常用电液比例阀

工程机械液压元件及系统 (Hydraulic Component System of Engineering Machine) 第三章 工程机械用阀 第二节 常用电液比例阀 ? 电液比例压力阀 ? 电液比例方向阀 ? 电液比例流量阀 普通液压阀属开关
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  工程机械液压元件及系统 (Hydraulic Component & System of Engineering Machine) 第三章 工程机械用阀 第二节 常用电液比例阀 ? 电液比例压力阀 ? 电液比例方向阀 ? 电液比例流量阀 普通液压阀属开关式定值控制阀。由它们组成的系统属传统的开关 阀液压系统,大多采用机械式手动可调节手柄和普通的通断电磁铁、压 力继电器、行程开关来实现对液体压力、流量和方向的控制。运动部件 的加速或减速过程一般是通过机械凸轮曲线来实现。 电液比例阀能按输入的电信号连续地、按比例地控制液压系统的压 力、流量和方向。 比例阀控制系统实质上是一种模拟式开关控制系统,使用各种比例 阀和相配套的电子放大器,根据给定的模拟电信号,按比例地对液体的 压力、流量和方向进行有效的连续的控制。 根据一个输入电压值的大小,通过电子放大器,将输入电压信号( 一般0~±10V之间)转换成相应的电流信号,如1mV=1mA。这个电流信号 作为输入量被送入电磁铁,从而产生和输入信号成比例的输出量——力 或位移。 该力或位移又作为输入量加给比例阀,使比例阀产生一个与输入量 成正比例的流量或压力。 油 源 电流I 压力p、 流量q 速度v、力F、 液压缸 负载 液压马达 转速n、转矩T 电控放大器 比例阀 开环控制原理框图 油源 电流I 压力p、 液压缸 流量q 液压马达 速度v、力F、 ● 电控放大器 - 反馈信号 比例阀 转速n、转矩T 负载 检测元件 闭环控制原理框图 性能对照表 项目/类别 介质过滤精度μ 阀内压降MPa 电液伺服阀 电液比例阀 3~10 7~21 25 0.5~2 早期电液阀 开关阀 25 0.25~0.5 25 0.25~5 滞环% 重复精度% 频宽-3dbHz 1~3 0.5 20~200 1~3 0.5 1~30 4~7 ±1 1~5 无 0.1% 5 有 0.5 线圈功率W 中位死区 价格因子 0.05~5 无 3 10~24 有 1 10~30 有 1 1.电液比例压力阀 比例压力阀用来实现压力控制,压力的升降随时可以通过电信号加以改 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。 根据在液压系统中的作用不同,可分为比例溢流阀,比例减压阀和比例 顺序阀。根据控制的功率大小不同,可分为直动式和先导式两种,根据是否 带位置检测反馈,可分为:带位置检测和不带位置检测比例压力阀两种。 1.1 直动式比例溢流阀 直动式比例压力阀与传统的开关型压力阀相比,只是用比例电磁铁取代 了手动调压手柄,由输入电信号调控阀的输出压力,而且输出压力与输入电 信号成正比。 直动式比例溢流阀使用方便,重复精度高,滞环小,响应速度快。但由 于受到电磁推力的限制,其输出流量不能太大。因此,直动式比例溢流阀主 要作先导控制级使用。与开关型压力控制阀的先导阀不同的是,弹簧在整个 工作过程中,不是用来调压而是用来传递推力的,故称为传力弹簧。传力弹 簧由于没有预压缩量,因此无弹簧力作用在锥阀上。 比例电磁铁1接收电信号以后,产生推力经推杆2和弹簧3作用在锥阀4上。 它是依靠阀芯上的液压作用力与弹簧力相平衡的原理而工作的,当阀芯上的液 压作用力大于弹簧作用力时,锥阀开启而溢流。若按比例连续地改变输入电流 大小,就可按比例连续地调控阀的开启压力,获得所需的压力调定值。 