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比例阀颤振频率
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请教各位大侠，电比例放大器中的颤振频率和颤振幅值对比例阀的性能有多大影响？我们在使用的过程中如何知道这种颤振频率的大小以及颤振幅值多大？也就是说如何检测出来这种频率和振幅？非得用示波器吗？请赐教。
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TA的每日心情开心 20:50签到天数: 1 天[LV.1]初来乍到
这个我也不明白啊
TA的每日心情开心 11:09签到天数: 1 天[LV.1]初来乍到
合理的设计比例阀回路，可以解决液压比例阀抖动问题
TA的每日心情开心6&天前签到天数: 486 天[LV.9]以坛为家II
具体情况不一样,颤振频率和幅度也不一样,具体到每个阀要做试验才知道.
2017年度液压液力气动密封行业技术进步奖揭张海平—关于工业革命4.0的见闻与思考走进费斯托生产线全自动化工业4.0工厂穆格推出新型电动伺服泵控单元利勃海尔液压汉诺威工业博览会展出新型柱塞
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> []比例阀控制维修方法
比例阀控制维修方法
在比例阀实际的维修过程中，对存在问题的控制阀可以采取直接更换的方法，同时还要对该阀的电气零点和死区进行调节，如果有实验条件还要对维修后阀的行程进行验证。
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【亚洲网讯】在过程中，对存在问题的控制阀可以采取直接更换的方法，同时还要对该阀的电气零点和死区进行调节，如果有实验条件还要对维修后阀的行程进行验证。 1、更换存在问题的零部件 更换法是对存在问题的零部件进行整体或者部分更换。更换法在工程机械阀的维修中应用相当广泛，该方法的关键是查找出现问题的部件，找到问题后就可以更换一个与之相同的完好部件，一般情况下通过这种维修方法就能使阀实现正常工作。导致比例阀失效比较普遍的原因是阀的密封件过度磨损、阀芯位移传感器探针折断，而集成放大器一般不会出现问题。
比例阀控制维修方法 2、电气零点的调节 在工程机械中，比例阀一直工作在恶劣的环境下，而其电气零点易受到外界环境的干扰，因此在更换了失效的零部件后就应当对其电气零点进行检测，对不符合要求的应重新标定。 一般检测方法如下:给比例阀的放大器供电(一般情况下0一24 V)，确保阀芯处于断电状态，用万用电表(直流挡，0.25 V量程)检测阀芯位移反馈信号，在阀芯没有接受指令的条件下，要求阀芯位移反馈电压为零。如果不为零就应调节阀芯位移传感器的调节螺母，直至阀芯反馈电压为零。 3、死区的调节 比例阀存在死区，一般为10%左右，不同类型比例阀的死区可以通过该阀产品手册的电流/电压一流量曲线查得。对于高性能的比例阀，死区可控制在5%之内。检测的方法:给阀输入死区对应的指令信号，通过万用电表检测阀芯位移反馈信号，看其是否存在对应的关系。假设阀的死区开口幅度为0}1oo0i0，对应反馈电压为0一10V;如果阀的死区开口幅度为5%，则对应的反馈电压应该为0.5 V，如果没有对应，则应调节集成放大器的死区调节螺钉至反馈电压为0.5 V止。 4、阀行程的验证 在试验台上，给比例阀输入不同的指令信号，检测控制阀各种状态下阀芯位移反馈信号，通过它们之间的对应关系，来判断维修后阀的性能。如果不能满足对应关系，建议送代理商或厂家维修。(责任编辑：纯纯)
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FESTO比例调压阀,费斯托比例阀vppm说明书
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产地：德国
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FESTO比例调压阀,费斯托比例阀vppm说明书FESTO比例阀是一种不需要外加能源的执行器产品。可用于公称压力PN01,PN10.差（微）压均可分段调节.从50mm.W.C至0.1MPa.其用途十分广泛,可用于工业燃烧系统,控制两种物料,如煤气,空气流量配比,以达理想燃烧。用于氢冷发电机组密封油系封，当差压阀的低压端通大气即为微压阀（差压阀负压,端压,力为零）。FESTO比例调压阀,费斯托比例阀vppm说明书187351压力比例阀MPPES-3-1/8-2-420187350压力比例阀MPPES-3-1/8-2-010187328压力比例阀MPPES-3-1/2-2-010187348压力比例阀MPPES-3-1/8-10-010187327压力比例阀MPPES-3-1/2-10-420161165 压力比例阀 PPE-3-1/8-10-420-B187350压力比例阀MPPES-3-1/8-2-010187348压力比例阀MPPES-3-1/8-10-010187350压力比例阀MPPES-3-1/8-2-010161175 压力比例阀 MPPE-3-1/2-1-420-B187335压力比例阀MPPES-3-1/4-2-010187349压力比例阀MPPES-3-1/8-10-420187332压力比例阀MPPES-3-1/2-PU-PO-010161173 压力比例阀 MPPE-3-1/2-6-010-B187347压力比例阀MPPES-3-1/8-PU-PO-010161171 压力比例阀 MPPE-3-1/4-10-420-BFESTO比例调压阀,费斯托比例阀vppm说明书1、如果您需要询价，请发邮件或传真给我。并在上面注明贵公司的全称、联系人、联系电话、至少要有以上三个信息我们才能报价，公司规定敬请谅解！2、请在您的询价单上注明品牌英文拼写、中文品名（传感器、电机或检测仪等）、数量（数量的多少直接影响产品单价请注意）。3、欢迎加我QQ询价。4、收到您的询价后我们会按顺序处理请您放心。本公司以下品牌具有强大优势：一、气动元件：日本品牌：SMC，CKD喜开理，小金井；德国品牌：FESTO费斯托，德国宝德BURKERT电磁阀。二、工控产品德国品牌：P+F倍加福传感器，施克SICK，TURCK图尔克，ELTROTE
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面议东莞市液压比例阀技术_甜梦文库
液压比例阀技术
液压比例阀技术人员服务部人员开发科液压比例阀技术目第一章 比例控制技术概述录1-71.1 比例控制技术的含义 --------------------------------- 1 1.2 比例控制技术的应用 --------------------------------- 2 1.3 比例控制技术的特点及组成 --------------------------- 5第二章比例电磁铁8-122.1 比例电磁铁基本工作原理 ----------------------------- 8 2.2 比例电磁铁的类型 ----------------------------------- 9第三章比例方向阀13-303.1 直控式比例方向阀 ---------------------------------- 13 3.2 先导式比例方向阀 ---------------------------------- 25 3.3 温漂及其比例方向阀的特点 -------------------------- 29第四章比例压力阀31-384.1 直控式比例溢流阀 ---------------------------------- 31 4.2 先导式比例溢流阀 ---------------------------------- 33 4.3 先导控制式比例减压阀 ------------------------------ 35第五章比例流量阀39-48―― I ――液压比例阀技术5.1 压力补偿器串联在检测节流阀口之后的 电液比例二通流量调节阀（NG6） --------------------- 39 5.2 带外控关闭型压力补偿器的二通流量调节阀 ------------ 41 5.3 二通比例节流阀（插装式） -------------------------- 43 5.4 液压比例阀的安装使用维护 -------------------------- 46第六章压力补偿器49-756.1 进口压力补偿器 ------------------------------------ 50 6.2 