流，不仅可以改变阀的工作液流方向，而且可以控制阀口开度大小实现流量调节，即这种换向阀具有换向、节流的复合功能。

又称复合阀。

二．电液比例控制系统

电液比例控制系统由电子放大和校正单元、电液比例控制元件、执行元件及动力源、工作负载及信号检测处理装置等组成。

按执行元件的输出参数有无反馈分为开环控制系统和闭环控制系统。

简单的电液比例控制系统是采用比例压力阀、比例流量阀来代替普通液压系统中的多级调压回路或多级调速回路。

这样既简化了系统，又可实现复杂的程序控制及远距离信号传输，便于计算机控制。