1 2 F 3 4 d p p T T (a) 直动式比例溢流阀 (a)原理图 (b)职能符号 1—比例电磁铁;2—推杆;3—弹簧;4—阀芯 (b) (1)阀体(2)比例电磁铁(3)阀座(4)锥阀 传力弹簧由于没有预压缩量,因此无弹簧力作用在锥阀上,故作用在先导阀 芯上的力平衡方程式为: p ? ? d 2 ? C d Cv? dx sin 2? 4 式中 FD——比例电磁铁产生的电磁力; FD=KI K——比例系数; I——输入激磁线圈电流; Ff——运动摩擦力;当电磁力 FD 由小到大时,Ff 取(-)号,FD 由 大到小时,取(+)号。一般情况下 Ff=0.15G(G 为铁芯重 量) d——锥阀座直径; p——先导阀开启压力; Cd——锥阀流量系数; 一般取 Cd=0.77 Cv——锥阀速度系数; x——锥阀开启高度; θ ——锥阀半锥角。 FD ? F f p ? ? d 2 ?C d Cv? dx sin 2? 4 从上式可以看出,当忽略运动摩擦力和稳态液动力时,锥阀的开启压力 p 与 输入电流 I 成正比,因此连续地按比例控制输入电流 I 的大小,便可连续地按比 例调控先导阀的开启压力 p。 由于比例电磁铁有磁滞和摩擦力 Ff 的存在,因此当电流增加和减小时,电流 I 与压力 p 的关系曲线不能重合,为了减少滞环,除在设计时应尽量减小磁滞和 摩擦力外,在使用时,常在电控器中叠加一个频率为 100HZ 的颤振信号到直流 电源。 KI ? Ff 1.2 先导式比例溢流阀 结构上主要由比例电磁铁,先导阀,主阀和 限压阀组成。 与开关型溢流阀不同的是:先导阀没有调压 弹簧,比例电磁铁的推杆2直接作用在先导阀锥阀 阀芯3上,对阀芯施加电磁力。系统压力P作用在 主阀芯4的下端,流经阻尼孔R1后作用在锥阀芯3 ● ● 1 3 2 p1 R2 R1 5 ● ● ● ● ● ● 4 上。当系统工作压力达到比例电磁铁的调整压力 时,先导锥阀芯开启形成先导溢流。主阀芯4上端 的油压力降低,主阀芯开启而溢流。 ● ● p 先导式比例溢流阀(DBE型) 1-比例电磁铁 2-推杆 3-先导阀芯 主要起安全阀作用,保护系统不受峰值压力的损 4-主阀芯 5-限压阀 限压阀5是一个开关型直动式微量溢流阀, 坏。 12 1 13 6 2 9 8 3 11 10 4 5 X 7 A B 先导式比例益流阀机构图(DBEM 型) 1-先导阀体;2-比例电磁铁;3-限压阀;4-主阀体;5-主阀芯;6-先导阀 芯; 8、9-阻尼;10-控制油通道;11-主阀弹簧;12-先导阀;13-泄油孔 1.3先导式比例减压阀 3 2 1 R2 p3 R3 4 6 R1 p1 5 A A p1 p2 T p2 B (a) (b) 先导式比例减压阀工作原理及职能符号(DRE 型) 1-比例电磁铁;2-推杆;3-先导锥阀芯;4-主阀芯;5-单向阀 由比例电磁铁输出的电磁力直接作用在先导阀的锥阀芯上,输出压力由 输入的电信号大小调定。 构成主阀减压口的是主阀芯上对称布置的若干小孔。一次压力油p1从A口 进入,经减压小孔减压后,降为二次压力油p2,并从油口B流出。减压后的出 口压力p2经阻尼小孔R1、R2下降为p3作用在锥阀芯上。同时经阻尼孔R3作用 在主阀芯上。当出口压力p2低于输入电信号的调定压力时,锥阀3关闭,阻尼 孔R1、R2、R3中没有油液流动,主阀芯上下两端的油压力相等,此时,主阀 芯在弹簧力作用下处于最下端位置,减压小孔完全打开,阀处于非工作状态 ,也就是阀不起减压作用。当出口压力p2上升到调定压力时,先导锥阀3被打 开,主阀上腔的油经阻尼孔R3,通过锥阀由泄油口流往油箱,产生压力降, p2 p3,主阀芯上移,减压小孔进入控制位置,小孔的通流面积减小,液阻 增大。