|
直動(dòng)式比例溢流閥 直動(dòng)式比例溢流閥的工作原理及結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-2,。這是一種帶位置電反饋的雙彈簧結(jié)構(gòu)的直動(dòng)式溢流閥。它于手調(diào)式直動(dòng)溢流閥的功能完全一樣。其主要區(qū)別是用比例電磁鐵取代了手動(dòng)彈簧力調(diào)節(jié)組件。 如圖3-2a所示，它主要包括閥體6，帶位置傳感器1、比例電磁鐵2、閥座7、閥芯5及調(diào)壓彈簧4等主要零件。當(dāng)電信號(hào)輸入時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生相應(yīng)的電磁力，通過(guò)彈簧座3加在調(diào)壓彈簧4和閥芯上，并對(duì)彈簧預(yù)壓縮。此預(yù)壓縮量決定了溢流壓力。而壓縮量正比輸入電信號(hào)，所以溢流壓力也正比于輸入電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的比例控制。 彈簧座德實(shí)際位置由差動(dòng)變壓器式位移傳感器1檢測(cè)，實(shí)際值被反饋到輸入端與輸入值進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)誤差就由電控制器產(chǎn)生信號(hào)加以糾正。由圖3-2b所示的結(jié)構(gòu)框圖可見(jiàn)，利用這種原理，可排除電磁鐵摩擦的影響，從而較少遲滯和提高重復(fù)精度等因素會(huì)影響調(diào)壓精度。顯然這是一種屬于間接檢測(cè)的反饋方式。 a  b圖3-2 帶位置電反饋的直動(dòng)式溢流閥 a)工作原理及結(jié)構(gòu) b）結(jié)構(gòu)框圖 1—位移傳感器 2—比例電磁鐵 3—彈簧座 4—調(diào)壓彈簧 5—閥芯 6—閥體 7—閥座 8—調(diào)零螺釘
普通溢流閥可以靠不同剛度的調(diào)壓彈簧來(lái)改變壓力等級(jí)，而比例溢流閥卻不能。由于比例電磁鐵的推力是一定的，所以不同的等級(jí)要靠改變閥座的孔徑來(lái)獲得。這就使得不同壓力等級(jí)時(shí)，其允許的最大溢流量也不相同。根據(jù)壓力等級(jí)不同，最大過(guò)流量為2～10L/min。閥的最大設(shè)定壓力就是閥的額定工作壓力，而設(shè)定最低壓力與溢流量有關(guān)。這種直動(dòng)式的溢流閥除在小流量場(chǎng)合下單獨(dú)作用，作為調(diào)節(jié)元件外，更多的是作為先導(dǎo)式溢流閥或減壓閥的先導(dǎo)閥用。另外，位于閥底部德調(diào)節(jié)螺釘8，可在一定范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)溢流閥的工作零位。 3.2.2先導(dǎo)式比例溢流閥 1.結(jié)構(gòu)及工作原理 圖3-3所示為一種先導(dǎo)式比例溢流閥的結(jié)構(gòu)圖。它的上部位先導(dǎo)級(jí)6，是一個(gè)直動(dòng)式比例溢流閥。下部為主閥級(jí)11，中部帶有一個(gè)手調(diào)限壓閥10，用于防止系統(tǒng)過(guò)載。 當(dāng)比例電磁鐵9通有輸入信號(hào)電流時(shí)，它施加一個(gè)直接作用在先導(dǎo)閥芯8上。先導(dǎo)壓力油從內(nèi)部先導(dǎo)油口（取下螺堵13）或從外部先導(dǎo)油口X處進(jìn)入，經(jīng)流道口和節(jié)流3后分成兩股，一股經(jīng)節(jié)流孔5作用在先導(dǎo)閥芯7上，另一股經(jīng)節(jié)流孔4作用在閥芯撒謊女上部。只要A油口壓的壓力不足以使導(dǎo)閥打開(kāi)，主閥芯的上下腔的壓力就保持相等，從而主閥芯保持關(guān)閉狀態(tài)。這是因?yàn)橹鏖y芯上下有效面積相等，從而主閥芯保持關(guān)閉狀態(tài)。這是因?yàn)橹鏖y芯上下有效面積相等，而上面有一個(gè)軟彈簧向下施加一個(gè)力，使閥芯關(guān)閉。  當(dāng)主閥芯是錐閥，它既小又輕，要求的行程也很小，所以這種閥的響應(yīng)很快。閥套上有三個(gè)徑向分布的油孔，當(dāng)閥開(kāi)啟時(shí)使油流分散流走，大大減少噪聲。節(jié)流孔4起動(dòng)態(tài)壓力發(fā)虧作用，提高閥芯的穩(wěn)定性。
