电液控制技术1及应用课件.ppt

1、第6章 电液控制技术及应用电液比例控制电液比例控制电液伺服控制电液伺服控制电液比例技术概述比例技术发展概况：比例技术发展概况：第二次世界大战后期，由于喷气式飞机速度很高，因此对控制系统的快速性，动态精度和功率重量比提出了更高的要求。1940年底，在飞机上首先出现了电液伺服系统，经过20余年的发展，到了60年代，各种结构的电液伺服阀的问世，电液伺服技术日渐成熟。60年代后期，各类民用工程对电液控制技术的需求，显得更加迫切与广泛。但由于传统的电液伺服阀对流体介质的清洁度要求十分苛刻，制造成本和维护费用高昂，系统能耗也比较大，难以为各工业用户所接受。而传统的电液开关控制（断通控制）又不能满足高质量控

2、制系统的要求。电液比例控制技术，就是要适应开发一种可靠，控制精度和响应特性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从60年代末以来以迅速发展起来。与此同时，还发展了工业伺服控制技术。比例技术概述电液比例技术是一门综合性技术，既实现了液压动力传动，又具有电子电液比例技术是一门综合性技术，既实现了液压动力传动，又具有电子控制的灵活性。控制的灵活性。带比例电磁铁的比例阀、比例泵为电子控制提供了合适的接口，从而生带比例电磁铁的比例阀、比例泵为电子控制提供了合适的接口，从而生产机械的工作循环更加灵活，甚至能方便实现可编程控制和传动。工作产机械的工作循环更加灵活，甚至能方便实现可编程控制和传动。工作

3、过程柔性很大的各类传动控制系统统一在一起。过程柔性很大的各类传动控制系统统一在一起。电液比例技术填补了传统开关式液压传动技术与电液伺服技术之间的空电液比例技术填补了传统开关式液压传动技术与电液伺服技术之间的空缺。缺。电液比例技术已经和正在使各类通用机械和专用机械有可能成为全新概电液比例技术已经和正在使各类通用机械和专用机械有可能成为全新概念的机械念的机械在较短的时间里，电液比例技术已在液压传动及控制技术领域是赢得了在较短的时间里，电液比例技术已在液压传动及控制技术领域是赢得了一席之地。在电液比例技术的发展过程中，使其受益非浅的与其说是按一席之地。在电液比例技术的发展过程中，使其受益非浅的与其说

4、是按伺服技术的模式，还不如说是依开关式液压传动的技术路线去开拓。全伺服技术的模式，还不如说是依开关式液压传动的技术路线去开拓。全面了解和掌握电子放大器的结构和功能，并不断地加以开发，对于电液面了解和掌握电子放大器的结构和功能，并不断地加以开发，对于电液比例技术的发展也作出了贡献。了解电液比例技术提供的种种可能性，比例技术的发展也作出了贡献。了解电液比例技术提供的种种可能性，是今天成功设计现代液压传动工作机械的基础。因为电液比例技术已渗是今天成功设计现代液压传动工作机械的基础。因为电液比例技术已渗透到许多生产机械，渗透到几乎所有液压传动和控制技术的应用领域中透到许多生产机械，渗透到几乎所有液压传

5、动和控制技术的应用领域中，因此这种现代技术知识的重要性是显而易见的。，因此这种现代技术知识的重要性是显而易见的。比例阀技术初步比例阀介于常规开关阀和闭环伺服阀之间已成为现今液压系统的常用组件,液压工业从比例阀技术的发展而获益匪浅。看一个例子：比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么 上图说明了信号流程：上图说明了信号流程：输入电信号为电压多数为输入电信号为电压多数为0 0至至9V9V由信号放大器成比例地转化由信号放大器成比例地转化为电流即输出变量如为电流即输出变量如1mV1mV相当于相当于1

6、mA1mA；比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移输出；比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移输出；液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号就可成比例地液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号就可成比例地输出流量或压力；输出流量或压力；这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机构或机器这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机构或机器动作单元而言意味着不仅可进行方向控制而且可进行速度和动作单元而言意味着不仅可进行方向控制而且可进行速度和压力的无级调控；压力的无级调控；同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可调如流量在同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可调如流量在某一时间

7、段内的连续性变化等。某一时间段内的连续性变化等。液压-机械传动焊接自动线的原理图液压-机械传动焊接自动线的运动循环图车身装配焊接线焊接线对平台上成组堆放的车身钣金件进行装配和焊接生产焊接线对平台上成组堆放的车身钣金件进行装配和焊接生产过程包括若干站别和更多细分工序；过程包括若干站别和更多细分工序；全部升降台需要同步到达作业位置即焊钳工作区域金属钣金全部升降台需要同步到达作业位置即焊钳工作区域金属钣金备件的传送在中间减速段进行接近速度不得大于备件的传送在中间减速段进行接近速度不得大于0.15m/s0.15m/s否否则钣金件就会定位不准另一方面升则钣金件就会定位不准另一方面升/降运输阶段必须快速行