出口压力补偿器 ------------------------------------ 60 6.3 减压型二通压力补偿器 ------------------------------ 65 6.4 溢流型三通压力补偿器 ------------------------------ 69 6.5 用二通插装阀的负载压力补偿 ------------------------ 72第七章比例阀用电控制器76-997.1 概念说明及解释 ------------------------------------ 76 7.2 比例阀用比例放大器 -------------------------------- 85第八章比例系统油液的过滤100-1208.1 液压油的污染 ------------------------------------- 100 8.2 液压系统污染油的取样和检验 ----------------------- 105 8.3 滤芯与滤油器 ------------------------------------- 109 8.4 维护须知 ----------------------------------------- 120―― II ――液压比例阀技术 第九章 比例阀应用实例 121-1419.1 无线电控制矿用有轨空中缆车 ----------------------- 122 9.2 转炉钢厂运输装置-转炉A槽更换车 ------------------ 124 9.3 轧钢厂高位加料牵引机 ----------------------------- 127 9.4 焊接自动线上的提升装置 --------------------------- 129 9.5 链式传输机-运输液压缸 ---------------------------- 131 9.6 空间升降平台的控制 ------------------------------- 133 9.7 造纸工业中的堆垛设备 ----------------------------- 134 9.8 双功能压力机的操作车 ----------------------------- 135 9.9 滑台单元 ----------------------------------------- 137 9.10 戏院平台的控制 ---------------------------------- 138 9.11 注塑机 ------------------------------------------ 141―― III ――液压比例阀第一章比例控制技术概述以前我们介绍的普通液压阀，其特点是手动调节和开关式控制。开关控制 阀的输出参数在阀处于工作状态下是不可调节的。所以这种阀不能满足自动化 连续控制和远程控制的要求。而电液伺服系统虽然能够满足要求，而且控制精 度很高，但电液伺服系统复杂，对污染敏感，成本高，因而不能普遍使用。 电崖比例阀是一种性能介于普通液压阀和电液伺服阀之间的新阀种，它既 可以根据输入的电信号大小连续地按比例地对液压系统的参数实现远距离控制 和计算机控制，又在制造成本、抗污染等方面优于电液伺服阀，因而广泛应用 于一般工业部门。1.1 比例控制技术的含义用如下的信号流图来加以说明：图 1 比例控制技术的信号流图―― 1 ――液压比例阀第一步：根据一个输入电信号电压值的大小，通过电放大器，将该输入电 压信号（一般在 0～±9V 之间）转换成相应的电流信号，如 1mV=1mA。 第二步：这个电流信号作为输入量被送到比例电磁铁，从而产生和输入信 号成比例的输出量――力或位移。 第三步：这个力或位移又作为输入量加给液压阀，使液压阀产生一个与力 或位移成比例的流量或压力。 通过一系列的转换，一个输入电压信号的变化，不但能控制执行元件和机 械设备上的工作部件的运动方向，而且可以对其作用力和运动速度进行无级的 调节。 此外，还能对相应的时间过程，例如在一段时间内流量的变化，加速度的 变化或减速度的变化等进行无级调节。1.2 比例控制技术的应用这里举加工车身的焊接流水线为例： 在一些汽车驾驶 员测定他的汽车的 加速度数据之前，汽 车中的一些部件在 生产过程中，已经经 历了最高的“运动生 涯” 。 如在图示的焊 接流水线上进行车 身部件的加速度试 验分析，则可折算成 相当于 11 秒内从 0 变化到 100 公里/小 图 2 一个液压缸(图上方)通过机械方式使所有工位同 时动作,另一个液压缸备用―― 2 ――液压比例阀时的加速度。 在焊接流水线上实现车身的装配和焊接时，车身围绕在车辆通过台的周围。 产品的各加工工序，就在很多工位或节拍中依次进行。 加工时所有提升台都同时升起，同时降下，已进入加工工作位置，即落入 焊钳的工作范围内。每一次接收已准备好的补充钢板时，要求在其行程过程中 降低其速度。接近速度不允许超过 0.15 米/秒，否则自动插入的板料就可能被 抛出去。另一方面，无论是上升行程还是下降行程都应尽量快速进行，以达到 提高效率的要求。 可以采用液压比例技术来实现对这个工艺流程的控制 （图 3 和图 4） 假如不 。 采用比例技术，就会降低其控制性能。譬如说最高速度将大为降低，也许就要 用带有机械加载凸轮的延迟阀来解决加、减速的控制问题，用流量阀解决速度 调节问题，以及当然还要用方向控制阀解决运动方向改变的问题。这种不采用 比例技术的解决方案，除了元件费用高之外，尽管降低了速度及加速度指标， 但得到的仍 然是一种费 时费力、精 度不高、柔 性不大的系 统。 使用液 压比例技术 时，即使系 统运动质量 很大，仍然 能平稳 地达 到较 高的速 度 和 加 速 度。 图 3 左边是为加速过程提供 460L/min 的蓄能器单元;右边为 V4 叶片泵,在液压缸不运动时向蓄能器充液 安装在阀板右边的是比例方向阀 4WRZ25―― 3 ――液压比例阀图 4 液压-机械传动的焊接自动线原理图(上)及其运动循环图(下部右侧)―― 4 ――液压比例阀 1.3 比例控制技术的特点及组成一、比例控制技术的特点1、其转换过程是可控的，设定值可无级调节，达到一定控制要求所需的液 压元件较少，降低了液压回路的材料消耗。 2、可方便迅速、精确地实现工作循环过程，满足切换过程要求。通过控制 切换过渡过程，可避免尖峰压力，延长机械和液压元件的寿命。 3、用来控制方向、流量和压力的电信号，通过比例器件直接加给执行器， 这样使液压控制系统的动态性能得到改善。 4、使用电信号容易实现远距离和自动控制。 5、液压比例器件中的液压放大装置，结构简单，可由液压厂家市售提供。 它们与标准液压器件没有多大的区别，其中，许多零件或标准组件都可取自标 准液压元件。 6、作为比例技术用的放大器，近年来已发展成为功能可靠、结构简单的欧 洲型电控插板。二、比例控制技术的组成原则上比例阀只是在开关式阀的基础上增加了比例电磁铁而已，它一般由 比例电磁铁、液压控制阀和电控插板等组成。对应于每一类液压比例控制装置， 都设计有专门的电控插板。 电控插板一般包括以下几部分： ● 稳压单元 ● 斜坡信号发生器 ● 功能发生器 ● 设定值单元 ● 设定值继电器 ● 脉冲调制式功率级―― 5 ――液压比例阀三、比例控制技术的元器件及其控制调节功能常用的液压比例阀见下图。图54WRZ 型比例方向阀 及其控制放大器图 6 DBE 型比例溢 流阀及其控制放大器图72FRE 型比例调速阀 及其控制放大器―― 6 ――液压比例阀液压比例技术元器件控制与调节功能：方向阀直接控制式 不带控制阀芯位置反 馈 + 压力补偿器任选 直接控制式 带控制阀芯位置反馈 + 压力补偿器任选液压比例技术压力阀溢流阀 直接控制式 带位置反馈溢流阀 先导控制式 不带位置反馈方向功能 (方向)减压阀 直接控制式 不带位置反馈先导控制式 不带控制阀芯位置反 馈 + 压力补偿器任选流量功能 (速度)减压阀 先导控制式 不带位置反馈流量阀流量控制阀 带节流阀口位置反馈压力功能 (力)电子放大器适用于比例 元器件的 控制放大器和 测量放大器节流阀 带节流阀口位置反馈―― 7 ――液压比例阀第二章比例电磁铁比例电磁铁是电子技术与液压技术的连接环节。它是一种直流行程式电磁 铁，与开关式阀用电磁铁有所不同。后者只要求有吸合和断开两个位置，而比 例电磁铁则要求吸力或位移与给定的电流成比例，并在衔铁的全部工作位置上， 磁路中保持一定的气隙。2.1 比例电磁铁基本工作原理如图 6，比例电磁铁主要由极靴 1、线圈 2、壳体 5 和衔铁 10 等组成。线圈 2 通电后产生磁场，由于隔磁环 4 的存在，使磁力线主要部分通过衔铁 10、气 隙和极靴 1，极靴对衔铁产生吸力而使衔铁带动推杆 13 产生移动。