圖3-3 先導(dǎo)式比例溢流閥 1—先導(dǎo)油流道 2—主閥彈簧 3.、4、5—節(jié)流口 6—先導(dǎo)閥 7—外泄口 8—先導(dǎo)閥芯 9—比例電磁鐵 10—安全閥 11—主閥級(jí) 12—主閥芯 13—內(nèi)部先導(dǎo)油口螺堵 A—進(jìn)油口 B—出油口 X—外部先導(dǎo)油口 Y—外部先導(dǎo)卸油口 與傳統(tǒng)的先導(dǎo)式溢流閥不同，比例溢流閥的壓力等級(jí)的獲得是靠改變先導(dǎo)閥的閥座孔徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這點(diǎn)與比例直動(dòng)式溢流閥完全相同。較大的閥座孔徑對(duì)應(yīng)著較低的壓力等級(jí)。小閥座孔徑可獲得較高的額定值。閥座的孔徑通常由制造廠根據(jù)閥座的壓力等級(jí)在制造時(shí)已經(jīng)確定。 圖3-4 先導(dǎo)式比例溢流閥原理框架圖
從圖3-4所示的原理框架圖可以看出。閥座孔的面積A用來(lái)檢測(cè)主閥芯上腔的壓力P，當(dāng)PA的積大于電磁力Fm時(shí)，導(dǎo)閥開(kāi)啟，進(jìn)而主閥開(kāi)啟，間接控制主壓力PA.,顯然Px屬于中間變量,這種溢流閥的檢測(cè)方式屬于間接檢測(cè)方式。從圖中可見(jiàn)，主閥在小閉環(huán)之外，主閥中的各種干擾量，例如摩擦。液動(dòng)力等的都會(huì)影響都得不到抑制，比例電磁鐵也在閉環(huán)之外。所以其壓力偏差和超調(diào)量都較大，常達(dá)15%以上。改進(jìn)辦法可以采用直接檢測(cè)方式。 2.比例溢流閥的主要性能參數(shù) 1)靜態(tài)特性 圖3-5 溢流閥的靜態(tài)特性曲線 a）設(shè)定壓力與輸入電流的關(guān)系曲線 b)最低設(shè)定壓力與 流量關(guān)系曲線 c）壓差—流量特性
比例溢流閥的靜態(tài)特性主要由三條特性曲線來(lái)表示，見(jiàn)圖3-5.一條為設(shè)定壓力PA與輸入電流I之間的關(guān)系曲線，稱為控制特性曲線，還有一條是溢流閥的前后壓差與流量的關(guān)系曲線。從此圖中可以確定溢流閥的主要性能參數(shù)；最高，最低設(shè)定壓力、滯環(huán)、線性度以及穩(wěn)態(tài)調(diào)壓偏差等壓力特性。這些性能數(shù)據(jù)時(shí)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 3.動(dòng)態(tài)特性 比例溢流閥的動(dòng)態(tài)特性一般用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)曲線來(lái)表示（圖3-6）。從階躍響應(yīng)曲線可以找到滯后時(shí)間τ，響應(yīng)時(shí)間ts及超調(diào)量σ（見(jiàn)圖3-6a）。頻率特性曲線可以找出最高工作頻率或頻寬。 a b 圖3-6 比例溢流閥的動(dòng)態(tài)特性曲線 a）單位階躍響應(yīng)曲線 b）頻率響應(yīng)曲線 3.3電液比例流量控制閥 比例流量控制閥的流量調(diào)節(jié)作用都在于改變節(jié)流口的開(kāi)度。它與普通流量閥的主要區(qū)別是用某種電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器取代原來(lái)的手調(diào)機(jī)構(gòu)，用來(lái)調(diào)節(jié)節(jié)流口的流通面積。并使輸出流量與輸入信號(hào)成正比。 