8、降运输阶段必须快速行进以达到省时的目的；进以达到省时的目的；这些工艺要求用液压比例控制均一一得到了实现采用比例控这些工艺要求用液压比例控制均一一得到了实现采用比例控制系统以后显著降低了最大速度以调速阀替代原先的加制系统以后显著降低了最大速度以调速阀替代原先的加/减减速凸轮机构用流量控制阀解决速度调节用方向阀控制方向如速凸轮机构用流量控制阀解决速度调节用方向阀控制方向如果仍然沿用传统的机械传动方式就避免不了硬性冲击低精度果仍然沿用传统的机械传动方式就避免不了硬性冲击低精度和不灵便且系统变得更为复杂成本也更高。和不灵便且系统变得更为复杂成本也更高。图上方的一液压缸通过提升机构实现全部站台同步动作另

9、一液压缸备用左边的蓄能器单元提供高速运行所需的460L/min压力油,右侧的V4型叶片泵在液压缸不动作时向蓄能器充液安装在阀板右侧的是比例方向阀4WRZ25车身装配焊接车间实例液压比例控制尤其适用于这种液压比例控制尤其适用于这种大惯量较高速度和较高加速度的大惯量较高速度和较高加速度的系统并能实现平稳可靠的运行系统并能实现平稳可靠的运行!液压比例技术元器件控制与调节功能液压比例技术元器件控制与调节功能电液比例控制的技术特征性能特点：性能特点：比例技术的发展；除中位死区外，在滞环、重复精度比例技术的发展；除中位死区外，在滞环、重复精度等主要稳态特性上已与伺服阀相当，而工作频宽又具有等主要稳态特性上

10、已与伺服阀相当，而工作频宽又具有足以满足大部分工业系统控制要求的相当水平；对介质足以满足大部分工业系统控制要求的相当水平；对介质过滤精度要求，阀内压力损失和价格方面，又接近开关过滤精度要求，阀内压力损失和价格方面，又接近开关阀。因此，赢得了比电液伺服比例控制远为广泛的应用阀。因此，赢得了比电液伺服比例控制远为广泛的应用领域。领域。电液比例控制的技术特征表表 伺服阀、比例阀、开关阀性能对照表伺服阀、比例阀、开关阀性能对照表项目类别项目类别 电液伺服阀电液伺服阀 电液比例阀电液比例阀 早期电液阀早期电液阀 开关阀开关阀介质过滤精度介质过滤精度 310 25 25 25阀内压降阀内压降MPa 7/2

11、1 0.52 0.250.5 0.255滞环滞环 13 13 47重复精度重复精度 0.5 0.5 1频宽频宽-3dbHz 20200 130 15线圈功率线圈功率W 0.055 1024 1030中位死区中位死区 无无 有有 有有 有有价格因子价格因子 3 1 1 0.5电液比例控制的技术特征 除了与传统工业液压阀一样，具有各种单一控制功能外，除了与传统工业液压阀一样，具有各种单一控制功能外，往往具有流量、方向与压力三者之间的多种复合功能。这往往具有流量、方向与压力三者之间的多种复合功能。这一特点不仅表现在阀控元件，而且在容积控制元件中也越一特点不仅表现在阀控元件，而且在容积控制元件中也越来

12、越广泛地得到体现。阀控或容积控制元件的多功能复合来越广泛地得到体现。阀控或容积控制元件的多功能复合，使电液比例控制系统较之传统控制系统，不但系统大为，使电液比例控制系统较之传统控制系统，不但系统大为简化，提高可靠性，也使控制性能得以提高。简化，提高可靠性，也使控制性能得以提高。原理特点：原理特点：近期发展的高性能比例阀，一般都内含主控制参量的反馈近期发展的高性能比例阀，一般都内含主控制参量的反馈闭环，这种反馈闭环，可以是主控制参量的机械或液压的闭环，这种反馈闭环，可以是主控制参量的机械或液压的力反馈，也可以是主控制参量的电反馈。力反馈，也可以是主控制参量的电反馈。电液比例控制的技术特征结构特点

13、：结构特点：早期的比例阀为电磁铁替代传统工业阀的调节手柄。现早期的比例阀为电磁铁替代传统工业阀的调节手柄。现比例阀与插装阀结合，开发各种不同功能和规格的二通插比例阀与插装阀结合，开发各种不同功能和规格的二通插装式比例阀；装式比例阀；生产批量较大的比例压力阀、比例方向阀，常与开关阀生产批量较大的比例压力阀、比例方向阀，常与开关阀通用主阀阀体，有利于生产管理和标准化，也将为原有液通用主阀阀体，有利于生产管理和标准化，也将为原有液压系统的改造带来方便；力反馈比例元件可以配用多种控压系统的改造带来方便；力反馈比例元件可以配用多种控制输入方式；制输入方式；比例泵的恒压、恒流、压力流量复合控制等多种功能控

