比例流量閥課件-

1、1、電液比例流量控制閥1.1 分類(lèi)與應(yīng)用 圖1.1 電液比例流量閥分類(lèi)簡(jiǎn)圖1.2 節(jié)流與調(diào)速 q=常數(shù),調(diào)節(jié)A后,q還受負(fù)載變化的影響;節(jié)流閥p=常數(shù),調(diào)節(jié)A后,q不受負(fù)載變化的影響;調(diào)速閥p1.3 節(jié)流閥的控制特性在比例節(jié)流閥中,閥芯位移是輸入電信號(hào)的單調(diào)函數(shù),如圖1.2。 圖1.2 穩(wěn)態(tài)控制特性I-x所示為閥口形狀為三角形、矩形及雙矩形的比例節(jié)流閥,在閥口工作壓差為三種不同恒定值時(shí),其輸出流量與輸入電信號(hào)的關(guān)系曲線簇。 圖1.3 流量穩(wěn)態(tài)控制特性1.4 節(jié)流閥的功率域所示為比例節(jié)流閥的功率域示意圖。在使用比例節(jié)流閥時(shí),要盡量避免超越閥的功率域。否則,比例節(jié)流閩的閥芯位移將會(huì)出現(xiàn)如圖所示的飽

2、和現(xiàn)象,從而使閥喪失比例控制特性。特別是不帶位移傳感器的單級(jí)比例節(jié)流閩,在較大壓差作用下,這種直控閥的流量大到功率界限時(shí),穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力會(huì)自動(dòng)將閥口關(guān)小,通過(guò)閥口的流量不會(huì)隨著壓差的增加而增加,存在著一種“自然”的功率域現(xiàn)象。 圖1.4 比例節(jié)流閥的功率域示意圖 圖1.5 超過(guò)功率域工況的穩(wěn)態(tài)控制特性曲線1.5直動(dòng)式比流節(jié)流閥參見(jiàn)BOSCH教程P24-25用比例電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)閥芯,與彈簧力平衡定位,特點(diǎn):1、簡(jiǎn)單,工作可靠,可附加手動(dòng),一般能做到NG6,NG10;2、閥口開(kāi)度受液動(dòng)力、摩擦力影響,精度不高;3、最大流量NG6(35l/min,NG10(80l/min;4、由于比例電磁鐵輸出力有限,

3、存在著功率域;5、注意P24倍流量工況,此時(shí)更要注意功率域限制1.5先導(dǎo)式比流節(jié)流閥參見(jiàn)力士樂(lè)插裝式比例節(jié)流閥樣本1、原理特點(diǎn):大流量電液比例閥以比例閥或伺服閥作為先導(dǎo)級(jí),以插裝閥作為主級(jí),具有流量大、響應(yīng)快、耐高壓和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。它能連續(xù)、成比例地調(diào)節(jié)受控腔的壓力或流量等,主要應(yīng)用在鑄造機(jī)械、壓鑄機(jī)、注塑機(jī)、吹塑機(jī)、陶瓷機(jī)械、高速?zèng)_床、鋼廠等。2、應(yīng)用要求,不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)閥的性能要求也有所側(cè)重,如:快鍛壓機(jī)上使用的大流量電液比例閥不僅響應(yīng)速度快,而且具有控制精度和重復(fù)精度高的特點(diǎn);模鍛壓機(jī)上用于控制主缸速度、快慢速切換的大流量比例閥,則對(duì)響應(yīng)速度和控制精度要求不太高,只需成比例可連續(xù)調(diào)

4、節(jié)即可,但要求價(jià)格低廉;壓鑄機(jī)上所使用的大流量比例閥對(duì)精度要求不高,但要求閥具有極快的響應(yīng)速度和低廉的價(jià)格。單一的通用型產(chǎn)品已經(jīng)難以滿(mǎn)足不同用戶(hù)對(duì)大流量電液比例閥所提出的不同要求。針對(duì)這一現(xiàn)狀,浙大研發(fā)了三種不同的技術(shù)方案大流量電液比例閥:。a、以伺服閥為先導(dǎo)級(jí)、主級(jí)位移-電反饋型的高檔大流量電液比例閥 該閥采用比例閥服閥作為先導(dǎo)級(jí),采用大通徑的二通插裝閥作為主級(jí),通過(guò)LVDT位移傳感器檢測(cè)主級(jí)插芯的開(kāi)口位移,并將之反饋回放大器,通過(guò)設(shè)計(jì)及調(diào)整放大器中的控制算法和參數(shù),構(gòu)成主級(jí)閥芯位移的電反饋閉環(huán)控制。先導(dǎo)級(jí)采用比例伺服閥,其閥體上為零開(kāi)口四邊滑閥結(jié)構(gòu),滿(mǎn)足匹配與對(duì)稱(chēng)的特性,屬于典型的伺服閥閥