按閥口的流量公式有 當(dāng)紊流時(shí)流量系數(shù)Cd近似為常數(shù)。由上式可見(jiàn)，改變同流面積A（x）可以改變流量，但節(jié)流口的前后壓差Δρ進(jìn)行壓力補(bǔ)償分為比例節(jié)流閥和比例調(diào)速閥。也有采用流量直接反饋型的新原理比例流量閥。 比例方向閥由于具有對(duì)進(jìn)口和出口流量同時(shí)節(jié)流的功能。因此，它本質(zhì)上是個(gè)雙路的比例節(jié)流閥。如果從外部加上壓力補(bǔ)償裝置，就能使通過(guò)的流量與負(fù)載變化無(wú)關(guān)，具有調(diào)速閥的功能。 3.3.1直動(dòng)式比例節(jié)流閥 比例節(jié)流閥也分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式。直動(dòng)式的只有一級(jí)液壓放大。它的閥芯型式有轉(zhuǎn)閥、滑閥或插裝式。旋轉(zhuǎn)節(jié)流式由伺服電機(jī)經(jīng)減速后帶動(dòng)。移動(dòng)節(jié)流式用比例電磁鐵驅(qū)動(dòng)。前者習(xí)慣上稱為電動(dòng)式，后者稱為電磁式。先導(dǎo)式多為二級(jí)液壓放大，也有三級(jí)的特大流量閥，其通徑為63以上。 直動(dòng)式比例節(jié)流閥的構(gòu)成是在傳統(tǒng)節(jié)流閥的基礎(chǔ)上，用電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置代替手動(dòng)節(jié)流機(jī)構(gòu)而構(gòu)成。為了提高調(diào)解精度還可加上位置檢測(cè)裝置。 單純的直動(dòng)式比例節(jié)流閥產(chǎn)品較少見(jiàn)。早起產(chǎn)品中可見(jiàn)到采用伺服電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)閥型的比例節(jié)流閥。由于比例方向閥具有節(jié)流功能，實(shí)際使用中，常用二位四通比例方向閥來(lái)代替比例節(jié)流閥。比例方向閥有兩條通路，因此，作為比例節(jié)流閥使用時(shí)，根據(jù)過(guò)流量的要求，可以只利用其中一個(gè)節(jié)流口，也可同時(shí)使用兩個(gè)節(jié)流口。其連接情況，參見(jiàn)圖3-14所示。二位四通比例方向閥用作比例節(jié)流閥時(shí)，如要同時(shí)利用兩個(gè)通道，其無(wú)信號(hào)狀態(tài)可以有多種形式供選用。 3.4電液比例方向閥 電業(yè)比例方向閥是一種具有液流方向控制功能和流量控制功能的負(fù)荷閥。在壓差恒定的條件下，通過(guò)它的流量與輸入電信號(hào)成比例，而流動(dòng)的方向取決于比例電磁鐵是否受到刺勵(lì)。常見(jiàn)的有二位四通和三位四通滑閥式。利用插裝式元件組成比例方向閥需要較多的元件，制造和控制都較為復(fù)雜。 3.4.1比例方向閥的結(jié)構(gòu)及控制特點(diǎn) 1.比例方向閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由于電液比例方向閥是在開(kāi)關(guān)型換向閥和電液伺服閥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，他們之間有很多異同點(diǎn)。 - 比例閥閥芯與閥套的徑向間隙約為3-4μm，與普通換向閥相當(dāng)，而伺服閥的配合間隙約為0.5μm左右。因此抗污染能力比伺服閥強(qiáng)的多。
- 為了減小中位泄露，比例閥的閥芯通常具有一定的搭接量。搭接量一般為額定控制電流的10%~15%。這使比例閥有較大的死區(qū)，雖然死區(qū)達(dá)10%以上，但可在電子放大器中進(jìn)行補(bǔ)償，使死區(qū)最大限度的減小。