14、比例泵的恒压、恒流、压力流量复合控制等多种功能控制块，可采用组合叠加方式；制块，可采用组合叠加方式；控制放大器、电磁铁、和比例阀组成电液一体化结构。控制放大器、电磁铁、和比例阀组成电液一体化结构。电液比例控制的技术特征带比例电磁铁的比例阀和比例泵带比例电磁铁的比例阀和比例泵为电气控制提供了良好的为电气控制提供了良好的接口无论对于顺序控制的生产机械还是其它可编程的控制接口无论对于顺序控制的生产机械还是其它可编程的控制/驱动系统都提供了极大的灵便性。驱动系统都提供了极大的灵便性。比例控制设备的技术优势比例控制设备的技术优势主要在于阀位转换过程是受控的主要在于阀位转换过程是受控的设定值可无级调节且实

15、现特定控制所需的液压元件较少从设定值可无级调节且实现特定控制所需的液压元件较少从而减少了液压回路的投资费用。而减少了液压回路的投资费用。使用比例阀可更快捷更简便和更精确地实现工作循环控制使用比例阀可更快捷更简便和更精确地实现工作循环控制并满足切换过程的性能要求由于切换过渡过程是受控的避并满足切换过程的性能要求由于切换过渡过程是受控的避免产生过高的峰值压力因而延长了机械和液压元器件的使免产生过高的峰值压力因而延长了机械和液压元器件的使用寿命。用寿命。调控方向流量或压力调控方向流量或压力的电信号可传递给负载上的比例器的电信号可传递给负载上的比例器件比例电磁铁，比例阀受控就能直接驱动液压执行器件比例

16、电磁铁，比例阀受控就能直接驱动液压执行器,由由此大大改善了液压控制系统的动态特性。此大大改善了液压控制系统的动态特性。比例控制放大器比例控制放大器结构简单结构简单,由液压元器件厂商市售供应因由液压元器件厂商市售供应因而应用日趋广泛。这些控制装置与标准液压元器件并无而应用日趋广泛。这些控制装置与标准液压元器件并无二致，并有众多的标准元器件和组件可供选用。二致，并有众多的标准元器件和组件可供选用。电液比例控制的技术特征欧洲欧洲PCBPCB工业印刷电路发展了功能可靠、结构简单的电控工业印刷电路发展了功能可靠、结构简单的电控插板，对于比例技术的应用也起到了推波助澜的作用。插板，对于比例技术的应用也起到

17、了推波助澜的作用。对于每一类型的比例控制装置都设计有专用的电控插板，对于每一类型的比例控制装置都设计有专用的电控插板，通常包括：通常包括：稳压单元稳压单元 斜坡信号发生器斜坡信号发生器 函数发生器函数发生器 设定值单元设定值单元 设定值继电器设定值继电器 脉冲调制式功率级脉冲调制式功率级电液比例控制的技术特征电液比例控制的技术特征比例控制系统的构成分类：比例控制系统的构成分类：1 1）比例流量控制系统）比例流量控制系统2)2)比例压力控制系统比例压力控制系统 3)3)比例速度控制系统比例速度控制系统4)4)比例位置控制系统比例位置控制系统5)5)比例力控制系统比例力控制系统6 6）比例同步控制

18、系统）比例同步控制系统 二、比例阀及其元器件技术二、比例阀及其元器件技术比例电磁铁比例电磁铁比例电磁铁是比例电磁铁是电子技术和比例液压技术的链接环节，它电子技术和比例液压技术的链接环节，它是一种直流行程式电磁铁，它产生与输入量（电流）正比是一种直流行程式电磁铁，它产生与输入量（电流）正比的输出量：的输出量：力与位移。力与位移。按实际情况电磁铁可分为：按实际情况电磁铁可分为：行程调节型电磁铁行程调节型电磁铁:在适度长的行程内保持行程与电流成在适度长的行程内保持行程与电流成线性关系；线性关系；力调节型电磁铁：力调节型电磁铁：在较短的行程内具有特定的力在较短的行程内具有特定的力/电流的电流的特性关系

19、。特性关系。目前只有直流电磁铁能产生与输入电流成正比的输出位目前只有直流电磁铁能产生与输入电流成正比的输出位移和力，对交流电磁铁，由于其输入电流与衔铁行程有关移和力，对交流电磁铁，由于其输入电流与衔铁行程有关，因此工作时必须尽可能快的达到其行程终了位置。，因此工作时必须尽可能快的达到其行程终了位置。比例电磁铁比例电磁铁不带位移反馈（力调节型、行程调节型）和带位移反馈（行程调节型）。力调节型比例电磁铁力调节型比例电磁铁对对力调节型电磁铁力调节型电磁铁，在衔铁行程没有明，在衔铁行程没有明显变化时，通过改变电流显变化时，通过改变电流I I来调节其输出来调节其输出的电磁力。的电磁力。由于在电子放大器中