油液从A通过小孔流向B时,产生压力将使出口处压力保持在调定值上 6 1 7 2 DRE型先导式比例减 压阀的先导阀部分与溢 8 9 流阀部分完全相同。A为 一次压力油入口,B为二 次压力油出口。y为外泄 油口,必须单独接往油 6 x x 3 10 箱。 B A Y 4 5 先导式比例减压阀结构(DRE 型) 1-先导阀体;2-比例电磁铁;3-主阀芯组件;4-主阀体;5-单向阀;6-通 道;7-先导阀芯;8-流量稳定器;9-限压安全阀;10-压力检测孔螺堵 1.4 静态特性曲线 阀的静态特性是指在稳定工作状态下,比例阀各静态参数之间的相互关系 。如输入电流与输出压力之间的关系曲线,称为I-P特性曲线,输入压力与输 出流量之间的关系,称为p-q特性曲线 输出压力/MPa 额定压力 31.5MPa 20.0 15.0 10.0 5.0 0 200 400 电流/mA 死区 600 800 从图(a)可以看出,输出压力随输 35.0 入电流成比例变化的情况。从理论上分析, 30.0 特性曲线 力、磁滞及机械死区的影响,曲线 的非线性度,非线性度越小,比例阀的静态 15.0 10.0 特性越好。比例阀的非线 P 曲线%的死区,这是由于非线 ● (a)I-P特性曲线 输入压力/MPa 35.0 输入压力/MPa 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0 100 200 ● 0 300 400 流量/L min-1 从图(b)可以看出,p-q 特性曲线 在额定压力工作范围内,接近于一条水平 线,这是因为先导式比例溢流阀通过主阀 口泄油,主阀开口大小能自动调整以适应 溢流流量的要求。但随着溢流流量的继续 增大,使主阀口开度变化不能与之相适应 时,压力就会随流量明显升高。因此, p-q 曲线在 q 值太大部分有明显上翘, 出现较大的调压偏差。 (b)p-q特性曲线.电液比例方向阀 比例方向阀 电液比例换向阀是在传统的电磁换向阀的基础上发展起来的,用比例电 磁铁取代了电磁换向阀的普通开关电磁铁。因此比例换向阀的开口不只是有 开和关两种状态,其开口大小与比例电磁铁的输入信号成正比,也就同时对 系统液流的方向和流量进行控制。所以比例换向阀实质上是一种兼有流量控 制和方向控制功能的复合阀。 功能:比例方向控制阀按输入信号的极性和幅值大小,同时对液压 系统液流方向和流量进行控制,从而实现对执行器运动方向和速度的控 制。在压差恒定条件下,通过电液比例方向阀的流量与输入电信号的幅 值成正比例,而流动方向取决于比例电磁铁是否受激励。具有方向控制 功能和流量控制功能的两参数控制复合阀。 外观:其外观与传统方向控制阀相同。 基本原理: ? 为了对进、出口同时执行准确节流,比例方向阀滑阀阀芯台肩圆柱 面上开有轴向的节流(控制)槽。 ? 节流槽几何形状为三角形、矩形、圆形或其组合状。节流槽在台肩 圆周上均匀分布、左右对称分布或成某一比例分布。节流槽轴向长 度大于阀芯行程,使控制口总有节流功能。 ? 节流槽与阀套通过不同的配合可以得到O型、P型、Y型等不同的阀机 能。比例方向阀有直动型和先导控制型。 2.1 比例换向阀的特点 1.它和普通电磁换向阀一样,具有许多种中位滑阀机能,可以适应各种 液压回路的要求,同时阀芯内部充分采用了流量阻尼及引入各种内部反馈控 制,以及输入电信号大小可控等特点,因此换向平稳、完全避免了换向时的 液压冲击。 2. 比例换向阀从结构上看,阀芯与阀体窗口之间有较大的搭合量,为 正重叠阀,存在较大的零位死区,(一般为控制电流的10~20%),伺服阀 虽然已有正重叠、零重叠和负重叠三种,即使是正重叠阀,其搭合量也很小 ,而且大多数为零重叠阀。比例阀的阀口压降比伺服阀低,节流损失能耗较 小。 3.高性能比例换向阀,又称为比例伺服阀,采用了零重叠结构,所以在 滞环,线性度,重复精度等方面的性能已经接近伺服阀的水平,但在动态响 应性能方面与高性能的伺服之间还存在差距。