- 比例方向閥的閥芯形狀是經(jīng)特別加工和修整的，以適應(yīng)同時(shí)對(duì)進(jìn)、出口實(shí)行準(zhǔn)確節(jié)流。一般方向閥閥芯臺(tái)肩是直角形的，而比例方向閥的閥芯則開(kāi)有多至8個(gè)節(jié)流槽，節(jié)流槽口得幾何形狀為三角形，矩形，圓形或他們的組合。這些節(jié)流口有時(shí)稱為控制槽，在圓周上均勻分布，且左右對(duì)稱或成某一比例。通常比例系數(shù)為1/2。用來(lái)適應(yīng)控制對(duì)稱執(zhí)行器或非對(duì)稱執(zhí)行器的需要。
2.比例方向閥的閥芯運(yùn)動(dòng)控制特點(diǎn) 一般的方向閥開(kāi)啟過(guò)程總是先通過(guò)死區(qū)，然后全開(kāi)，直至本質(zhì)上消除節(jié)流作用為止。而比例方向閥通過(guò)死區(qū)后進(jìn)入節(jié)流階段，而且節(jié)流槽的軸向長(zhǎng)度永遠(yuǎn)大于閥芯行程。這樣做可以使控制口總具有節(jié)流功能。而伺服閥閥芯與閥套的配合通常無(wú)死區(qū)，零位附近是伺服系統(tǒng)（特別是位置伺服系統(tǒng)）的主要工作點(diǎn)，因此，伺服閥的工作行程較小。從上面閥芯運(yùn)動(dòng)控制分析中可知：比例方向閥的閥口壓降比伺服閥約低一個(gè)數(shù)量級(jí)，約為2.5~8bar，但比電液換向閥的較高。比例電磁鐵的控制功率約為伺服閥的10倍以上，比電液換向閥的略高或相當(dāng)。 現(xiàn)代電液比例方向閥中引入了各種內(nèi)部反饋控制和采用零搭接，因此在滯環(huán)、重復(fù)精度、分辨率及線性等方面的性能與電液伺服閥幾乎相當(dāng)，但在動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面還比性能高的伺服閥稍差。 3.比例方向閥的中位機(jī)能及應(yīng)用場(chǎng)合 三位四通比例方向閥也像電液換向閥那樣，具有不同的中位機(jī)能，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的特別要求。各種中位機(jī)能的獲得，是通過(guò)保持閥套的沉割槽和閥芯的臺(tái)肩長(zhǎng)度不變，只改變節(jié)流口得軸向長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖3-27所示為幾種控制槽與閥套配合的情況。通過(guò)不同的配合可以得到不同的閥機(jī)能。圖中上部為職能符號(hào)，下部為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖3-27a所示為左右對(duì)稱的O型中閉閥芯與閥套配合的情況。如前所述，為減小泄露和簡(jiǎn)化制造工藝，閥芯與閥套有約10%~15%的搭接量。在圓周上對(duì)稱開(kāi)有若干個(gè)三角槽，在兩個(gè)方向上節(jié)流面積相等。節(jié)流槽的數(shù)量根據(jù)應(yīng)用需要而定。這種閥主要用于對(duì)稱執(zhí)行器。從P到A或從P到B的壓降基本一樣，能對(duì)對(duì)稱的液壓缸或油馬達(dá)提供良好的控制。 圖3-27b所示為對(duì)稱的P型中位節(jié)流型閥芯。在中位時(shí)，它能使P到A和B油口提供節(jié)流路徑。T油孔堵死。中位的節(jié)流是靠閥芯臺(tái)肩上的矩形節(jié)流槽與閥套形成一個(gè)不大的開(kāi)口量而獲得的，允許約3%的額定流過(guò)。這種閥主要用于控制液壓馬達(dá)，在中位時(shí)向馬達(dá)提供必要的補(bǔ)油。因?yàn)橐簤厚R達(dá)在突然停止時(shí)會(huì)出現(xiàn)泄露或抽空現(xiàn)象。提供補(bǔ)油后，馬達(dá)的停止和啟動(dòng)都會(huì)變得平穩(wěn)。