20、设置了电流反馈环由于在电子放大器中设置了电流反馈环节，在电流设定值恒定不变而磁阻变化节，在电流设定值恒定不变而磁阻变化时，可使电磁力保持不变。时，可使电磁力保持不变。力调节型比例电磁铁的基本特性是力力调节型比例电磁铁的基本特性是力-行行程特性。控制电流不变时，电磁力在其程特性。控制电流不变时，电磁力在其工作行程内保持恒定。工作行程内保持恒定。该电磁铁的有效行程是该电磁铁的有效行程是1.5mm1.5mm，由于行程，由于行程短，力控制型电磁铁较紧凑，可用于比短，力控制型电磁铁较紧凑，可用于比例方向阀或比例压力阀的先导级，将电例方向阀或比例压力阀的先导级，将电磁力转换为液压力。这是一种可调节型磁力转

21、换为液压力。这是一种可调节型直流比例电磁铁，衔铁在腔中处于油浴直流比例电磁铁，衔铁在腔中处于油浴状态。状态。行程调节型电磁铁行程调节型电磁铁 行程调节型电磁铁的特性曲线（行程对于电磁铁推杆全部外伸）行程调节型电磁铁行程调节型电磁铁在在行程调节型电磁铁行程调节型电磁铁中，衔铁的位置由一个闭环回路来控制中，衔铁的位置由一个闭环回路来控制。只要电磁铁在许可范围内工作，其衔铁的位置就保持不变。只要电磁铁在许可范围内工作，其衔铁的位置就保持不变，而与所受反力无关。，而与所受反力无关。使用行使用行程调节型电磁铁程调节型电磁铁，能够直接推动诸如比例方向阀、比，能够直接推动诸如比例方向阀、比例流量阀和比例压力

22、阀的阀芯，并将其控制在任意位置上。例流量阀和比例压力阀的阀芯，并将其控制在任意位置上。电磁阀的行程因规格不同，一般在电磁阀的行程因规格不同，一般在3-5mm之间。之间。行程调节型电磁铁主要用来控制直动式四通比例方向阀。行程调节型电磁铁主要用来控制直动式四通比例方向阀。配上电反馈环节后，电磁铁的磁滞环及重复误差均可保持较配上电反馈环节后，电磁铁的磁滞环及重复误差均可保持较小，此外，作用于阀芯的液动力也受到抑制。（与各种可能小，此外，作用于阀芯的液动力也受到抑制。（与各种可能产生的干扰力相比，电磁力相对较小）产生的干扰力相比，电磁力相对较小）在先导阀中，受控压力作用于于一个较大的工作面积上，由在先

23、导阀中，受控压力作用于于一个较大的工作面积上，由此产生的定位调节力大得多，而干扰力的百分比并不大。因此产生的定位调节力大得多，而干扰力的百分比并不大。因此，先导式比例阀可以不带电反馈调节。此，先导式比例阀可以不带电反馈调节。比例方向阀-控制液流的流向和大小1、直动式比例方向阀、直动式比例方向阀和普通开关式方向阀用电磁和普通开关式方向阀用电磁铁直接驱动一样，比例电磁铁直接驱动一样，比例电磁铁也是直接驱动直动式比例铁也是直接驱动直动式比例方向阀的控制阀芯。方向阀的控制阀芯。带电反馈的直动式比方向阀4 MRE10及其电控器VT5006比例方向阀-直动式如上图，阀的基本组成：阀体如上图，阀的基本组成：

24、阀体1 1，两个具有相近位移，两个具有相近位移-电电流特性的比例电磁阀流特性的比例电磁阀2 2，电感式位移传感器，电感式位移传感器3 3，控制阀芯，控制阀芯4 4，复位弹簧，复位弹簧5 5，控制油口，控制油口6 6。电磁铁不通电时，控制阀芯电磁铁不通电时，控制阀芯4 4由复位弹簧由复位弹簧5 5保持中位。通电保持中位。通电后，比例电磁铁直接驱动阀芯运动。阀芯处在图示位置时后，比例电磁铁直接驱动阀芯运动。阀芯处在图示位置时，P,A,B,TP,A,B,T口互不相通，如电磁铁口互不相通，如电磁铁A A通电，阀芯右移，则通电，阀芯右移，则P P与与B B，A A与与T T分别联通，来自控制器的控制信号

25、值越高，控分别联通，来自控制器的控制信号值越高，控制阀芯向右移的位移也越大，这样，阀芯的行程就与电信制阀芯向右移的位移也越大，这样，阀芯的行程就与电信号成正比。阀芯的行程越大，阀口的通流面积与通过的流号成正比。阀芯的行程越大，阀口的通流面积与通过的流量也越大。量也越大。阀的左侧电磁铁配有电感式位移传感器，它检测出阀芯阀的左侧电磁铁配有电感式位移传感器，它检测出阀芯的实际位置，并把与之成正比的电信号反馈至电放大器。的实际位置，并把与之成正比的电信号反馈至电放大器。位移传感器的量程按阀芯的位移传感器的量程按阀芯的2 2倍行程设计，所以阀芯在左倍行程设计，所以阀芯在左右方向的实际位置都可实时检测。右