图81-极靴2-线圈3-限位环4-隔磁环5-壳体6-内盖7-外盖8-调节螺钉9-弹簧 10-衔铁11-支撑环12-导向管线圈电流一定时，吸力大小因极靴与衔铁之间的距离不同而变化，其特点 如下图所示。图中还画出了普通电磁铁的吸力特性，以便比较。―― 8 ――液压比例阀比例电磁铁的吸力特性可分为三段：在气隙很小的区段Ⅰ，吸力虽然较大， 但随位置的改变而急剧变化。在气隙较大的区段Ⅲ，吸力明显下降。所以吸力 随位置变化较小的区段Ⅱ，是比例电磁铁的工作区段。 只考虑在工作区段Ⅱ内的情况，改变线圈中的电流，即可在衔铁上得到与 其成正比的吸力。如果要求比例电磁铁的输出为位移时，则可在衔铁右侧加一 弹簧，便可得到与电流成正比的位移。图9吸力特性2.2 比例电磁铁的类型比例电磁铁按照实际使用情况，可分为以下两类： 1、行程调节型电磁铁：具有模拟量形式的位移电流特性。 2、力调节型电磁铁：具有特定的力电流特性。一、力调节型电磁铁在力调节型电磁铁中，衔铁行程没有明显变化时，改变电流 I , 就可调节 其输出的电磁力。由于在电子放大器中设置电流反馈环节，在电流设定值恒定 不变而磁阻发生变化时，可使磁通量进而使电磁力保持不变。 其基本特性是力-行程特性。 在控制电流不变时，电磁力在其工作行程内保持恒定。如图 11 所示，这类 电磁铁的有效工作行程约为 1.5mm。―― 9 ――液压比例阀由于行程较小，使其结构很紧凑。正由于其行程小，可用于比例方向阀和 比例压力阀的先导级，将电磁力转换为液压力。 这种比例电磁铁，是一种可调节型直流比例电磁铁，在其衔铁腔中，充满 工作油液。图 10力调节型 比例电磁铁图 11 力-行程 特性曲线―― 10 ――液压比例阀二、行程调节型电磁铁在行程调节型电磁铁中，衔铁的位置由一个闭环调节回路进行调节。只要电 磁铁在其允许的工作区域内工作，其衔铁位置就保持不变，而与所受反力无关。 使用行程调节型比例电磁铁，能够直 接推动诸如比例方向阀、流量阀及压力阀 的阀芯，并将其控制在任意位置上。电磁 铁的行程因规格而异， 一般在 3-5mm 之间。 行程调节型比例电磁铁主要用来控 制直接作用式四通比例方向阀。 配上电反馈环节后，电磁铁的滞环及 重复误差均较小。此外，作用在阀芯上的 液动力也受到抑制（与各种可能产生的干 扰力相比，电磁力较小） 。 在先导阀中，受控压力作用在一个较 大的控制面积上，因此供使用的调节力要 图 12 力-行程特性曲线大得多，而干扰力影响的百分比并不大。因此，先导式比例阀也可以不带电反 馈机构。图 13行程调节型比例电磁铁―― 11 ――液压比例阀三、比例电磁铁的两种常用形式（国内）按照用途不同，比例电磁铁常用两种形式：盆底结构型的直流甲壳式螺管 电磁铁和锥底结构型的甲壳式电磁铁。 1、盆底结构型的直流甲壳式螺管电磁铁：行程大（7mm） ，但吸力较小（最 大推力 100N） ，对于同一电流值，吸力基本与行程无关而保持定值，多用于流量 调节阀和方向阀。 2、锥底结构型的甲壳式电磁铁：行程较小（一般为 3mm） ，但吸力大（可达 400N） ，吸力与行程有关，多用于压力调节阀。图 14 盆底结 构比例电磁铁 1-推杆 2-轴承 3-挡铁 4-壳体 5-线圈 6-衔铁图 15 锥底结 构比例电磁铁 1-推杆 2-轴承 3-挡铁 4-壳体 5-线圈 6-衔铁―― 12 ――液压比例阀第三章比例方向阀将普通四通电磁换向阀中的电磁铁改为比例电磁铁并严格控制阀芯和阀体 上控制边缘的轴向尺寸（阀口开度） ，即成为比例方向阀。 比例方向阀除了能够换向外，还可使其开口大小与输入电流成比例，以调 节通过阀的流量。3.1 直控式比例方向阀与开关式方向阀的结构布置一样，在 直控式比例方向阀中，比例电磁铁也是直 接推动控制阀芯的。图 16 带电反馈的直接控制式比例 方向阀 4MRE10 型及其电控器一、基本结构和工作原理图 17带电反馈的直接控制式比例方向阀―― 13 ――液压比例阀阀的基本组成部分有：壳体 1，一个或两个具有模拟量位移-电流特性的比 例电磁铁 2 (图 17 中还附带有电感式位移传感器 3)，控制阀芯 4，复位弹簧 5。 在电磁铁不工作时,控制阀芯由复位弹簧 5 保持在中位。由电磁铁直接驱动阀芯 运动。 阀芯处在图示位置时，P、A、B 和 T 之间互不相通。如果电磁铁 A (左) 通 电，阀芯向右移动，则 P 与 B、A 与 T 分别相通。 由控制器来的控制信号越大，控制阀芯向右的位移也越大。即阀芯的行程 与电信号成正比。行程越大，则阀口通流面积和流过的体积流量也越大。电感 式位移传感器可检测出阀芯的实际位置，并把与阀芯行程成比例的电信号（电 压）反馈至电放大器。 由于位移传感器的量程按两倍阀芯行程设计，所以，能检测阀芯在两个方 向上的位置。 另外，这种位移传感器采用密封式结构，没有泄漏油口，因此不需要附加 的密封。这意味着这种结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。 在放大器中，实际值（控制阀芯的实际位置）与设定值进行比较，检测出 两者的差值后，以相应的电信号输给对应的电磁铁，对实际值进行修正，构成 位置反馈闭环。 实际上，阀的滞环和重复精度，因阀的规格不同而不同，但均≤1%。二、滞环和重复精度1、滞环： 一般表明一 个状态和前一个状态 的关 系。在电信号从零到最大，再从 最大返回到零的往返扫描过程中，阀 芯有与电信号成比例的确定位置。 同一输入设定值上， 往返扫描所得 输出量的偏差，称为滞环。 图 18 滞环―― 14 ――液压比例阀2、重复精度（也称可重复性） 重复精度是指：在重复调节同一输入信号时，输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同设定值时，得到一个≤1% 的位置偏差（对 WRE 型阀） 。 图 19 为不带反馈的阀用电磁铁， 不 带位移传感器，因而不能检测阀芯的位 置。其滞环为 5-6%，重复精度为 2-3%。 对于某些使用情况， 不带位移传感器 的阀所能达到的控制精度已经足够，这 是一种经济实惠的设计方案。 图 19 不带反馈的 4MRA6 型直 控式比例方向阀及其电控器三、控制阀芯的结构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，可得到一条递增式流量特性曲线（图 20） 。图 20Q-S 特性曲线和 Q-I 特性曲线阀芯的三角形控制棱边（图 21） 和阀套的控制棱边， 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。 图 21 由阀芯圆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此外，在液流流入和流出比例阀阀口时，总是受到节流作用。―― 15 ――液压比例阀图 22 25 通径标准方向阀“E”型阀芯 （中位各油口封闭）遮盖情况示意图图 23 25 通径比例方向阀“E”型阀芯 （中位各油口封闭）遮盖情况示意图四、流量特性为了能够很好地利用最大的阀芯位移，对于不同公称流量的阀应该确定相 应的受控过流断面。这里拟用一个实例来说明这一情况，并观察相应的特性曲 线。题目 某设备的数据如下：――调定的系统压力 ――工进时的负载压力 ――快进时的负载压力 P=120bar P=110bar P=60bar―― 16 ――液压比例阀――工进速度范围内所需流量 ――快进速度范围内所需流量 Q=5-20 L/min Q=60-150 L/min选择一（公称流量 150L/min） 人们常常会犯这样的错误，即像选用普通开关阀那样来选用比例阀（以 Q=150L/min 作为公称流量） 。这样做就会得 到如下数据： ――快进时阀的压降 Pv=120－60=60bar Q快进=60～150L/min ――工进时阀的压降 Pv=120－110=10bar Q工进=5～20L/min图 24阀压降 10bar，公称流量 150L/min 对应的输入电流―输出流量特性分析 快进时，对应于 Pv=60bar，流量 Q=150L/min 时利用了额定电流的―― 17 ――液压比例阀66%；流量 Q=60L/min 时为 48%。故调节范围达额定电流的 18%。 工进时， 对工进速度的调节， 也只达到总调节范围的 10% 20L/min 时为 47%， （ 5L/min 时为 37%） 。假如一般阀的滞环为 3%，而对应于调节范围仅 10%的情况， 则其滞环相当于 30%。显然，很难用如此差的分辨率，来进行控制。选择二（公称流量 64L/min） 如图 25，这个选择是正确的。― ― 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%的调节范围。 ――工进工况的比例关系：此时设定值落在 36%到 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少。图 25阀压降 10bar，公称流量 64L/min 对应的输入电流―输出流量特性五、控制阀芯的时间特性图 26、27 给出了控制阀芯在输入阶跃电信号时的过渡过程曲线。 控制阀芯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，减速后停留在新位置。 加速和制动过程的调节时间，也是充分的。―― 18 ――液压比例阀图 26 输入信号阶跃(信号变化 25→ 75%)时的过渡过程特性图 27 输入信号阶跃(信号变化 0→ 100%)时的过渡过程特性六、加速与减速缸或马达的加速度和减速度，表示了单位时间内供油流量的变化。流量正 或负的变化，由比例阀来加以控制。这些预调设定值，即在哪个时间流量应发 生变化进而控制阀芯的位置发生变化，都由操纵比例电磁铁的电控器来设定。 由放大器预调的设定值，在给定时间内，变化到该设定值的终值。 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间隔称为 斜坡时间。 例如，设定值从零 变到最大值， 如果用了 2 秒钟 ，则加速时间短， 加速度大；如果用了 5 秒钟，则加速时间长， 加速度小。 在制动过程， 设定值 的变化，大致 上是从大 到小。 图 28 电流-时间曲线七、功率域―― 19 ――液压比例阀与一般开关型方向阀一样，在比例阀中也存在功率域问题，必须加以注意。 在这里，令人感兴趣的是不带位移传感器的直控阀的性能。在较大压差ΔP 的作用下，这种直控阀的流量增大到功率界限时，液动力会自动将阀口关小， 流量不会再增大。这是一种“自然的”功率域。 选用哪种与通流流量有关连的控制阀芯，选用多大规格的比例阀，对一个 液压装置来说，是与其选定的系统压力等级密切相关的。一般原则是：最大流 量尽量接近对应于 100%的额定电流值。八、控制范围（分辨率）控制范围（常称为调节范围或调速比） ，可以理解为最大与最小控制流量之比。 对于不带位移传感器的 WRA 型比例方向阀，调节范围是 1：20。即假如最大流量 为 40L/min，则最小流量为 2L/min。在这里，重复误差起着重要的作用。重复 误差在数值上必须明显地低于最小流量。带位移传感器的 WRE 型比例方向阀， 其控制范围是 1：100。九、阀芯结构形式常用的阀芯形式如图 29，不同滑阀机能阀芯 通流情况的说明见下图。十、各种阀芯形式的示例图 29 含中间过渡形式的 滑阀机能图―― 20 ――液压比例阀1、E 型阀芯 E 型阀芯有很好的减速制动特性，P→A、B→T 或 P→B、A→T 各通流截面是 一样的。因此，它可以用于双出杆液压缸，或者是液压马达。图 30 E 型阀芯配 用双出杆液压缸 在液压马达的控制系统中，我们推荐像图 31 那样，在负载管路中配置补油 系统。 管路中万一出现了负压，就 会使马达的噪声级大为提高。 如果想使马达在负载下精 确停留定位，必须象通常那样配 置一个停车制动器。 由于马达的泄漏很大，因而 在马达没有负载时，比例方向阀 的泄漏油，不会使马达产生位置 漂移。E 型阀芯配 用液压马达 在下述油路中，如果缸面积 比AK：AR=2：1，则必须选用节图 31―― 21 ――液压比例阀流面积比为 2：1 的阀芯。E1 型 阀芯能满 足这一要求（W1 型阀芯也一样） 。图 32 E1 型阀芯配 用单出杆液压缸2、E3 型阀芯（W3 型阀芯） 对于面积比为 2：1 的缸，如果想 用较简单的方法实现差动控制， 可以使 用 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。图 33 E3 型阀芯配 用单出杆液压缸3、W 型阀芯 在一个面积比接近 1：1 的单 出杆缸的油路中， 配用 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%公称通流截 面大小的节流通道。 图 34 W 型阀芯配 用单出杆液压缸 4、W1 型阀芯，W2 型阀芯 这种阀芯，一方面同 E1 型阀芯一样，节流面积比为 2：1，以适应于 2：1 面积比的液压缸；另一方面，又同 W 型阀芯一样，在中位时，由 A 和 B 到 T 具―― 22 ――液压比例阀有 3%公称通流截面大小的节流开口。 5、W3 型阀芯 同 E3 型阀芯一样，用 W3 型阀芯也可以实现差动控制。由于 B 与 T 相通而 卸荷，所以液压缸在制动后没有背压。图 35W3 型阀芯配用单出杆液压缸图 36配用 E 型阀芯的差动回路6、其它控制回路的示例 图 37 所示的单出杆液压缸（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。图 37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 型阀芯图 38 所示的单出杆液压缸，垂直 布置，采用重力平衡，面积比为 2：1，配用 W1 型阀芯，实现差动控制。―― 23 ――液压比例阀图 38 单出杆液压缸，垂直 布置，采用重力平衡，面积 比为 2：1，配用 W1 型阀芯7、无泄漏的液压锁 无泄漏的液压锁如图所式。 在这个回路中， 尽管配置了泄漏油外泄 式液控单向阀， 仍然需要注意压力比的关 但 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，而不是如图所 示的互为液控。 另一种可能的锁紧方式，是配置出口截 止型压力补偿器（见“用压力补偿器实现负 载压力补偿”。 ） 图 39 8、实用性说明 注意应将阀的油口 A 与液压缸的油口 A（即液压缸无杆腔）相连，这一点特 别适用于 E1 型、W1 型、E3 型和 W3 型阀芯。这是由于在阀中 A→T 的油路较短。 因此，只有当比例阀与执行元件之间的连接管路尽可能短时，才有可能达 到优化的动态特性值。出于这个考虑，在大多数情况下，以最短的距离将四通 比例方向阀出油口 A 和 B 与执行元件的两个接口相连。只有这样，由普通阀芯 牵连的流进液阻和流出液阻的综合阻力，才能对运动过程产生明显的影响。 无泄漏的液压锁―― 24 ――液压比例阀 3.2 先导式比例方向阀与开关式方向阀一样， 大通径的比例阀也是采用先导控制型结构。 问题的关 键仍然是推动主阀芯运动所需的操纵力。 一般规则是：10 通径以及小于 10 通径的阀采用直接控制式，大于 10 通径 的采用先导控制式。一、先导式比例方向阀的结构原理先导式比例方向阀的结构如图 40 所示。它主要由以下几部分组成：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。图 40 4WRE 单边弹簧对中 型先导式比例 方向阀―― 25 ――液压比例阀先导阀配用具有电流-力特性的力调节型比例电磁铁。 先导式比例方向阀的工作过程如下： 来自电控制器的电信号， 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，使先导阀芯移动，与此相对应，控制油从 P 口流向先导阀 3 的 出口 A 或 B，作用在主阀芯 8 的端面上，克服弹簧 9 的弹力推动主阀芯移动，直 到液压力和弹簧力达到平衡时便停止运动。主阀芯位移的大小，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的压力。二、先导阀的结构原理上述先导式比例方向阀是用减压阀作为先导级的。 它的优点在于不需要持续 不断地耗费先导控制油。 图 41 所示的三通减压阀，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、6 所组成。图 41 3DREP 6 型三通比例压力 阀，作先导控制阀用 比例电磁铁按比例地将电信号转 变为作用在控制阀芯上的电磁力，即 控制电流越大，则相应的电磁力也越 大。―― 26 ――液压比例阀在比例阀整个的工作过程中，调定的电磁力保持不变。 在电磁铁未通电时（图 41 所示） ，控制阀芯 4 由弹簧保持在中位。此时 A 和 B 与油口 T 相通，因而在这些油口上没有压力。油口 P 封闭。 如果电磁铁 B 通电， 电磁力通过测压活塞 5 作用在控制活塞 4 上， 使它向右 移动。因此，油液从 P 流向 B，A 仍然和 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 向阀口关闭的方向移动， 直到两个力达到平衡为止。此时，测压活塞 6 压在电磁铁 A 的推杆上。 当 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。 