圖3-27c為對(duì)稱的YX型中位節(jié)流型閥芯。這種閥芯處于中位時(shí)P油口封團(tuán)，A和B與T油口經(jīng)節(jié)流孔相通。中位時(shí)，矩形節(jié)流槽的開(kāi)口量可通過(guò)的流量也是約為額定流量的3%左右。這種閥主要用于面積比接近1:1的單出活塞缸。它可以消除中位時(shí)由于閥芯的泄露而引起的活塞緩慢外伸現(xiàn)象，也可以防止有桿腔的液壓力放大作用。在單出桿缸用于超越負(fù)載的場(chǎng)合，或某次平衡回路、液控單向閥回路的場(chǎng)合，有時(shí)就必須采用這種閥芯形式。 圖3-27d為O3中閉型閥，這是因?yàn)殚y芯右側(cè)臺(tái)肩的外側(cè)沒(méi)有節(jié)流開(kāi)口的緣故。因此左移時(shí)B油口與T油口互不相通。圖3-27e為YX型中位節(jié)流型閥芯，中位時(shí)P口封閉，A和B與T口節(jié)流相通有一矩形槽橫跨在B與T口上。閥芯左移時(shí)B與T口互不相通，這兩種閥芯主要用于差動(dòng)連接回路。 此外，還有多種有實(shí)用價(jià)值的中位機(jī)能。表3-1給出了對(duì)稱閥芯及不對(duì)稱閥芯的中位機(jī)能、流通狀態(tài)及應(yīng)用場(chǎng)合。可供設(shè)計(jì)時(shí)選擇使用。 從本質(zhì)上說(shuō)，由于電液比例方向閥的閥芯可以定位在任何一位置上，即位置是無(wú)級(jí)可調(diào)的，它就再不局限于3位閥了。其實(shí)，他可以作成四位或五位四通的型式。例如一個(gè)四位置的閥中有四個(gè)功能位置，如圖3-28所示。設(shè)兩電磁鐵電流為零時(shí)中位是位置2，電磁鐵a的指令信號(hào)從零增加至控制電流的40%時(shí)定位在位置3上，100%控制電流時(shí)定位在位置4上。而當(dāng)電磁鐵b的指令信號(hào)從0至100%增長(zhǎng)時(shí)，閥芯主檢定位在閥位1的位置上。可見(jiàn)，合理的利用比例閥的多工作位置特點(diǎn)，并與適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)控制器配合使用，僅用一個(gè)比例方向閥就可以實(shí)現(xiàn)加速、減速、平衡、差動(dòng)、快速及慢速等多種功能，可大大簡(jiǎn)化液壓控制系統(tǒng)。 4.不對(duì)稱閥芯 由于比例方向閥能對(duì)進(jìn)口和出口同時(shí)進(jìn)行節(jié)流控制，當(dāng)用于控制不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些新問(wèn)題。例如，對(duì)稱的閥芯，即左右兩邊節(jié)流面積相同的閥芯，應(yīng)用于控制對(duì)稱執(zhí)行器時(shí)不會(huì)產(chǎn)生大的問(wèn)題。但當(dāng)應(yīng)用于單出桿液壓缸等非對(duì)稱執(zhí)行器時(shí)情況就不一樣。 設(shè)差動(dòng)液壓缸的兩側(cè)有效面積比為2比1.如果進(jìn)口和出口兩側(cè)的節(jié)流面積相等時(shí)，所得的閥壓力降便為1：4. 參看圖3-29。因?yàn)?/font> 由上式得 式中各符號(hào)的意義見(jiàn)圖3-29所示 由上式可見(jiàn)，當(dāng)有桿腔的二作背壓大于供油壓的1/4時(shí)，就會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)無(wú)法對(duì)進(jìn)油強(qiáng)提供足夠的壓差而出現(xiàn)抽空現(xiàn)象。因此產(chǎn)生氣穴使系統(tǒng)控制性能大大破壞，甚至不能工作。 適合的設(shè)計(jì)不對(duì)稱開(kāi)口的閥芯，可以滿足不同流量的要求。各種現(xiàn)有產(chǎn)品中多有不對(duì)稱閥芯供選擇，來(lái)適應(yīng)不同面積比的液壓缸的控制要求。 3.4.2直動(dòng)式比例方向閥 直動(dòng)式比例方向閥由比例電磁鐵直接推動(dòng)閥芯左右移動(dòng)來(lái)工作。其中二位四通和三位四通兩種最常見(jiàn)。前者只有一只比例電磁鐵，由復(fù)位彈簧定位。