26、方向的实际位置都可实时检测。比例方向阀-直动式此外，由于采用密闭的结构，这此外，由于采用密闭的结构，这种位移传感器没有泄油口，也不种位移传感器没有泄油口，也不需要附加的密封，因此，这种结需要附加的密封，因此，这种结构形式不存在对阀的控制精度产构形式不存在对阀的控制精度产生不利影响的附加摩擦力。生不利影响的附加摩擦力。在放大器中，控制阀芯的实际位在放大器中，控制阀芯的实际位移值与设定值进行比较，检测出移值与设定值进行比较，检测出两者的差值后，以相应的电信号两者的差值后，以相应的电信号传输给对应的电磁铁，修正阀芯传输给对应的电磁铁，修正阀芯实际位移，从而构成了阀芯位置实际位移，从而构成了阀芯位置反

27、馈闭环系统。反馈闭环系统。比例方向阀-直动式不带反馈的直控式比例方向阀及其电控器 带反馈直动式比方向阀4 MRE10及其电控器VT3013比例方向阀-直动式滞环：滞环：表明一个状态与前一个状态的关系。表明一个状态与前一个状态的关系。在控制电信号从零到最大，再到从最大到零往返变化在控制电信号从零到最大，再到从最大到零往返变化过程中，阀芯具有和电信号成比例的确定位置。对于同过程中，阀芯具有和电信号成比例的确定位置。对于同一输入的设定值，往返变化所对应输出量的偏差，就称一输入的设定值，往返变化所对应输出量的偏差，就称为之滞环或滞环误差。为之滞环或滞环误差。重复精度（可重复性）：重复精度（可重复性）：

28、在重复调节同一输入信号时，输在重复调节同一输入信号时，输出信号所出现的差值。出信号所出现的差值。对于控制阀芯来说，就是重复调节同一输入信号为相对于控制阀芯来说，就是重复调节同一输入信号为相同设定值时，得到一个小于同设定值时，得到一个小于1%的位置偏差。的位置偏差。如果对于不带位移传感器的直动式比例方向阀，其滞环如果对于不带位移传感器的直动式比例方向阀，其滞环一般为一般为5-6%，重复精度，重复精度2-3%。比例方向阀-直动式控制阀芯的结构：控制阀芯的结构：图示，比例阀控制阀芯与普通方向阀阀芯不同，它的薄刃型节流断面呈三角形。用这种阀芯形式，可得到一条渐增式流量特性曲线。阀芯的三角控制棱边和阀套

29、的控制棱边，在阀芯移动过程中的任何位置上，总是保持相互接触。这表明，它的过流断面，总是一个可确定的三角形。也就是说，不存在像常规方向阀（开关型控制阀）中那样的情况：阀芯阀套两个棱边之间，先存在一个“空行程”，再进入相互接触，或者在阀口打开时完全脱开。此外，在液流流入和流出比例阀阀口时，总是受到节流作用。由阀芯园周方向上控制切口错位和由阀芯园周方向上控制切口错位和较长的阀芯行程获得较好的分辨率较长的阀芯行程获得较好的分辨率比例方向阀-直动式控制阀芯的结构型式：控制阀芯的结构型式：比例方向阀-直动式流量特性：数据如下：调定的系统压力 P=120bar 工进时的负载压力 P=110bar 快进时的负

30、载压力 P=60bar 工进速度范围内所需流量 Q=520L/min 快进速度范围内所需流量进速度范围内所需流量 Q=60150L/min Q=60150L/min 对于不同公称流量的阀应该确定相应的受控过流断面。用一实例来说对于不同公称流量的阀应该确定相应的受控过流断面。用一实例来说明这一情况，并观察相应的特性曲线。明这一情况，并观察相应的特性曲线。不能象选用普通开关阀那样来选择比例阀（仅以不能象选用普通开关阀那样来选择比例阀（仅以Q=150L/minQ=150L/min作为公称流作为公称流量量?）。）。这样就会得到如下数据：这样就会得到如下数据：快进时阀的压降快进时阀的压降 Pv=120-

31、60bar=60barPv=120-60bar=60bar Q Q快进快进=60150=60150L/minL/min 工进时阀的压降工进时阀的压降 v=120-110bar=10bar v=120-110bar=10bar Q Q工进工进=520=520L/min L/min 比例方向阀-直动式快进时快进时 Q Q=60-150=60-150L/minL/min对应于对应于Pv=60barPv=60bar，流量流量Q=150L/minQ=150L/min，仅利用额定电仅利用额定电流的约流的约66%66%，流量，流量Q=60L/minQ=60L/min时，仅利用额定电流的约时，仅利用额定电流的

32、约48%48%。这样一来调节范围仅。这样一来调节范围仅达到额定电流达到额定电流的的18%18%。工进时：工进时：Q Q=5-20=5-20L/minL/min对工进速度的调节，也只达对工进速度的调节，也只达到调节范围的到调节范围的10%10%（2020L/minL/min时为时为47%47%额定电流，额定电流，5 5L/minL/min时为时为37%37%额定电流）。假如额定电流）。假如一般阀的滞环为一般阀的滞环为3%3%，而对应，而对应于调节范围仅于调节范围仅10%10%的情况，的情况，则其滞环相当于则其滞环相当于30%30%。显然。显然，很难用如此差的分辨率来，很难用如此差的分辨率来进行控