现代电液比例换向阀不仅能用 于开环控制系统,也能用于闭环控制系统。 4.比例换向阀的阀芯与阀体之间的配合间隙约3~5μ m,而伺服阀的配合 间隙约为0.5μ m。因此,比例换向阀抗污染能力强,制造成本相对较低,维 护也比较容易,这是比例换向阀的突出优点。 2.2 比例换向阀的类型 比例换向阀的类型,根据对输出流量的功能不同,可分为比例方向节流阀 和比例方向流量阀两种。前者类似于比例节流阀,比例电磁铁输入的电信号直 接控制阀口的开度,因此输出流量与阀口前后压差有关,输出流量随负载而变 。后者类似于比例调速阀,它由比例换向阀和具有压力补偿功能的定差减压阀 组成,输出流量不受负载变化的影响。 根据控制功率大小不同,可分为直动式比例换向阀和先导式比例换向阀两 种。前者由比例电磁铁推杆直接推动换向阀阀芯,因此控制的流量较小。后者 由先导级(小直径三通比例减压阀或其他压力阀)来控制功率放大级。可构成 二级甚至三级阀。先导级与功率级之间的耦合方式有多种形式,例如流量-压 力反馈,流量-位移反馈和流量-电反馈等。 (1)直动式比例换向阀—不带位置反馈 1 2 3 4 5 6 A B P T A P B T (a) 直动式比例换向阀 (a)结构原理图 (b)职能符号 1、6-比例电磁铁;2、5-对中弹簧;3-阀体;4-阀芯 (b) 主要由比例电磁铁,阀体,阀芯和复位弹簧等组成。结构与普通电磁换 向阀完全相似,只是用比例电磁铁取代了普通电磁铁。当比例电磁铁1接受到 输入电信号时,比例电磁铁推杆直接推动阀芯右移,油口P与B通,A与T通, 实现了换向。阀芯的位移量(开口度)与输入电信号大小成比例变化,输出 流量也就与输入电信号大小成比例变化,实现了对液流方向和流量的同时控 制。这类阀的控制边有较大的重叠量,存在较大的中位死区。由于受到摩擦 力和液动力的影响,阀芯的定位精度不高。只适用于NG6,NG10以下通径的换 向阀。 (2)直动式比例换向阀—带位置反馈 它增加了位移传感器7来检测阀芯的实际位移。当比例电磁铁接受到输入电 信号时,阀芯移动一个相应的距离,阀芯的移动由位移传感器检测,把检测到 的阀芯实际位移量转变成电信号反馈到比例放大器,与输入信号比较后得出偏 差控制信号,去纠正实际输出值与给定值之间的误 差。由于阀内部构成了位置 电反馈闭环回路,也就可以抑制由摩擦力,液动力等外干扰带来的影响,使阀 的控制精度得到很大提高。 8 1 2 3 4 5 6 7 L A P B T 带位置反馈直动式比例换向阀 1、6-比例电磁铁;2、5-对中弹簧;4-阀芯;7-位移传感器;8-比例放大 器 (3)先导式比例换向阀-不带位置反馈 3 1 2 4 5 T A P B X Y 先导式比例换向阀 1、2-比例电磁铁;3-先导减压阀芯;4-主阀阀芯;5-对中弹簧 先导阀采用一个双电磁铁控制的小通径比 1 3 2 例减压阀,主阀采用单弹簧对中式滑阀。 P口接油源,A、B口分别接执行元件两腔, T口接通油箱,X口为外控制油口,Y口为回 4 5 油口。当无电信号输入时,先导阀芯在两端 对中弹簧作用下处于中间位置,所有阀 T A P B X Y 先导式比例换向阀 1、2-比例电磁铁;3-先导减压阀芯;4-主阀阀芯;5-对中弹簧 口均关闭。当比例电磁铁1通电时,先导阀芯右移,先导控制压力油从X口经 先导阀开口进入主阀芯右腔,压缩主阀对中弹簧使主阀芯左移,主阀口P-A 及B-T油路接通。主阀芯左腔回油经先导阀芯流到先导回油口Y。若忽略摩擦 力、液动力等干扰力的影响,先导比例减压阀输出的控制油压力与输入电信 号成正比,主阀芯的移动受控于两端油压作用力的大小,所以主阀芯的开口 量与输入先导阀的电信号成正比,主阀的输出流量也就是可控的,连续 地按比例变化的。