5、體;電機(jī)械轉(zhuǎn)換器上采用高響應(yīng)的比例電磁鐵,另外配備一個(gè)閥芯位移傳感器,先導(dǎo)閥部分便可構(gòu)成閥芯的位置閉環(huán),具有相當(dāng)高的靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)特性。先導(dǎo)級(jí)和主級(jí)均帶有閥芯位移傳感器,放大器上采用雙閉環(huán)反饋的原理,實(shí)現(xiàn)主級(jí)閥芯位移的精確控制。此閥具有精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn),但價(jià)格較高,一般用在如快鍛壓機(jī)或其它對(duì)油缸控制要求較高的場(chǎng)合。b、以比例閥為先導(dǎo)級(jí)、主級(jí)位移-電反饋型的中檔大流量電液比例閥 該閥采用普通的比例換向閥作為先導(dǎo)級(jí),與a中所介紹的方案相比,該先導(dǎo)級(jí)本身不帶閥芯的位移傳感器,成本大為降低,先導(dǎo)級(jí)采用開(kāi)環(huán)控制,實(shí)現(xiàn)上較為簡(jiǎn)單。主級(jí)同樣采用大通徑的二通插裝閥,通過(guò)LVDT位移傳感器檢測(cè)主級(jí)插芯的

6、開(kāi)口位移,并將之反饋回放大器,構(gòu)成主級(jí)閥芯位移的電反饋閉環(huán)控制。由于先導(dǎo)級(jí)屬于比例閥的結(jié)構(gòu),存在著一定的零位死區(qū),而且先導(dǎo)級(jí)采用開(kāi)環(huán)控制,因此其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性都比方案a中的比例伺服閥差。主閥芯上帶有位移傳感器,構(gòu)成位移-電反饋形式,因此通過(guò)控制方式上的優(yōu)化,該閥將具備較為平衡的動(dòng)靜態(tài)特性。該閥適用于則對(duì)響應(yīng)速度和控制精度要求不太高,價(jià)格相對(duì)較低的場(chǎng)合。電液控制工程課件 c、以比例閥為先導(dǎo)級(jí)、主級(jí)位移-力反饋型的低檔大流量電液比例閥 本方案采用三級(jí)放大結(jié)構(gòu)，先導(dǎo)級(jí)采用普通的比例換向閥，放大級(jí)采用伺服 活塞，主級(jí)采用插裝閥。先導(dǎo)級(jí)和放大級(jí)之間采用位移力反饋控制，主級(jí)與放 大級(jí)之間采用快速隨動(dòng)控制。

7、 位移力反饋型的伺服活塞位移經(jīng)反饋彈簧提供反饋力，作用到先導(dǎo)閥芯上 與比例電磁鐵的電磁力相平衡，使先導(dǎo)閥芯穩(wěn)定在某一平衡位置上，從而使輸出 的伺服活塞位移與輸入的控制電信號(hào)成比例。在主閥芯的設(shè)計(jì)上，采用直接由伺 服活塞桿推動(dòng)的方案，巧妙地在主級(jí)上應(yīng)用一個(gè) B 型液壓半橋來(lái)控制主閥芯，在 先導(dǎo)液橋選取合適的參數(shù)后能達(dá)到較快的響應(yīng)速度。 由于先導(dǎo)閥和主閥上都不需要安裝位移傳感器，因此該閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，成 本低廉，但其控制精度受放大器和比例電磁鐵的非線性以及摩擦力、液動(dòng)力等影 響會(huì)差一些，可通過(guò)在比例控制放大器中加入適當(dāng)頻率和幅值的顫振信號(hào)，以達(dá) 到相對(duì)滿(mǎn)意的精度。該閥適用于要求閥具有快速響應(yīng)性，較