后者有兩只比例電磁鐵，由兩個(gè)對(duì)中彈簧定位。復(fù)位彈簧或?qū)χ袕椈赏瑫r(shí)也是電磁力位-移轉(zhuǎn)換元件。由于電磁力的限制，直動(dòng)式的比例方向閥只能用在流量較低的場(chǎng)合，比例方向閥也可分為帶閥芯位置反饋和不帶位置反饋兩種。 不帶閥芯位置反饋的直動(dòng)式比例方向閥的基本結(jié)構(gòu)與前面介紹的三通比例減壓閥十分相似，僅閥芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。圖3-13所示的三通減壓閥是采用三件組合式閥芯，而比例方向閥采用的是開(kāi)有節(jié)流槽的整體式閥芯。當(dāng)任一只電磁鐵通電后，電磁力直接作用在閥芯上，并與對(duì)中彈簧力平衡而定位在與信號(hào)成正比的位置上，對(duì)于三位閥，兩個(gè)電磁鐵同時(shí)通電是禁止?fàn)顟B(tài)。而兩個(gè)電磁鐵同時(shí)失電時(shí)，在對(duì)中彈簧的作用下處于中位，當(dāng)左面的電磁鐵收到信號(hào)時(shí)，信號(hào)使閥芯右移，其位移量比例于輸入信號(hào)。這時(shí)允許油液從P孔流向B孔和A孔流向T孔。如果節(jié)流口前后壓差保持不變，則通過(guò)的流量?jī)H與輸入信號(hào)有關(guān)，如果另一側(cè)的比例電磁鐵通電，油孔導(dǎo)通的情況正好交換導(dǎo)通。  帶閥芯位置反饋的直動(dòng)式比例方向閥與不帶閥芯位置反饋的差別僅在于使用的比例電磁鐵不完全相同。不帶位置反饋的比例方向閥使用的是力控制形比例電磁鐵，而帶位置反饋的其中有一只使用的是行程控制比例電磁鐵，如圖3-30所示。位移傳感器1是一個(gè)直線型的差動(dòng)變壓器，它的動(dòng)鐵心與電磁鐵的銜鐵機(jī)械固連。能在閥芯的兩個(gè)移動(dòng)方向上移動(dòng)約±3mm。其工作過(guò)程如下：當(dāng)電磁鐵受激勵(lì)，閥芯移動(dòng)相應(yīng)的距離，同時(shí)也帶動(dòng)了位移傳感器的鐵心離開(kāi)平衡位置。于是，傳感器感應(yīng)出一個(gè)位置信號(hào)，并反饋到比例放大器。輸入信號(hào)與實(shí)際值比較，并產(chǎn)生一個(gè)差值控制信號(hào)，糾正任何實(shí)際輸出值對(duì)給定值的偏差，最后得到準(zhǔn)確的位置。由于有閥芯位置反饋，它的控制精度較無(wú)位置反饋的要高。為了確保安全，用于這種閥的比例放大器應(yīng)有內(nèi)置的安全措施，使一旦斷開(kāi)反饋時(shí)，閥芯將自動(dòng)返回中位。 由于該閥也是一種直動(dòng)式控制閥。因此，只能用于中等流量及以下的場(chǎng)合。在超過(guò)此流量的場(chǎng)合，由于過(guò)大的液動(dòng)力將使閥無(wú)法開(kāi)啟或不能完全開(kāi)啟。雖然，位置傳感器給出反饋信號(hào)。力圖使閥開(kāi)得更大。但因電磁鐵已耗盡所有的電磁力，所以閥芯將無(wú)法開(kāi)啟到給定的位置上。 3.4.3先導(dǎo)式比例方向閥 先導(dǎo)式比例方向閥主要用于大流量的場(chǎng)合。較常用的是二級(jí)閥，也有三級(jí)的，三級(jí)式的閥主要用于特大流量的場(chǎng)合。先導(dǎo)級(jí)通常是一個(gè)小型的直動(dòng)式三通比例減壓閥，或其他類型的壓力控制閥，例如噴嘴擋板閥。它的工作原理是電信號(hào)經(jīng)先導(dǎo)級(jí)轉(zhuǎn)換放大后，變成液壓功率驅(qū)動(dòng)主閥級(jí)工作。液壓推力等于控制壓力與閥芯端面積和乘積，它足以克服主閥芯上液動(dòng)力的干擾。這就是為什么先導(dǎo)控制的比例方向閥能處理較大的流量的原因。 先導(dǎo)式的比例方向閥有兩類。第一類是從伺服閥的簡(jiǎn)化基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它與伺服閥相類似，級(jí)間可能有各種各樣的反饋聯(lián)系，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能都較優(yōu)。