如果电磁力 下降，则在液压力的作用下控制阀芯向左移动，使油口 B 和 T 相通，控制油可 以从 B 流向 T，使 B 中的控制油压力相应地有所下降，从而使电磁力与先导控制 液压力之间达到了新的平衡。这意味着 B 油口中的控制压力仍保持为常数，只 不过处于与较小的电磁力相对应的较低的压力值上。在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，先导控制油可以直接流 回油箱，A、B 油口没有压力。 利用先导阀，能够与输入电流成比例地改变 A 或 B 中的压力。 当先导级的 A、B 油口没有压力，也就是当主阀两侧油腔 10 和 12 内没有压 力时，主阀芯 8 由对中弹簧 9 保持在中位。三、先导阀对主阀芯的控制先导控制油可以是内供的，也可以是外供的。内供时先导油来自 P 口，外供 时先导油来自 X 口。 当电磁铁 B 通电时，先导压力油经过先导阀进入油腔 10，此压力与输入电 信号成正比。由此产生的液压力克服弹簧 9 的弹力，使主阀芯 8 移动，直到弹 簧力与液压力平衡为止（图 40a） 。控制油压力的高低，决定了主阀芯的位置， 也就决定了紊流型节流阀口的开度，以及相应通过的流量。 主阀阀芯的结构，与直控式比例方向阀的阀芯相似。 当电磁铁 A 通入控制信号时， 则在油腔 12 内产生与输入信号相应的液压力。―― 27 ――液压比例阀这个液压力通过固定在阀芯上的连杆 13，克服弹簧 9 的弹力使主阀芯移动。弹 簧 9 连同两个弹簧座无间隙地安装在阀体与阀盖之间，并有一定的预压缩量。 采用一根弹簧与阀芯两个运动方向上的液压力相平衡的结构，经过适当的调整， 能够保证在相同输入信号时，左右两个方向上阀芯的移动相等。另外，弹簧座 的悬置方式有利于减小滞环。 当主阀压力腔卸荷后，弹簧力使控制阀芯重新回到中位。 先导控制油供油的内供或外供， 先导控制油回油的内泄或外泄等， 可能有各 种组合，可以按先导控制式开关型方向阀一样的原则处理。 所要求的控制压力在 Pstmin=30bar 和 Pstmax=100bar。滞环为 6%，重复精 度为 3%。 图 42 给出了输入电信号阶跃时的过渡过程曲线。控制阀芯在到达新位置过 程中没有超调，这是因为配置了刚度大的复位弹簧的原因。另外，液动力对阀 芯的双向位置没有产生不同的影响。图 42输入电信号阶跃的过 渡过程曲线图 43 4WRE 先导控制比 例方向阀及其电控制器―― 28 ――液压比例阀 3.3 温漂及其比例方向阀的特点一、温漂及其影响在油温不变时，带位移电反馈的方向阀，主阀芯位置的重复精度为 0.01mm。 ，位移传感器及连杆的喂漂导致阀芯位 值得注意的是，在油温变化时（20-70 C） 置的变化，对总行程为 4mm的 4WRE10 型比例方向阀而言，实测其阀芯位置漂移 量为 0.03-0.04mm。 力士乐公司生产的 4WRZ 型先导式比例方向阀，重复精度为 0.06-0.07mm。 这种阀采用弹簧直接反馈结构，没有温漂，总的行程为 5.5mm。这种阀的重复精 度之所以好，是由于在阀中采用了大刚度主阀芯弹簧及低摩擦的弹簧对中球窝 座结构。与各种可能存在的干扰力相比，其调节力比较大。 在力士乐公司生产的比例方向阀中， 无论是直控式还是先导式， 具有较好重 复精度的主要原因，是在控制阀芯上开有经过精密加工的长三角槽。机械摩擦 及其油中的污染颗粒引起的摩擦对重复精度的影响，只是在需要较长时间保持 相同的设定值时才起作用（阻塞效应） 。现在几乎所有的设备中，设定值作快速 变化已经是基本的要求。此时，摩擦的影响很小，阀芯总是处于滑动摩擦状态。 对于某些调节过程， 除了要有较好的重复精度和较小的滞环之外， 更重要的 还要有较好的动态特性。在这种场合下，使用比例电磁铁（电磁感应式）驱动 先导级的控制方式，往往不能完全达到这个要求。我们建议采用伺服阀的力矩 马达作为先导级的控制方式。可以使调节特性得到改善。 不带反馈的先导式比例方向阀， 其优点在于本身的结构简单， 由于取消了位 移传感器的输出屏蔽电缆，还使电控部分的费用得到降低。0图 44 4WRA10 直控式比例方向阀 (不带阀芯位置电反馈)及其电控器图 45 4WRE10 直控式比例方向 阀(带阀芯位置电反馈)及其电控器―― 29 ――液压比例阀图 46 4WRE10 先导控制比例方向阀 (不带阀芯位置电反馈)及其电控器图 47 4WRD16 先导控制式四通调 节阀(带阀芯位置电反馈)及其电控器二、比例方向阀的特点1、结构上与三位四通弹簧对中型方向阀相似。 2、对污染的敏感性较小。 3、一个阀可以同时控制液流的方向和流量。在过程控制中，可以在没有附 加方向阀及节流阀的情况下，实现快速和低速的行程控制。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比较大的阀芯行程。 5、流入和流出执行元件的液流，都要受到两个控制阀口的控制。 6、与电控器配合，可以方便可靠地实现加速及减速过程。加速和减速的时 间可以由电控器预调，而与油液特性（如粘度）无关。图 48 速度-行程循环 图 A――加速或减速 B――各种不同的速度 C――停止之前的剩余 速度 7、输入电流与直流电磁铁一样。―― 30 ――液压比例阀第四章比例压力阀比例压力阀用来实现压力遥控，压力的升降随时可以通过电信号加以改变。 工作系统的压力可以根据生产过程的需要，通过电信号的设定值来加以变 化，这种控制方式经常称为负载适应控制。4.1 直控式比例溢流阀这种比例溢流阀采用座阀 式结构，它由以下几部分构成： 阀体 1，带电感式位移传感器 3 的比例电磁铁 2，阀座 4，阀芯 5，压力弹簧 6。图 49 DBETR 直 控 式 比 例 溢 流 阀 ， VT5003 型放大器图 50 DBETR 直接作用式比例溢流阀，带调压弹簧位置电反馈―― 31 ――液压比例阀这里采用的比例电磁铁是位置调节型电磁铁，用它来代替手调机构进行调 压。 给出的设定值， 经过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 产生预紧力，把阀芯压紧在阀座 4 上。弹簧座的位置， 即电磁铁衔铁的位置（也就是压力的调节值） ，由电感式位移传感器检测，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摩擦力影响。这样，我们 就得到了一个精度高、重复性好的调节特性：最大调定压力时。滞环＜1%，重 复精度＜0.5%。 最高调定压力，以压力等级为准（25bar，180bar，315bar） 。不同的压力等 级，通过不同的阀座直径来实现。因为电磁力保持不变，当阀座直径最小时压 力最高。 图 51 为 25bar 压力等 级的特性曲线。 它表明最大 调定压力还与通过溢流阀 的流量有关。图 51调定压力与设 定电压的关系在设定值为零， 比例电磁铁及其位移传感器电路中无电流时， 得到最低调节 压力（比值取决于压力等级及流量） 。 弹簧 8 的作用： 在信号为零时将衔铁等运动件反推回去， 以得到尽可能低的 Pmin。如果阀是垂直安装，它还要平衡衔铁的重量。―― 32 ――液压比例阀 4.2 先导式比例溢流阀对于大流量规格的阀，一般采用先导 式结构。 这种阀由以下几个主要部分组成：带 有比例电磁铁 2 的先导级 1，最高压力限 制阀 3（供选择） ，带主阀芯 5 的主阀 4。图 52 DBE 型先导式比例 溢流阀及其电控器图 53 DBEM 型先导式比例溢流阀，带限压阀―― 33 ――液压比例阀阀的基本功能与一般先导式溢流阀一样， 其区别就在于先导阀： 用比例电磁 铁代替了调压弹簧，它是一个力调节型比例电磁铁。 如果在电控器中预调一个给定的电流， 对应就有一个与之成正比例的电磁力 作用在先导锥阀芯 6 上。输入电流越大，电磁力就越大，调节压力也就越大； 输入电流越小，电磁力就越小，调节压力也就越低。 由系统 （油口 A） 来的压力作用在主阀芯 5 上。 同时系统压力通过液阻(7.8.9.) 及其控制回路 10，作用在主阀芯的弹簧腔 11 上。通过液阻 12，系统压力作用 在先导锥阀 6 上，并与电磁铁 2 的电磁力相比较。当系统压力超过相应电磁力 的设定值时，先导阀打开，控制油由 Y 通道回油箱。注意：油口 Y 处应该始终 处于卸压状态。 由于控制回路中液阻网络的作用， 主阀芯 5 上下两端产生压力差， 使主阀芯 抬起，阀口 A 与 B 连通（泵-油箱） 。 为了在电气或液压系统发生意外故障时， 例如过大的电流输入电磁铁， 液压 系统出现尖峰压力等，能保证液压系统的安全，可以选择配置一个弹簧式限压 阀 3，作为安全阀。它同时可以作为泵的安全阀。 在调节安全阀的压力时， 必须注意它与电磁铁可调的最大压力的差值， 这个 安全阀应该只对压力峰值产生响应。