8、低的成本，而對(duì)控制 精度高求不高的場(chǎng)合。 6 電液控制工程課件 1.5 二通調(diào)速閥 1.5.1 傳統(tǒng)二通調(diào)速閥 參見(jiàn)力士樂(lè)直動(dòng)式比例流量閥 RE29188，及先導(dǎo)式比例流量閥 RE29190 樣本 1、壓力補(bǔ)償?shù)暮x 2、控制特性與負(fù)載特性 3、傳統(tǒng)二通調(diào)速閥存在的問(wèn)題： a、負(fù)載特性差； b、很大的啟動(dòng)流量超調(diào)； c、為使補(bǔ)償特性好，體積較大； d、動(dòng)態(tài)響應(yīng)上不去。 1.5.2 流量位移力反饋電液比例調(diào)速閥 （用于大流量電液比例調(diào)速，現(xiàn)在大量采用電液比例泵來(lái)進(jìn)行大流量調(diào)節(jié)，或 者是電液比例泵實(shí)現(xiàn)大流量粗調(diào)+小流量高響應(yīng)的電液控制閥進(jìn)行流量精調(diào)） a b c d e f g h i 基本構(gòu)成與

9、先導(dǎo) B 型半橋 流量位移力反饋原理 級(jí)間動(dòng)壓反饋 插裝式結(jié)構(gòu) 多種輸入方式 變?cè)鲆?電反饋 進(jìn)油調(diào)速旁路調(diào)速 大流量調(diào)速閥3 級(jí) 1.5.3 試驗(yàn)油路及 ISO 有關(guān)規(guī)定 7 電液控制工程課件 快速切斷閥操作時(shí)間不超過(guò)所測(cè)響應(yīng)時(shí)間的 10%，且最大值不超過(guò) 10mS; 被試閥與負(fù)載之間的油液容積應(yīng)盡可能小， 以保證由于油的壓縮性造成的壓力梯 dp V E 計(jì)算所得的，至少是所測(cè)梯度的 10 倍。 度用公式 = dt V 1.6 三通調(diào)速閥 1.6.1 傳統(tǒng)三通調(diào)速閥 Q = X W 2 P 式中P 為閥的壓差,與節(jié)流閥的壓差相一致 1.6.2 改進(jìn)三通調(diào)速閥 1、負(fù)載適應(yīng)控制與限壓先導(dǎo)閥-負(fù)

10、載敏感,負(fù)載適應(yīng),功率適應(yīng) 2、Q+P 控制 當(dāng)系統(tǒng)壓力沒(méi)有達(dá)到定差溢流閥先導(dǎo)閥調(diào)定的安全壓力時(shí)，先導(dǎo)閥不打 開(kāi)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)負(fù)載壓力適應(yīng)，溢流閥主閥起定差溢流閥作用（保持節(jié)流閥兩端壓 差為常數(shù)） ，系統(tǒng)的多余流量以當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)壓力（而不是先導(dǎo)閥限定的高壓） 從打開(kāi)的溢流閥閥口排回油箱； 只有當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到先導(dǎo)閥調(diào)定壓力，先導(dǎo)閥與主閥心配合，起到一般溢 流閥的作用，此時(shí)，不再起定差溢流閥作用。 P1 P2 三通調(diào)速閥 8 電液控制工程課件 溢流 QL P0 QP 減壓口 節(jié)流口 有效 溢流 損失 P1 限壓 QL P0 QP P1 P P0 P1 P1 QL QP 圖 8-28 二通三通 能量特性

11、981201 QL QP 專(zhuān)用流量閥： A、單路穩(wěn)流閥，P182 原理圖 B、優(yōu)先閥（工程機(jī)械保證為轉(zhuǎn)向控制優(yōu)先提供動(dòng)力油） ，P183 原理圖 C、PQ 閥，P185，注意流量、壓力控制時(shí)調(diào)節(jié)方法，對(duì)應(yīng) PQ 泵進(jìn)行學(xué)習(xí) 工程應(yīng)用： A、船用升降系統(tǒng) B、5000T 壓機(jī)平行控制系統(tǒng) 習(xí)題： 1、下列幾種電液比例調(diào)速系統(tǒng)的能量分析： A、定量泵+溢流閥+負(fù)載進(jìn)油路二通電液比例調(diào)速閥 B、定量泵+溢流閥+負(fù)載回油路二通電液比例調(diào)速閥 C、定量泵+安全閥+三通電液比例調(diào)速閥 D、限壓式變量泵+負(fù)載進(jìn)油路二通電液比例調(diào)速閥 E、電液比例節(jié)流閥+流量-壓力復(fù)合控制變量泵（BOSCH 教程 P136） 思考題：