這類閥有時(shí)又稱為廉價(jià)伺服閥。但它的制造工藝較復(fù)雜，要求高，通用性差，比較不常見(jiàn)。另一類是從電液換向閥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。這類閥沒(méi)有級(jí)間的反饋聯(lián)系，優(yōu)點(diǎn)是裝配精度和制造要求較低，通用性好，調(diào)節(jié)方便。是常見(jiàn)的比例方向閥。下面只對(duì)這一類閥加以介紹。 前面討論過(guò)的雙向比例三通減壓閥，它的主要用途是作為比例方向閥的先導(dǎo)閥。它與一個(gè)液動(dòng)式比例方向閥疊加在一起就構(gòu)成一個(gè)先導(dǎo)式電液比例方向閥（圖3-31）。無(wú)信號(hào)狀態(tài)時(shí)，主閥芯11由一偏置的推拉彈簧1保持在中位上，也有些閥是用兩個(gè)對(duì)稱布置在閥芯兩端的壓力彈簧對(duì)中的。顯然用一個(gè)偏置彈簧對(duì)中的優(yōu)點(diǎn)是避免了兩個(gè)彈簧對(duì)中時(shí)，由于彈簧參數(shù)不盡相同或發(fā)生變化而引起閥芯偏離中位的可能性。主閥控制腔10有壓力時(shí)，閥芯在左移壓縮彈簧，相反，彈簧腔有壓力時(shí)，閥芯右移把彈簧拉緊在閥體上。 只有當(dāng)閥兩端的主閥控制腔中的壓力升高到足以推動(dòng)閥芯移動(dòng)到節(jié)流位置時(shí)，方向閥才開(kāi)啟。移動(dòng)的方向決定于哪一只電磁鐵受到激勵(lì)，移動(dòng)距離則決定于激勵(lì)信號(hào)，即輸入電流的大小。設(shè)電磁鐵B接受到控制信號(hào)，于是導(dǎo)閥芯6右移，使腔11壓力升高。同時(shí)，主閥便向左移動(dòng)，直到移動(dòng)到設(shè)定位置為止。在開(kāi)啟過(guò)程中，節(jié)流槽逐漸增大，使控制流量從P到A和從B到T是漸增的。 調(diào)整輸入信號(hào)的水平，可使主閥芯定位在不同的預(yù)定位置上。閥芯上的三角形節(jié)流槽會(huì)形成不同的節(jié)流面積。因此，預(yù)調(diào)閥的輸入信號(hào)水平，就可以按需要設(shè)定執(zhí)行器的速度。 借助于放大器的幫助，可以使閥芯的運(yùn)動(dòng)受時(shí)間控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的平滑啟動(dòng)和停止。例如，設(shè)信號(hào)從零增加到100%或相反，閥芯的響應(yīng)時(shí)間可以通過(guò)放大器從0至5s內(nèi)可調(diào)。 由以上討論，綜述比例方向閥的控制特點(diǎn)如下： - 比例方向閥提供兩個(gè)方向上同時(shí)節(jié)流；
- 閥芯的最終設(shè)定位置由輸入信號(hào)的水平確定；
- 閥芯移動(dòng)的響應(yīng)速度直接與執(zhí)行機(jī)器的加速度或減速度成比例。它可以借助比例放大器中的斜坡信號(hào)發(fā)生電路來(lái)調(diào)整。
3.5電液比例復(fù)合閥 從廣義上說(shuō)，把兩種以上不同的液壓功能復(fù)合在一個(gè) 上所構(gòu)成的液壓元件可稱為復(fù)合閥。若其中至少有一種功能可以實(shí)現(xiàn)電液比例控制，這樣的閥稱作電液比例復(fù)合閥。因此比例復(fù)合閥具有多種控制功能。 從上面的定義看，最簡(jiǎn)單的比例復(fù)合閥是比例方向閥。它復(fù)合了方向與流量控制兩種功能。如果進(jìn)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(fù)合閥。且參與復(fù)合的比例方向閥的聯(lián)數(shù)可以不只一聯(lián)。 