33、制。进行控制。比例方向阀-直动式选用比例阀的正确方法:快进工况的比例关系此时设定值在66%到98%额定电流之间（60-150L/min），因此得到32%调节范围。比例方向阀-直动式现用一实例来说明按下列特性选用比例阀的正确方法。工进工况设定的比例关系此时设定值落在36%至63%额定电流之间，可见调节范围很大，有一个较好的分辨率。同时，重复精度造成的偏差当然也减小。控制阀芯的时间特性 图中给出了控制阀芯在输入阶跃电信号时的过渡过程曲线。在从一个位置运动到另一个位置的过渡过程中，没有产生超调，阀芯快速移动时间比较短，减速后停留在交换位置。加速和制动过程的调节时间，也是充分的.比例方向阀-直动式 输

34、入信号阶跃（信号变化输入信号阶跃（信号变化2525至至7575）输入信号阶跃（信号变化输入信号阶跃（信号变化0 0至至100100）时的过渡过程特性时的过渡过程特性 时的过渡过程特性时的过渡过程特性比例方向阀-直动式加速与减速 流量正变化或负变化，由比例阀流量正变化或负变化，由比例阀来加以控制。这些预调设定值，来加以控制。这些预调设定值，即在哪个时间流量应发生变化进即在哪个时间流量应发生变化进而控制阀芯位置发生变化，都由而控制阀芯位置发生变化，都由操纵比例电磁铁的电控制器来设操纵比例电磁铁的电控制器来设定。由放大器预调的设定值，在定。由放大器预调的设定值，在给定时间内，变化到该设定值的给定时间

35、内，变化到该设定值的终值。终值。电控器的这一功能块，称为斜坡电控器的这一功能块，称为斜坡发生器。设定值变化所需的时间发生器。设定值变化所需的时间间隔称为斜坡时间。间隔称为斜坡时间。例如：在例如：在2 2秒钟内，设定值从零变秒钟内，设定值从零变化到最大值。化到最大值。加速时间短加速时间短 加速度大加速度大例如：在例如：在5 5秒钟内，设定值从零变秒钟内，设定值从零变化到最大值。化到最大值。加速时间长加速时间长 加速度小加速度小比例方向阀-直动式功率域 与一般开关型方向阀一样，在比例阀中也存在功率域问题。在这里，令人感兴越的是不带位移传感器的直控阀的性能。在较大压差P作用下，这种直控阀的流量增大到

36、功率界极限时，液动力会自动将阀口关小，流量不再增大。由此，在这里可以讲存在一种“自然的”功率域。比例方向阀-直动式控制范围（分辨率）控制范围（在实践上，常称为调节范围，或调速比），可理解为最大与最小控制流量之比。对于不带位移传感器的比例方向阀，调节范围是1：20。假如最大流量是40L/min，则最小流量是2L/min。在这里重复误差起重要作用。重复误差在数值上必须显著地低于最小流量。带位移传感器的比例方向阀，其控制范围是1：100。比例方向阀-直动式含中间过渡形式的滑阀机能图 各种阀芯的应用实例E型阀芯E型阀芯有很好的减速制动特性，P-A和B-T或P-B和T-A各通流断面是一样的。因此，它可用

37、于双出杆液压缸，或液压马达。比例方向阀-直动式比例方向阀-直动式E E型阀芯型阀芯 在液压马达控制系统中，在图中负载管路中配置补油系统。管路中万一出现了负压，就会使马达的噪声级提高。如果想使马达的负载精确停留定位，必须象通常那样配置一个停车制动器。比例方向阀-直动式E1E1型阀芯型阀芯 在上述油路中，如果缸面积比为2：1，则必须选用节流面积比为2：1的阀芯。E1型阀芯能满足这一条件（W1型阀芯也一样）比例方向阀-直动式E1E1型阀芯型阀芯这种关系如下：Q1/Q2=（p1/p2)1/2当 Q2=2Q1和过流断面积相等时得 p1/p2=Q12/Q22 p2=（Q22/Q12）.p1-p2=4.p1

38、 比例方向阀-直动式p2=4.p1 这种关系式表明，在过流断面面积相同时，在使通流流量增加一倍，压差就要等于原来的4倍。对于单活塞杆液压缸，当活塞面积和环形面积比为2：1时，若PA和BT的节流面积相同，则形成压差比为4：1。为了制动质量力，如果要求在有杆腔施加一个比驱动压力高1/4的反力，从上述情况分析可知，由于P和Q之间存在平方根关系，这一要求不能完全满足的。比例方向阀-直动式 E1E1型阀芯型阀芯 若配用E1型阀芯（PA=1/1和BT=1/2的过流面积比）或过流面积比倒过来的E2型阀芯，就可避免产生上述问题。比例方向阀-直动式E3E3型阀芯型阀芯对于过流面积比为2 2：1 1的缸，如果想用