这种阀的特点是主阀芯采用单弹簧对中方式,弹簧有 压缩量,当先导阀无电信号输入时,主阀芯对中,单弹簧对中简化了阀 的结构。使制造和装配无特殊要求,调整方便。但这种阀主阀芯的移动 位置精度会受到摩擦力、液动力等干扰力的影响,输出流量的控制精度 不可能很高。 为了提高输出流量的控制精度,可采用图示的二级位移-电反馈比例换向 阀。 1 2 3 4 C1 T A P B X C2 Y 二级位移电反馈比例换向阀 1-先导阀芯位移传感器;2-先导阀芯;3-主阀芯位移传感器;4-主阀芯 先导阀是一个单电磁铁控制的小通径换向阀,在全行程上,有4个切换 位置,先导阀芯的位移由位移传感器1检测。主阀芯的两端都有对中弹簧, 先导阀芯为二级位移-电反馈滑阀。该阀的位移-电反馈功能提高了主阀芯 的抗干扰(摩擦力、液动力等)能力,并能快速地跟踪输入电信号的变化。 获得更加稳定的输出流量。 先导阀 U S X 1 2 Y T U P C2 S 主阀 C1 A B 控制原理图 1-先导阀芯位移传感器;2-先导阀芯;3-主阀芯位移传感器;4-主阀芯 3.比例流量阀 电液比例流量阀,其功用是对液压系统中的液体流量进行比例控制,也就 是对液压执行元件(液压缸或液压马达)的输出速度或输出转速进行比例控制 。按照功能不同,可分为比例节流阀和比例调速阀两大类。按照控制功率大小 不同可分为直接控制式和先导控制式两种。直动式控制的功率及流量较小,它 是利用比例电磁铁直接驱动阀芯,从而调节阀口的开度和流量,其输出流量受 到节流口前后压差的影响,输出流量是不稳定的,也就是随负载而变化,同时 它所控制的执行元件的运动速度也就随负载而变化。比例调速阀由比例节流阀 与通用压力补偿器或流量反馈元件组成。可以使节流阀口的前后压差基本保持 不变,输出的流量基本上是恒定的,不受外界负载变化的影响。 根据阀内部是否含有反馈,直动式又可分为普通型和位移电反馈型两类。 先导式比例流量阀是利用小功率的阀作为先导级,对大功率的主阀进行控制。 根据反馈形式不同,先导式比例节流阀有位移力反馈和位移电反馈等类型,先 导式比例调速阀有流量位移电反馈和流量电反馈等类型。 3.1 比例节流阀---直动式电液比例节流阀 通过比例电磁铁的推杆 2直接推动节流阀阀芯4移动 。改变节流口开度的大小, 从而改变通过节流口的流量 。阀口开度大小与比例电磁 铁输入的电压信号成正比。 也就控制了输出流量与输入 电信号大小成比例变化。直 动式比例节流阀结构简单, 但由于没有压力补偿器,输 出流量受到外界负载变化的 影响,流量控制精度较低。 同时,推动阀芯的力与摩擦 力和液动力有关。仅适用于 小流量和要求不高的低压系 1 2 3 4 5 A P B T 直动式电液比例节流阀 1-比例电磁铁;2-推杆;3-弹簧;4-阀芯;5-阀体 3.2 比例节流阀---先导式--位移-力反馈型 结构上主要由比例电磁铁,滑阀式先导 阀芯,插装式主阀,反馈弹簧和复位弹簧等 组成。主阀芯和先导阀芯之间的力传递关系 是由反馈弹簧和阀芯位移共同实现的,故称 为位移-力反馈型先导式比例节流阀。 当未输入电信号时,在反馈弹簧的作用 下,先导阀口关闭,主阀上下腔的作用压力 pA,px相等,但由于阀芯上端面积大及复位 弹簧力的作用,使主阀关闭。 当输入电信号时,比例电磁铁产生相应 的推力,推动先导滑阀克服弹簧力向下移动 ,打开可变节流口R2。液压油从A口经固定节 流口R1,可变节流口R2流往B口时,产生压降 ,使主阀芯上腔压力pX降低。主阀芯在压差 pA-px的作用下克服弹簧力 上移,主阀节流 口开启。同时,主阀芯的位移经反馈弹簧化 为反馈力作用在先导阀芯上,先导阀芯上移 ,当反馈力与电磁推力相等时,达到一个新 的平衡状态。 