作为参考，这个差值可取最大工作压力的 10%左右。 例如：最大工作压力为 100bar，安全阀调定压力为 110bar。 不同的压力等级（50，100，200，315bar） ，也是通过不同的阀座直径来实 现。除了一般的特性曲线，如“流量压力特性”“流量-最低调节压力特性” ， 之外，还有一条重要特性曲线是“控制 电流-进口压力特性” 。 作为例子， 54 给出了压力级别为 图 200bar 的阀的特性曲线。对于每一个压 力等级来说，阀的最大的压力，总是对 应于最大电流 800mA。实际上，人们只 图 54 进口压力和控制电流的关系―― 34 ――液压比例阀选择必要的压力等级，而不选较高的等级，以便得到尽可能好的分辨率。 从特性曲线上可以看出，当不是配用 VT2000，而是用其它不带颤振信号的 放大器时，会产生较大的滞环。 使用这种阀可以达到如下指标： ●电流-进口压力的线性度 ●重复精度 ●滞环 ●滤油精度（耐压滤油器装在输入管道中） ±3.5% ＜±2% ±1.5% ≤10μm4.3 先导控制式比例减压阀一、DRE10，25 型与前述的溢流阀一样，电磁力直接作用于先导锥阀。图 55DRE10 先导控制式比例减压阀―― 35 ――液压比例阀通过调节比例电磁铁 2 的电流来调整 A 通道中的压力。 在调定值为零的原始位置（在 B 通道中没有压力或流量） ，弹簧 10 使主阀 芯组件处于其输出口位置，A 与 B 之间的通道关闭。因此抑制了起动阶跃效应。 A 通道的压力通过控制通道 6，作用到主阀芯的端面 7 上。B 中的油液经过 通道 8，通过主阀芯引到小流量调节器 9。小流量调节器使从 B 通道来的控制油 流量保持为常数，而与 A、B 通道间的压力差无关。从小流量调节器 9 流出的控 制油进入弹簧腔 10，通过孔道 11 和 12，并经过阀座 3，由 Y 通道 14、15、16 流回油箱。 A 通道中希望达到的压力，由配套的放大器预调。比例电磁铁把锥阀芯 20 压向阀座 13，并把弹簧腔 10 中的压力限制在调定值上。如果 A 通道中的压力低 于预调的设定值时，弹簧腔 10 中较高的压力，就使主阀芯向右移动，打开 A 与 B 之间的通道。 当 A 通道的压力达到调定值时，主阀芯上的力也达到平衡。 A 通道中的压力×阀芯面积 7=弹簧 10 腔中的压力×阀芯面积＋弹簧力 17。 如果 A 通道中压力上升，则阀芯向从 B 到 A 的阀口关闭方向移动。 如果要使 A 腔的一个静止受压油柱（例如缸被制动）降压，则可以在配套 放大器的设定值电位器上，预调一个较低的压力值。通过电磁铁的作用，这个 低压值马上就会在弹簧腔 10 中出现。 作用在面积 7 上的 较高的 A 腔压力， 把主 阀芯压在螺堵 18 上， 使 A 到 B 的通道关闭， A 到 Y 的通道打开。弹 簧 17 的弹簧力，与主 阀芯端面 7 上的液压 力相抗衡。 主阀芯在这 个位置时， 通道的油， A 可以经过控制边 19， 通过 Y 流回油箱。 图 56 DBEM20 先导式比例减压阀及其电控器―― 36 ――液压比例阀当 A 腔压力降到弹簧腔 10 中的压力加上与弹簧力相应的压差ΔP 时，主阀 芯移动并关闭 A 到 Y 的控制阀口（开在阀套中的很大的控制孔口） 腔中与新 ，A 的设定值相比高出约 10bar 的剩余压差，将通过精细控制孔 22 卸除。通过这个 措施，得到一个较好的没有压力分谐波的瞬态响应过程。为了使油能从 A 通道 自由流向 B 通道，可以选择配置单向阀 5。与此同时，A 通道中的另一部分油液， 通过主阀芯打开的控制阀口，从 A 经过 Y 流回油箱。二、DREM 型为了保证液压系统在电磁铁的电流超过允许值而在 A 通道产生高压时能够 安全运行，在本阀中安装了弹簧式最高压力限制阀 21。 说明：对于在 B 通道中使用一个节流阀（例如比例方向阀）进行节流制动 的系统，在油液经过单向阀 5 从 A 流到 B 的同时，通过并联的 Y 通道进入油箱 的那一部分油液，将影响 A 通道中负载的制动过程。对于通道 A 的溢流控制来 说，这个 A 到 Y 的第三个通道也是不合适的。图 57机能符号三、DRE30 型A 通道中压力的调节，是由改 变比例电磁铁的控制电流来实现 的。 主阀在初始位置时， 通道中没 B 有压力，主阀阀芯组件 4 处于 B 到 图 58 DRE30 先导式比例减压阀及其电控器―― 37 ――液压比例阀A 打开的位置。 A 通道中的压力作用在使阀口关闭的主阀芯底端。先导压力作用在使阀从 B 到 A 打开的主阀芯弹簧腔。 从 B 通道来的控制油，经过孔 6，流量稳定器 9，孔 7，流到与锥阀 8 相配 的阀座 10，然后从 Y 通道流回油箱。 通过调节电磁铁 2 的电信号，先导阀 1 得到一个作用于主阀芯弹簧腔的压 力。在主阀 4 的调节位置上，油液从通道 B 流向 A，A 通道中的压力不会超调（A 通道的压力取决于先导级压力和主阀弹簧） 。 当与 A 通道相连的执行元件不运动时（例如缸被制动） ，如果通过比例电磁 铁 2 在 A 通道中调定一个很低的压力，则主阀芯移动，关闭从 B 到 A 的通道， 同时打开从 A 到主阀弹簧腔的通道。在这种情况下，A 通道中的压缩流体可以通 过先导阀 1 和 Y 通道卸荷。 为了使油液能从 A 自由回流到 B 通道，可以安装一个单向阀 11。图 59 DRE30/DREM30 先导式比例减压阀―― 38 ――液压比例阀第五章比例流量阀比例流量阀的作用就是实现对执行元件运动速度的调节。它与一般流量阀 的不同之处仅在于：一般流量阀节流口的开度靠手柄来调节，而比例流量阀的 节流口开度是靠输入比例电磁铁的电流大小进行调节。如果输入信号电流是连 续比例地或按一定程序改变，则比例流量阀的输出流量也连续地按比例地或按 一定程序改变，实现对执行元件的速度调节。它也可以与单向阀组合成单向比 例流量阀。 图 60 所示为 CB3463-1 型半自动转塔车床进给系统采用常规液压系统（普 通调速阀）与采用比例调速系统对照回路图。图中 b 为采用比例调速阀的回路， 元件数量少，结构简单，而且只要输入对应于各种速度的电信号（电流强度 I） ， 就可得到多种进给速度，而不是图中 a 所示的仅三种速度。图 60常规液压系统（普通调速阀）与采用比例调速系统对照回路图5.1 压力补偿器串联在检测节流阀口之后的 电液比例二通流量调节阀(NG6)二通比例流量调节阀，可以通过给定的电信号，在较大范围内与压力及温 度无关地控制流量。它主要的组成部分为：阀体 1，带有电感式位移传感器的比―― 39 ――液压比例阀例电磁铁 2，控制阀口 3，压力补偿器 4 和可供取舍的单向阀 15。 流量的调节，由电位器给定的电信号确定。这个设定的电信号，在电控器 （放大器型号例如为 VT5010）中产生相应的电流，并在比例电磁铁中产生一个 与之成比例的行程（行程调节型电磁铁） 。从而使控制口 3 向下移动，形成一个 通流截面。控制窗口的位置，由电感式位移传感器测出。实际位置与设定值的 偏差，由闭环修正。压力补偿器 4 保证控制窗口上的压降始终为定值。 因此，流量与负载变化无关。选用合适的控制窗口结构可使温漂较小。 在 0%控制信号额定值时，控制 窗口关闭。 当控制电流出现故障或者 位移传感器接线断开时， 控制窗口也 关闭。 从 0%额定值开始增大电流，能 够得到一个不出现起动超调的起始 过程。 通过电控器中的两个斜坡发生 器，可使控制窗口延时打开和关闭。 反向的液流可以经过单向阀 5 由 B 流向 A。图 61 2FRE6 二通比例调速阀及 电控器图 622FRE6 比例调速阀―― 40 ――液压比例阀 5.2 带外控关闭型压力补偿器的 二通流量调节阀其控制机理和基本功能，与前面讲过的二通比例流量调节阀一样。其附加 功能是，在打开控制窗口 3（设定值＞0）时，为了抑制起动流量阶跃效应，设 计好从外接油口 P（6）引来压力油，使压力补偿器 4 关闭。油口 A 和压力补偿 器 4 作用面积之间的内部连接被切断。 来自方向阀 8 之前的压力油经外控油口 P （6） ，作用在补偿器 4 的底面上，克服弹簧力使压力补偿器处于关闭位置。当 方向阀 8 切换到左位（P 与 B 相通）时，压力补偿器 4 从关闭位置运动到调节位 置，从而防止了起动阶跃。图 63外控关闭型压力补偿器采用不同型式的控制窗口，可以得 到不同的相当于 100%控制电流额定值的 最大流量值。 64 所示的曲线清楚地表 图 明了各种不同变型的情况。图 64流量与设定电压的关系曲线―― 41 ――液压比例阀通过相应的阀口造型， 可 以得到一个如图 65 所示的 2L/min 的精细调节范围。电 信号可以在零到最大值之间 任意无级调节。图 66 所示的 频率特性表明了阀的快速性 能。