39、较简单的方法实现差动控制，可使用配E3型阀芯的比例阀。配用的单向阀可做成中间块，装在阀板上。比例方向阀-直动式W W型阀芯型阀芯在一个面积比接近1：1的单出杆缸的油路中，采用W型阀芯，通过其泄漏可阻止无负载时缸的微小位移。W型阀芯在中位时，由A和B到T具有3%公称过流断面大小的节流通道。比例方向阀-直动式 W1型阀芯，W2型阀芯这种阀芯，一方面同这种阀芯，一方面同E1E1型阀芯一样，节流面积比为型阀芯一样，节流面积比为2 2：1 1，以适应以适应2 2：1 1面积的液压缸。另一方面，又同面积的液压缸。另一方面，又同W W型阀芯，型阀芯，在中位时，由在中位时，由A A和和B B到到T T具有具有

40、3%3%公称过流断面大小的节流公称过流断面大小的节流开口。开口。比例方向阀-直动式W3W3型阀芯型阀芯 同E3型阀芯一样，用W3型阀芯也可实现差动控制。由于B通向T而卸荷，液压缸在制动后没有背压（弹簧）。比例方向阀-直动式配用配用E E型阀芯的差动回路型阀芯的差动回路比例方向阀-直动式图示单出杆液压缸（面积比接近1：1），采用重力平衡的垂直布置，配用W1型阀芯。通过直控式溢流阀，和缸管路上关闭时不存在泄漏的单向阀来实现重力平衡。比例方向阀-直动式图示单出杆液压缸，垂直布置，采用重力平衡面积比2：1，配用W1型阀芯，实现差动控制。比例方向阀-直动式无泄漏液压锁无泄漏液压锁 由于压力比的关系，无泄

41、漏液压锁不能用一双联单向阀来实现。在这回路中，尽管配置了无泄漏式液控单向阀，但仍需注意压力比的关系。如果压力比超过面积比,则会导致液压缸运动不连续.在这种情况下,锁紧用的液控单向阀,就要用外控方式，而不是图示控制油路各来处另一侧油路。比例方向阀-直动式小结：注意阀的油口与液压缸的油口相连时，只有当比例阀与执行器之间的连接管路尽可能短时，才有可能达到优化的运动特性值。每个液压系统，都可用一个弹簧质量系统来描述。其最大可能的加速度决定液压装置的调整时间，或由弹簧质量系统本身来决定的。（比例控制系统设计准则）比例方向阀-先导式1、结构原理与开关式阀一样，大通径的比例阀也是采用先导控制型结构。而推动主

42、阀芯运动所需的操纵力，也还是问题的关键。X=外部，Y=内部比例方向阀-先导式通常，10通径以及小于10通径的阀为直接控制式，大于10通径的为先导控制式。先导式比例方向阀（图）由以下几部份组成：带比例电磁铁（1）和（2）的先导阀（3），带主阀芯（8）的主阀（7），对中和调节弹簧（9）。先导阀配用具有电流-力特性的力调节型比例电磁铁。比例方向阀-先导式先导式比例方向阀的工作过程：来自电磁控制器的电信号，在比例电磁铁（1）或（2）中，按比例地转化为作用在先导阀芯上的力。与这个作用力相对应，在先导阀（3）的出口A或B，得到一个压力。这个压力作用在主阀芯（8）的端面上，克服弹簧（9）推动主阀芯位移的大小

43、，即相应的阀口开度的大小，取决于作用在主阀端面上的先导控制油压力的高低。一般可用溢流阀或减压阀，来得到这个先导控制油压。比例方向阀-先导式 所讨论的比例方向阀，用减压阀作为先导级。它的优点在于，不必持续不断地耗费先导控制油。图示的三通减压阀，主要由两个比例电磁铁（1）和（2），阀体（3），控制阀芯（4）和两个测压活塞（5）和（6）组成，比例电磁铁按比例地将电信号转变为作用在控制阀芯的电磁力，即控制电流越大，则相应的电磁场力也越大。在整个调节行程中，调定的电磁力保持不变。比例方向阀-先导式在电磁铁末通电时（如图），控制阀芯（4）由弹簧保持在中位。此时A和B与油口T相连，因而在这些油口上没有压力。

44、油口P封闭。现假设电磁铁B（1）通电，电磁力通过测压活塞（5）作用在控制阀芯（4）上，使它向右移动。由此，油从P流向B，A仍和T相通。在B油口建立起来的压力，通过控制阀芯（4）上的径向孔，作用到测压活塞（6）上。由此产生的液压力克服电磁力，推动控制阀芯（4）向阀口关闭方向移动，直到两个力达到平衡为止。比例方向阀-先导式测量活塞（6）压在电磁铁（2）的推杆上。P到B的通道被切断后，工作通道B中的液压力将保持不变。假若电磁力有所减小，则作用在控制阀芯上的液压力有剩余，因此控制阀就向左移动，使油口B和T相通，控制油可从B流向T，使B中的控制油压力相应的有所下降。这样一来，电磁力与先导控制液压力之间达