1 可变节流口R 2 2 3 4 5 pB B px R1 pA A 位移-力反馈型先导式比例节流阀 结构原理图 1-比例电磁铁;2-先导阀芯;3- 反馈弹簧;4-复位弹簧;5-主阀芯 Rexroth-FES 2通比例节流阀 3.3 比例节流阀---先导式--位移-电反馈型 Ui 4 Uf 主要由三通先导比例减压阀2、插装式主 阀8及位移检测传感器5三部分组成。先导阀 插装在主阀的控制盖板6上。A为进油口,B为 出油口,X为先导油口与A口相连,y为外泄漏 5 油口应直接连通油箱。位移传感器的检测杆 与主阀芯固连成一体。外部控制电路的信号 Ui输入比例放大器4与位移传感器的电反馈信 号uf相比较得出差值,此差值驱动先导阀芯 7 3 6 2 Y X 1 B 9 A 移动,控制主阀芯8上部弹簧腔的液压力,主 8 阀芯在压差作用下运动,从而改变主阀芯阀 口开度。并使阀口开度保持在规定值上。 位移-电反馈型先导式比例节流阀 1-位移检测杆;2-三通先导比例减压阀;3-比例电磁铁; 4-比例放大器;5-位移传感器;6-控制盖板;7-阀套; 8-主阀芯;9-主阀节流口 3.4 比例调速阀---直动式电液比例调速阀 直动式比例调速 1 2 Xr ● p3 4 Aa 3 阀与直动式比例节流 阀的区别主要是在节 ● ● p2 q2 p 2 Ac p1 , q1 流阀前或后串连了一 个具有压差补偿器功 能的定差减压阀。可 以使节流阀的前后压 p3 , q 3 XR p2 Ae 差基本保持不变,也 直动式比例调速阀的工作原理 就使调速阀的输出流 1-比例电磁铁;2-节流阀阀芯;3-定差减压阀阀芯;4-平衡弹簧 量不受负载变化的影 响,获得稳定的输出 流量。 1 2 P1 P2 L P2 L 5 4 3 P1 (a) (b) 直动式比例调速阀 (a)结构图 (b)符号 1-比例电磁铁;2-节流阀芯;3-定差减压阀;4-阀体;5-弹簧 它主要由比例电磁 铁1,节流阀芯2,定差 减压阀3,阀体4,弹簧5 等部分组成。比例电磁 铁的输出力通过推杆直 接作用在节流阀芯上, 输入电信号的大小控制 了节流阀开口大小,只 须改变电信号输入量, 就可连续按比例地控制 所需要的输出流量。与 节流阀串联的定差减压 阀的压力补偿功能使节 流阀前后压差基本保持 为定值。使输出流量不 受外界负载变化的影响 由节流阀的流量方程可得 qT ? C d AT 2 ? ?pT 式中,qT 为通过节流阀流量,AT 为节流阀的开口面积, 由比例电磁铁推杆直接调节,Δ pT=p2-p3,从式中可以看出, 节流阀的输出流量 qT 不仅与流量系数 Cd 及开口面积 AT 有关, 还与Δ pT 有关,当节流阀开口量调定后,Cd、AT 都可看成 是常数,若能保持Δ pT 为一常数,则可以获得稳定的输出流 量。定差减压阀的压力补偿作用,保证了Δ pT 为一常数且不 受负载变化的影响。 3.5 比例调速阀---先导式电液比例调速阀 x . . . . . .. ps p2 4 1 p1 2 3 R2 5 . . . .. . . ... . . .. .. .. . ... . . z R1 . p3 R3 y 油源 pL 负载 先导式电液比例调速阀结构示意图 1-主节流阀;2-流量传感器;3-反馈弹簧;4-先导阀;5-比例电磁铁 它属于流量- 位移-力反馈型比 例调速阀。其结构 主要由插装式主节 流阀1,与之串连 的流量传感器2, 反馈弹簧3,先导 阀芯4和比例电磁 铁5等组成。R1、 R2、R3为液阻,pS 为进油口,接油源 ,p1为出油口,与 外负载连接。 当比例电磁铁接受到输入电信号时,电磁力推动先导阀芯4克服反馈弹簧3的 反馈力而移动,使先导阀口开启形成可控液阻,从而使主节流阀1控制腔的油压 力p2降低,在压差pS-p2的作用下,主节流阀开启,从油源来的压力油通过主节 流口后流经流量传感器后至负载。