图 65 带变增益和快速跃变 特性的流量与设定电压的关 系曲线图 66频响特性―― 42 ――液压比例阀还有一种压力补偿器串联在检测节流阀口之前的电液比例二通流量阀 （NG10，16） 。这类阀结构性能比较完善，其电信号转换器和液压部件也为大家 所熟悉。通过行程调节型 比例电磁铁行程的变化， 可以改变阀的通流面积， 由节流窗口与压力补偿器 的共同作用，得到流量调 节功能。阀的输入信号输出流量特性曲线，根据 阀口造型， 可以是线性的， 也可以是近似双曲线的。 图 67 2FRE10 二通比例调速阀及其电控器5.3 二通比例节流阀（插装式）这种大流量组件，可以用作节流阀，也可以与压力补偿器组合构成流量控 制阀。它的应用场合有：压机的控制或者塑料加工机械的控制。尽管通过的流 量很大，但这种装置还是具有较好的动态特性及较短的响应时间。 二通节流阀所控制的，是一个由给定电信号确定的阀口开度。 这种节流阀，是一种按 DIN24342 配置插孔尺寸的 插装组件。在盖子 1 里有一 个带控制阀芯 3 的阀套 2， 位移传感器 4 和包括比例电 磁铁 6 的先导控制级 5。流 动方向是从 A 到 B。控制油 口 X 与油口 A 相连，控制油 出油口 Y 应尽可能无压力地 与油箱相连。 图 68 FE…C 型二通比例节流阀及其电控器―― 43 ――液压比例阀在设定值为零时（比例电磁铁 6 不通电） ，油口 A 中的压力油经过控制回路 X 和控制阀芯 10 进入油腔 8，液压力加上弹簧力使阀芯 3 的控制窗口关闭。图 69 FE…C 型二通比例节流阀（插装阀）―― 44 ――液压比例阀当给定一个设定值后，在放大器 7 中将设定值（外加信号）和实际值（位移 传感器反馈信号）进行比较。用与此差值相应的电流信号去控制比例电磁铁。 电磁铁克服弹簧力 11，使阀芯 10 移动。通过节流口 13、14 的共同作用， 弹簧腔 8 中的压力得到如下的调节：被弹簧压着的阀芯 3 达到与设定值相应的 位置，同时也确定了相应的流量。 在失电和电缆线开路时，控制阀芯自行关闭（保护油路） 。 位置调节回路的个部分是这样协调的： 使设定值和阀芯 3 的位移成正比。 这 样，当节流口前后压力差恒定时，从 A 到 B 的流量，只取决于阀口的开度和控 制窗口 9 的几何形状。对于带有线性开度特性的系统（FZ-C10/L） ，流量和设定 值成正比。平方关系的开度特性（FE…C10/Q 结构） ，流量随给定值的平方而增 大。 图 70 和 71 所示的两种特性曲线说明了实际特性。图 70双曲线型流量特性图 71直线型流量特性―― 45 ――液压比例阀 5.4 液压比例阀的安装使用和维护一、安装1、安装规则 阀在装入设备前，阀的型号必须与订货数据核对。 ⑴清洁度 安装比例阀时，安装环境和阀都应该清洁。 油箱必须密封以防外界污染。 油管及油箱在安装前应该清除灰尘、氧化皮、砂粒、切屑等。 热弯管和焊接管必须酸洗、冲洗和上油。 清洁时只能用不起毛的布或者用特种纸。 ⑵不允许用麻丝、腻子或密封带之类的密封材料。 ⑶为了使系统有较好的刚度，在阀及执行元件之间避免使用软管。 ⑷油管必须采用符合 DIN2391/C 的无缝钢管。 ⑸阀与执行元件之间的管道应尽量短。建议比例阀安装在靠近执行元件的 部位。安装平面必须有 Rtmax≤4μm 的表面粗糙度和≤0.01mm/m 平直度。 ⑹紧固螺钉必须与活页样本中给出的尺寸相符，并用给定的力矩旋紧。 ⑺推荐用筛孔尺寸≤60μm 的油浸式过滤器作为装置加油和空气过滤器。 2、安装位置 阀的安装位置可以任选，但最好是水平放置。如果比例阀装在执行器上， 则应避免阀芯轴线与执行元件的加速度方向平行。 3、电路接线 电路接线应照有关样本进行。 特种防护所需的特殊措施，在各活页样本中列出。―― 46 ――液压比例阀二、使用1、工作介质 建议注意活页样本！ 注意压力和温度范围！ 一般可以使用如下的工作介质： H-LP（按 DIN51525）矿物油 聚乙二醇水溶液 磷酸脂 为了保护油液，不得超过油液制造商推荐的最高使用温度，为了保证设备的控 。 制特性稳定不变，建议保持油温基本恒定（±5 C） 2、使用的密封材料是否正确？ 对应于高抗燃性的压力油HFD和油温＞90 C的运行条件，使用的密封材料型 号中必须带有V字母。 3、过滤 为了延长使用寿命，先导控制阀使用 10μm 的进口滤油器，也可以按样 本给出的精度选用。 滤油器的允许工作压差必须大于它的实验使用工作压差。 建议使用带污染指示器的滤油器。 更换滤油器时必须特别注意清洁度，新滤油器出口侧的污染物会被冲刷 到系统中去，并引起事故。而进口侧的污染会降低滤芯的寿命。 4、先导阀工作压力 先导控制压力不允许超过 30bar，如先导压力超过 100bar 必须在进口安装 一个中间接板式减压阀。可使用单向阀来避免油箱管路的压力冲击。0 0―― 47 ――液压比例阀5、电磁铁放气 为了保证得到阀的正确功能，运行时需在阀的最高处给电磁铁放气。 在采用插装结构时，应在回油管路中配置背压阀来防止空行程时的空气吸 入。三、维护保养阀退回工厂修理时的注意事项： 将有毛病的阀退回工厂修理时， 需将保护板固定在底板上， 并建议妥善包装， 以便在运输过程中阀不至于受到新的损伤。四、储存对储存间的要求： 干燥、无尘、无腐蚀性物质和蒸气。储存时间超过三个月时，阀体要涂放锈 油并加封装。―― 48 ――液压比例阀第六章压力补偿器前面我们所讲述的比例方向阀还只能起节流阀的作用，通过阀的流量将随 着阀口压差的变化而变化。在定压系统中，负载压力上升，压差就减小，使流 量减小；负载压力下降，压差就增大，使流量增大。 只有当负载压力波动不大或几乎无波动时，节流阀才能起流量控制器的作 用。 图 72 所示为典型的节流特性曲线。 显然， 体积流量的变化取决于阀的压差。 而此压差在油泵出口的压力和油箱压力为常数时，是直接与负载压力有关的。 PV=PS－PL－PT PV ―― 阀的压差 PS ―― 系统压力，等于常数 PT ―― 油箱压力，等于常数 PL ―― 负载压力，变量 因此， 上述的负 载效应必须通过适 当的元器件来进行 补偿。 压力补偿器的 作用： 平衡负载压力 的变化量， 使节流阀 口的压差保持恒定， 从而使通过流量阀 的流量保持不变。图 72 比例方向阀 的节流曲线簇―― 49 ――液压比例阀 6.1 进口压力补偿器一、二通进口压力补偿器的负载压力补偿在一个带二通进 口压力补偿器的装置 中（如图 73） ，比例 阀进口节流口上的压 降保持为常数。 因此， 负载压力波动和油泵 压力的变化，得以补 偿。也就是说，泵压 力的升高不会引起流 量的增大。因而阀的 流量应该按照压力补 偿器的ΔP 值选择。图 73油路实例1、二通进口压力补偿器的功能 在二通进口压力补偿器中，调节阀口和检测阀口是串联的。应当指出，当阀 芯处于平衡位置而负载压力变化时，作用在检测阀口上的压力降ΔP=P1－P2将保 持为常数。略去液动力，在阀芯的平衡位置可以得到：―― 50 ――液压比例阀P1×AK=P2×AK＋FF 因此 ΔP=P1－P2= FF / AK≈常数当弹簧很软，调节位移又短时，弹簧力的变化也就很小，从而压力差近似为 常数。只有当弹簧被进一步压缩时，调节阀芯才使调节阀口A1 的通流截面变化。 因此，只要外加压力差PP－P2大于FF / AK（调定的ΔP值）时，阀就能很好地起 到流量调节的作用。 随着通过流量的增大， 阀中的液流阻力就增大， 此时只有相应增大外部压差， 才能实现流量调节功能。图 74二通进口压力补偿器原理图―― 51 ――液压比例阀2、P 口二通进口压力补偿器，ZDC 型（叠加板式结构） ZDC10 型阀是直接作用式叠加板阀，有二通和三通两种结构型式。 该阀作为进口压力补偿器用于 P 口，起负载压力补偿作用。 该阀的组成主要包括阀体 1，控制阀芯 2，压力弹簧 3，弹簧座 4，端盖 5 以及装在其中的梭阀 6。图 75P 口二通进口压力补偿器原理图当P1到A或者P1到B的压力差小于 10bar时，压力弹簧 3 使控制阀芯 2 保持在 使P到P1阀口打开的位置。当压力差超过 10bar时，控制阀芯向左移动直到压力 差重新恢复为止。 先导控制比 压力信号和控制油以内供形式由P1通过控制油路 7 进入控制腔。 例阀（4WRZ）所需的控制油（X通道）必要时可从P口得到。 三通压力补偿器和二通压力补偿器的区别仅在于阀芯结构不同。 二通及三通 压力补偿器有 NG10，16 和 25 三种规格。 如果说在各种不带压力补偿器的普通比例阀中， 弹簧反馈型阀的体积流量分 辨率为 1：20，电反馈型阀的体积流量分辨率为 1：100。则配置压力补偿器后 这类阀的调节比还可以大幅度提高。下图所示的曲线，表明了带有压力补偿器―― 52 ――液压比例阀的典型的比例阀体积流量分辨率。