45、到了新的平衡。这意味着，B油口中的控制压力仍保持这常数，只不过处于与较小的电磁力相对应的较低的压力值上。电磁铁不通电而阀处于中位时，P与A、B间的通路被切断，而A、B与T相通，先导控制油可直接流回油箱，A、B油口没有压力。2 2、机能符号、机能符号比例方向阀-先导式比例方向阀-先导式3 3、输入电信号阶跃的过渡过程曲线 所要求的控制压力在所要求的控制压力在P Pp pminmin=30=30和和P Pp pmaxmax=100bax=100bax 滞环为滞环为60%60%重复精度为重复精度为3%3%这里还给出了输入电信号阶跃这里还给出了输入电信号阶跃时的过度过程曲线，控制阀芯在到时的过度过程曲

46、线，控制阀芯在到达新位置过程中没有超调（图示），达新位置过程中没有超调（图示），这是因为配置了刚度大的复位弹簧这是因为配置了刚度大的复位弹簧之故。另外，液动力对阀芯的双向之故。另外，液动力对阀芯的双向位置没有产生不同的影响。位置没有产生不同的影响。比例方向阀-先导式4、特点1)结构上与三位四通弹簧对中型方向阀相似。2)对污染的感性较小。3)一个阀可同时控制液流的方向及流量。在过程控制中，可在没有 附加方向阀及节流阀的情况下，实现快速和低速行程控制。速度的变化过程，不是跳跃式，而是无级变化。4)具有像先导控制方向阀一样的较大的阀芯行程。5)流入和流出执行器（缸或马达）的液流，都要受到两个控制阀口

47、的约束（控制作用）。6)与电控器配合，可方便可靠地实现加速及减速过程。加减速时间可由电控器预调，而与油液特性（如粘度）无关。输入电流与直流电磁铁一样。比例压力阀比例压力阀用来实现压力遥控，压力的升降随时可通过电信号加以改变。工作系统的压力可根据生产过程的需要，通过电信号的设定值来加以变化，这种控制方式常称为负载适应控制。比例压力阀DBETR直动式比例溢流阀，带闭环位置反馈和弹簧预压缩DBETR直动式比例溢流阀机能符号 比例压力阀直控式比例溢流阀结构结构 壳体（壳体（1 1）电感式位移传感（电感式位移传感（3 3）比例电磁铁（比例电磁铁（2 2）阀座（阀座（4 4）阀芯（阀芯（5 5）压力弹簧（

48、压力弹簧（6 6）比例压力阀直控式比例溢流阀原理 位置调节型电磁铁，代替手调机构进行调压。给出的设定值，经放大器产生一个与设定值成比例的电磁铁位移。它通过弹簧座（7）对压力弹簧（6）预加压缩力，并把阀芯压在阀座上。弹簧座的位置，即电磁铁衔铁的位置（亦即压力的调节值），由电感式位移动感器检测，并与电控器配合，在一个位置闭环中进行监控。与设定值相比出现的调节偏差，由反馈加以修正。按这个原理，消除了电磁铁衔铁等的磨擦力影响。比例压力阀压力等级最高调定压力，以压力等级为准最高调定压力，以压力等级为准（2525bar,180bar,315barbar,180bar,315bar）。）。不不同的压力等级，

49、通过不同的阀同的压力等级，通过不同的阀座，即不同的阀座直径达到。座，即不同的阀座直径达到。因为电磁力保持不变，因为电磁力保持不变，当阀座直径最小时压力最高。当阀座直径最小时压力最高。这里给出了这里给出了2525barbar压力等级曲线。压力等级曲线。表明最大调定压力还与通过溢流表明最大调定压力还与通过溢流阀的流量有关。阀的流量有关。调定压与设定电压的关系比例压力阀进口压力与控制电流的关系最高调定压力，以压力等最高调定压力，以压力等级为准级为准。不同的压力等级不同的压力等级（5050bar,100bar,200barbar,100bar,200bar，315bar315bar），通过不同的阀，通

50、过不同的阀座，即不同的阀座直径来座，即不同的阀座直径来实现。实现。除了一般的特性曲线，如除了一般的特性曲线，如“流量流量-压力特性曲线压力特性曲线”之之外，还有一条重要的特性外，还有一条重要的特性曲线是曲线是“控制电流控制电流-进口压进口压力特性力特性”进口压力与控制电流的关系比例压力阀先导式溢流阀先导式溢流阀大流量阀一般采用先导式结构。大流量阀一般采用先导式结构。DBEM先导式比例溢流阀，带限压阀DBEM先导式比例溢流阀，VT2010放大器比例压力阀先导式溢流阀先导式溢流阀DBEM先导式比例溢流阀机能符号不带限压阀带限压阀比例压力阀-先导式溢流阀先导式溢流阀先导式溢流阀这种阀由下面几个主要部