机械式流量传感器检测到的流量大小与其阀芯 位移量Z成比例变化,并通过反馈弹簧转换成反馈力作用在先导阀芯上,使先导 阀口有关小的趋势,当反馈力与电磁力相平衡时,则先导阀,主节流阀与流量传 感器的开口处于一个新的平衡状态,比例阀输出稳定的流量。而输出流量与主节 流阀开口成正比与传感器位移Z成正比,Z又与电磁力成正比。 输入 比例 电磁铁 Fy FR 先导阀 y x 主节流阀 位移-流量 转换 q 输出 反馈弹簧 z 流量传感器 先导式电液比例调速阀工作原理框图 先导式比例调速阀与直动式比例调速阀相比较:其流量补偿原理是不 一样的,直动式比例调速阀是依靠与之串联的定差减压阀的压力补偿功能 来获得稳定输出流量。而先导式比例调速阀是依靠主节流口通流面积的变 化来补偿因负载而引起的流量变化,通过流量-位移-力反馈内部闭环来 获得稳定输出流量。 电液比例控制系统与集成技术 电液比例控制系统是用电液比例阀组成的液压系统。用比例压力阀 、比例流量阀和比例方向阀来实现对液体压力、流量和流动方向的控制 。若将所使用的各种控制阀按回路单元集成在一起,可以使结构紧凑, 减少连接管道,降低压力损失和减少外泄漏,提高系统的效率。 电液比例压力控制回路 1DT 3 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT 4 5 A B C M 6 压紧缸 14 1 2 冲孔缸 铆接缸 铜电解种板冲铆机电液比例压力控制系统 其工艺路线如下:送料架送片入冲铆机→冲铆机压紧缸压紧种板和铜吊 耳→冲孔缸冲孔→冲孔缸退,铆接缸进→铆接缸退,压紧缸退→送料架将片 送出。 对液压系统各执行元件的动作要求是:因种板和铜吊耳很薄,冲孔压力 要求低,为了保证压紧可靠,压紧缸压力要求较高,为了保证铆接平整,铆 接缸压力要求很高。以上动作要求由系统中的比例溢流阀来实现。 7DT 7 8DT 11 9 14 12 9 10 15 13 16 P T 送料缸 水平送片缸 垂直送片缸 铜电解种板制备生产线速度控制回路及方向控制回路 速度控制回路由换向阀 7、比例调速阀 8、送料缸 13 组成。其中,比例调速 阀 8 与单向阀 9,10,11,12 构成一个桥式油路,可同时实现送料缸前进和退回 时两个方向的速度控制。 为了提高生产效率和避免送料时产生冲击, 要求送料缸 按慢速启动、快速运行、减速制动的不同工况工作。送料缸启动时,阀 8 的比例 电磁铁接受 PLC 输入的较低的电压信号,调速阀的开口较小,送料缸慢速,平 稳启动。当慢速运动完成,检测元件将信号反馈到 PLC 控制器,PLC 立即输出 较高的电压信号给比例电磁铁,送料缸快速运动。当快速运动完成,另一个检测 元件又将检测到的信号反馈到 PLC 控制器,送料缸减速运动,当碰到终点检测 开关后,送料缸平稳地停留在所需的准确位置上。在图中,方向控制回路由电液 比例换向阀 14,液控单向阀 15 和送片液压缸 16 组成。水平送片缸回路和垂直 送片缸回路完全相同。 由于比例换向阀具有换向和流量控制双重功能, 因此回路 中不需要调速阀就可以实现液压缸的换向并调节缸的运动速度。 对比上面速度控 制和方向控制两种回路, 由比例换向阀构成的回路已经兼有方向控制和流量控制 的功能,而回路结构简单,特别适用于大功率的液压系统。由比例调速阀和普通 电磁换向阀构成的速度控制回路, 结构比较复杂, 适用于中小功率和速度要求微 从上述回路中可以看出, 铜电解种板制备生产线的电液比例控制系统在设计 上每个回路的液压元件都采用了集成技术。 在速度控制回路中, 铜电解种板冲铆 机由压紧缸回路,冲孔缸回路和铆接缸回路构成,每个回路均由叠加换向阀 3, 叠加液控单向阀 4 和叠加单向节流阀 5 集成在一体,在将 A、B、C 三组阀块集 成在共同的集成块 M 上。共用相同的压力回路和回油路。使液压管路变得简单, 现场配置和维修十分方便。