液壓元件與系統(tǒng) 第3版 教學課件 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

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開展狀況。其開展大致可分為三個階段：第一階段(20世紀60年代到70年代)是將比例電磁鐵代替普通液壓閥的開關型電磁鐵或調節(jié)手柄，液壓閥局部的結構原理和設計準那么幾乎沒有變化，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1)能方便地實現(xiàn)自動控制、遠程控制和程序控制。

2)把電的快速性、靈活性等優(yōu)點與液壓傳動功率大等優(yōu)點結合起來，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的沖擊現(xiàn)象。

3)簡化了系統(tǒng)，減少了元件使用量。

4)制造簡便，價格比伺服閥低廉，但比普通液壓閥高。

5)使用條件、保養(yǎng)和維護與普通液壓閥相當，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；對有些場合需要進行位置控制或提高系統(tǒng)性能時，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、電液比例閥的特點三、電液比例閥的根本性能要求1.靜態(tài)性能指標

2.動態(tài)性能指標1.靜態(tài)性能指標(1)滯環(huán)HZ

(2)非線性度

(3)分辨率

(4)重復精度圖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，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。對于電液比例閥，分辨率小時靜態(tài)性能好，但分辨率不能過小，否那么會使閥的工作不穩(wěn)定。(4)重復精度

圖13-4重復精度示意圖2.動態(tài)性能指標(1)階躍響應特性(2)頻域響應特性(1)階躍響應特性階躍響應特性用于反映電液比例閥在時域的動態(tài)特性，其響應時間、過渡過程時間、最大超調量等性能指標的定義與溢流閥階躍響應特性中的相關指標相同或相近，可參見本書第九章第一節(jié)的相關內容。

(2)頻域響應特性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時的頻率。

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

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，工程應用中規(guī)定最大幅值比必須小于2dB。(2)頻域響應特性圖13-5輸入不同幅值的電信號時電液比例流量閥的頻率響應特性曲線第二節(jié)電液比例壓力閥一、直動式電液比例溢流閥

二、先導式比例溢流閥

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

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

a)結構圖b)圖形符號

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直動式電液比例溢流閥的-I特性曲線(2)主要結構參數(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°)，因為在流量一定時，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角過小將導致閥口穩(wěn)態(tài)液動力增大，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。對開關控制型溢流閥，阻尼孔直徑d0通常取較小值，因為該孔直徑太大有可能出現(xiàn)尖叫聲和壓力振動。而電液比例溢流閥中由于比例電磁鐵本身就是一個較好的阻尼器，因此d0可適當加大，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，因此與開關控制型溢流閥不同，彈簧剛度對電液比例溢流閥的啟閉特性并無影響。2.帶反響的直動式電液比例溢流閥圖13-9帶位置電反響的直動式比例溢流閥

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、先導式比例溢流閥1.間接檢測先導式比例溢流閥

2.直接檢測先導式比例溢流閥1.間接檢測先導式比例溢流閥圖13-10間接檢測先導式比例溢流閥

a)結構圖b)圖形符號

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

9—比例電磁鐵10—手調限壓閥11—主閥級12—主閥芯13—內部先導油口螺塞1.間接檢測先導式比例溢流閥圖13-11先導式比例溢流閥的原理框圖2.直接檢測先導式比例溢流閥圖13-12直接檢測式比例溢流閥

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

2.帶壓力補償流量控制器的二通先導式比例減壓閥

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

a)結構圖b)圖形符號

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

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

1—節(jié)流孔2—過載保護閥3—液阻4—先導油流道5—壓力補償流量控制器6—先導閥

7—先導閥芯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直動式三通型比例減壓閥原理簡圖

1—比例電磁鐵2—對中彈簧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、直動式比例流量閥

二、先導式比例流量閥一、直動式比例流量閥圖13-17直動式比例調速閥

a)結構圖b)圖形符號

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

2.先導式流量反響型比例流量閥二、先導式比例流量閥圖13-19先導式比例流量閥反響控制原理框圖1.先導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)結構圖

1—主節(jié)流閥2—流量傳感器3—先導閥4—比例電磁鐵2.先導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—電液比例先導閥2—流量傳感器

3—主調節(jié)器4—反響彈簧

5—限壓先導閥第四節(jié)電液比例方向閥一、電液比例方向閥的特點

二、電液比例方向閥的類型

三、直動式比例方向節(jié)流閥

四、先導式比例方向節(jié)流閥

五、比例方向流量閥一、電液比例方向閥的特點1)比例方向閥處于零位時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計得較大，接近普通換向閥，因此，比例方向閥在通過全流量時的壓力損失小，一般為0.25～0.8MPa，有利于降低系統(tǒng)的能耗和溫升。

3)比例方向閥可以設計成具有與常規(guī)方向閥類似的多種中位機能，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、重復精度等，都已經可以接近或到達電液伺服閥的水平。

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，因此設計時不能像伺服閥一樣，簡單地按零位附近線性化處理，而應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，與輸入電信號成比例的輸出量是閥口開度的大小，因此，通過閥的流量受閥口壓差的影響；后者具有類似于比例調速閥的功能，與輸入電信號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載壓力變動的影響。三、直動式比例方向節(jié)流閥圖13-25不帶位置反響的直動式三位四通比例方向節(jié)流閥

a)結構圖b)圖形符號

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

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

a)結構圖b)圖形符號

1、6—比例電磁鐵2—先導閥體3—先導閥芯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—主閥對中彈簧四、先導式比例方向節(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