3.5.1壓力補(bǔ)償型比例復(fù)合閥 把一個(gè)以上的比例方向閥與定差減壓閥串聯(lián)（圖3-35a）就稱為定差減壓型比例復(fù)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。 比例方向閥與定差溢流閥并聯(lián)（圖3-35b）就構(gòu)成定差溢流型比例復(fù)合閥。從原理上看，它除了具有減壓型復(fù)合閥的功能外，還有壓力跟隨負(fù)載變化的作用，因此，這類閥使用時(shí)不需要用溢流閥。而減壓型的則要用溢流閥來(lái)穩(wěn)定系統(tǒng)的進(jìn)油壓力。如果把圖3-35b所示的復(fù)合閥用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)液壓執(zhí)行器，可以看出，當(dāng)兩個(gè)主閥都處于中位時(shí)，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(dāng)某一主閥工作時(shí)，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(fù)載變化的影響。顯然這種閥不能使兩個(gè)執(zhí)行器同時(shí)工作，除非它們的負(fù)載完全一樣。 比例復(fù)合閥是多個(gè)液壓元件的集成回路。具有結(jié)構(gòu)緊湊，使用維護(hù)簡(jiǎn)單，可用于對(duì)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(chǎng)合。 3.5.2比例壓力/流量復(fù)合閥 電液比例壓力/流量復(fù)合閥有時(shí)被稱為比例功率調(diào)節(jié)閥。它是由先導(dǎo)式比例溢流閥與比例節(jié)流閥組成的一個(gè)復(fù)合閥。比例溢流閥的主閥同時(shí)再?gòu)?fù)合閥中兼作三通壓力補(bǔ)償器，為比例節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償，從而獲得較穩(wěn)定的流量。閥的詳細(xì)符號(hào)圖3-36a所示。由圖可見(jiàn)，比例節(jié)流閥1的前后壓差由三通壓力補(bǔ)償器2保持恒定。因而，通過(guò)節(jié)流閥的流量?jī)H取決于節(jié)流閥的開(kāi)口面積，亦即通入比例電磁鐵的信號(hào)電流。三通壓力補(bǔ)償器同時(shí)又是先導(dǎo)式比例溢流閥的主閥芯級(jí)。當(dāng)負(fù)載壓力達(dá)到溢流閥3的調(diào)定壓力時(shí)，閥芯2開(kāi)啟，保持進(jìn)口壓力不變。有些帶有限壓閥以確保系統(tǒng)安全，帶有限壓閥的符號(hào)如圖3-36b所示。閥的工作特性曲線如圖3-36c所示，可見(jiàn)無(wú)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(jī)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(dòng)式比例溢流閥、壓力補(bǔ)償器、三位四通比例方向閥以及油路塊組成的復(fù)合閥。它們的共同特點(diǎn)是均可進(jìn)行壓力與流量的調(diào)節(jié)控制，差異點(diǎn)是前者還可以對(duì)一路以上的執(zhí)行器進(jìn)行方向控制。都是利用壓力補(bǔ)償原理對(duì)節(jié)流閥或方向閥節(jié)流口進(jìn)行壓力補(bǔ)償，使它們變?yōu)榫雀叩牧髁空{(diào)節(jié)器。圖3-37所示的結(jié)構(gòu)圖。由于比例節(jié)流閥帶位置傳感器，使節(jié)流口的面積可以得到更準(zhǔn)確的控制。
完整的Word格式文檔51黑下載地址：
電液比例閥.doc
(1.35 MB, 下載次數(shù): 22)
2018-11-21 20:18 上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
| 
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