图 76 所示分辨率可以达到 1：300，而且在整 个压差变化范围内等流量特性很好。图 76 配置进口压力补偿器后 比例方向阀流量分辨率实例随着流量的增大，外部压差 （PS－PL）也必须同时增大，这 样才能实现等流量调节功能， 也就是说流量不再与ΔP有关。 外部压差与流量的这种相互关 系如图 77 所示。 图 77 Pmin-Q 特性曲线先导式比例方向阀配用叠加板式结构的压力补偿器时，比例阀原则上应采 用“先导控制油外供式”结构。而压力补偿器既可以是先导油外供的结构，也 可以是先导油内供的结构。但与直控式比例方向阀配合使用时，压力补偿器必 须是先导油外供的结构。在直控式比例方向阀中，不允许油液进入 X 口，因为 在这个位置上没有密封装置。图 78 4WRZ 型先导式比例 方向阀配用 ZDC 型叠加板式 压力补偿器控制油内供形式图 79 4WRE 直控式比例方 向阀配用 ZDC 型叠加板式压 力补偿器控制油外供形式―― 53 ――液压比例阀二、三通进口压力补偿器的负载压力补偿1、三通进口压力补偿器的应用 前面所述的二通进口压力补偿器， 主要用于固定的设备中。 而三通压力补偿 器，尽管它对效率的改善不太明显，但在某些情况下，可以通过更换二通压力 补偿器的控制阀芯而 很方便地构成。其负 载取压点与二通压力 补偿器相对应，其分 辨率和等流量特性与 二通压力补偿器一 样。 这种补偿装置要 和定量泵配合使用。图 80应用油路示例2、三通进口压力补偿器的功能 在使用三通进口压力补偿器时， 调定的固定检测阀口A2和由压力补偿器控制 的调节阀口A1是并联的。 调节阀口A1在此作为到回油管路的出流口。 在控制阀芯处于平衡位置，而不考虑摩擦力和液动力时，可得： P1×AK=P2×AK＋FF ΔP=P1－P2= FF / AK≈常数―― 54 ――液压比例阀这样在检测阀口上的压力差也就能够保持恒定，并得到一个与压力变化无 关的流量 Q。 在使用二通压力补偿器时，油泵始终需要提供由溢流阀调定的系统最高压 力。与此相反，在使用三通压力补偿器时，其进口的工作压力仅需要比负载压 力高出一个检测阀口处的压降ΔP，因而其功率损失较小。当在比例阀中使用 W 型阀芯（在中位时 A 和 B 与油箱相连）时，油液就以所设定的ΔP 压差循环于泵 与油箱之间。图 81三通进口压力补偿器原理图―― 55 ――液压比例阀三、进口压力补偿器的使用要点配置在进口的压力补偿器有明显的缺点：它在减速制动的过程中，特别是 当减速制动压力高于由弹簧设定的进口检测阀口处的压差时，不能正常工作。 对于带有梭阀的补 偿回路，在减速过程中， 与压力补偿器弹簧腔相 通的油压，不再来自进油 侧 A，而是来自出油侧 B （如图 82） 在此工况下， 。 B 侧压力比较高，它可以 将压力补偿器打开，这就 使通过比例阀的体积流 量增加。图 82进口压力补偿器这时的状况是，传动装置试图加速运动，而比例阀控制阀芯则向阀口关闭 的方向运动，其作用正相反，因而就有效地阻止了进油端的气蚀。这样一来， 传动装置通过简单的节流作用（不是流量调节）减速到静止状态。没有梭阀的 回路中，由于进口压差保持不变，在传动装置上就会出现气蚀。这种现象特别 会给液压马达造成很大危害。 通过一个制动装置，如制动阀（图 83）或压力阀（图 84）可使传动装置平 稳地制动。 当没有这两种支承装置时，进口压力补偿器只能限制在负载仅作用在一个 方向的系统中使用。―― 56 ――液压比例阀图 83起支承作用的制动阀图 84起支承作用的压力阀四、FD 型单向截止调速阀（单向截止型平衡阀功能）单向截止调速阀主要由阀体 1，主锥阀 2，辅助阀芯 3，开启控制阀芯 4，牵 引活塞 5 和控制阻尼 6 组成。图 85单向截止调速阀―― 57 ――液压比例阀它的作用是： 可控单向截止阀功能：截止时无泄漏。 流量控制功能：它根据进入执行器（负载）一侧的流量Q1（通过将其压 力接入X口） ，来控制由执行器另一侧流出的流量Q2。当执行器为油缸时，应注意 其面积Q2=Q1φ。 旁通阀功能：在相反方向（从 A 到 B）上，可以自由流动。 配置附加装置时，具有次级限压阀功能（仅限于法兰式结构） 。 1、举升重物（负载） 当从 A 到 B 自由流动时，主锥阀 2 被打开。 当压差小于负载压力（例如方向阀至油口 A 的管子破裂）时，主锥阀 2 直接 关闭。这个功能是通过负载管路 7 和油腔 8 的连通来实现的。 2、下降重物（负载） 此时的流动方向是从 B 到 A。 单向截止调速阀的油口 A 通过方向阀与油箱相 连。而与工况相适应的流量，进入液压缸的活塞腔。 油口 X 的控制压力与 B 口的负载压力之比为 1：20。当 X 口中达到控制压力 （1/20 的负载压力）时，主锥阀的预开阀打开，即主锥阀预开阀的球形阀芯， 被开启控制阀芯 4 从阀座上顶起。 因此，油腔 8 通过辅助阀芯 3 中的小孔，经过油口 A 通油箱而卸荷。与此同 时，通过在主阀芯里的辅助阀芯 3 的纵向运动，把油腔 8 的进油与 B 油腔的负 载压力断开。由此，主锥阀 2 卸荷。在这种状态下，开启控制阀芯 4 的位置为： 前端面紧顶住主锥阀 2，而其另一端轴环紧靠牵引阀芯 5。 此时， 为打开 B 到 A 通道而在 X 油口中所需的压力， 仅由空腔 9 中的弹簧力 决定。使 B 到 A 通道打开的初始压力为 20bar，要使阀口全部打开需要 50bar。 控制油压力， 阀口过流面积和从 B 到 A 的压力差之间的关系， 决定了从负载 流出的流量。而此流量又是与流入负载的流量直接相关的。由此，就不会发生 负载失控下滑的现象。―― 58 ――液压比例阀这种制动平衡阀的开启和闭合特性，可以通过在 X 通路上设置单向节流阀 （出口节流）加以调整。 3、系统补充说明 ⑴最高压力限制 如图 86 所示， 在弹簧腔处接入一个 溢流阀时，则可限制传动装置的最高压 力。图 86可限制系统最高压力的 进口压力补偿器⑵ΔP 可调 对于压力补偿器所控制的节流检测阀口的压力差，如前所述，一般是由弹 簧的预压缩量来确定 的。 当如图 87 所示在 负载取压口接上一个 溢流阀时， 节流检测阀 口上的压差就可以无 级调节。图 87用溢流阀实现 ΔP 可调―― 59 ――液压比例阀 6.2 出口压力补偿器对于负载方向要改变的工作系统，使用进口压力补偿器是有限制条件的。 在这种状况下，可以采用出口压力补偿器。 出口压力补偿器可以按照使用情况，布置在执行器的一个或两个油口上。 出口压力补偿器总是位于负载和阀之间， 并保持从 A 或 B 到油箱的压差为常数。 出口压力补偿器有 16、 和 32 等规格， 25 采用常规锥阀结构形式。 与此同时， 这种补偿器兼容了可控单向阀功能。由于它不存在泄漏，所以这种功能特别适 应于垂直负载的要求。而且在系统中可以不用另外配置旁路单向阀。另外，座 阀阀芯很容易由相反方向的液流推开，使流量可以在两个方向流动。图 88锥阀式出口压力补偿器应用油路示例―― 60 ――液压比例阀一、出口单向截止型压力补偿器基本结构为阀体 1、插装阀 2.1 和 2.2 以及限压阀 3。 流量的大小以及方向由比例方向阀的设定值电位器给定。图 89锥阀式出口单向截止型压力补偿器剖面图例如当油口 A 与泵相连时，压力油通过插装阀 2.1 通向负载。插装阀 2.1 这时只起单向阀作用。与此同时，从泵出口来的控制油，流经作为负载补偿流 量调节器的开启控制阀芯 4.1 进入容腔 5。 这一控制油在限压阀前形成一个压力， 它通过控制阀芯 4.2 的小孔 6 和 7 作用到开启控制阀芯 4.2 的 B 端。 此外，限压阀的出口与 T 口相连，控制阀芯 4.2 克服在弹簧腔 9 中的负载 压力（最大为 315bar） ，把卸载锥阀 8 打开。同时卸载锥阀 8 截断了弹簧腔 9 与 负载压力的通路。在弹簧腔 9 中，通过卸载锥阀 8 使其压力与比例方向阀前的 B 通道中的压力一致。这个压力还作用于液压缸环形腔一侧和开启控制阀芯 4.2 的端面上。 因此，从 B 口经过比例方向阀到 T 口的压力降为常数。这个压力降由控制―― 61 ――液压比例阀阀口 10 调节，数值上等于容腔 11 的压力减去弹簧力 12 的相应压力。弹簧 13 的作用力是很小的。 当通过比例方向阀把油口 B 和油泵相连时，在 A 通道中的插装阀组 2.1 的 功能与前述相似。 注意： 对于不同 面积比的油缸 系统， 使用出口 截止型压力补 偿器时， 在油缸 有杆侧存在增 压的危险 （试与 在出口配置流 量控制阀情况 比较） 。如果要 减弱增压现象， 建议使用如图 90 所示带有制 动阀的进口压 力补偿器。图 90 带制动 阀的进口压力 补偿器―― 62 ――液压比例阀二、使用上的限制及油路构成的可能性1、哪些控制系统可以采用出口单向截止型压力补偿器？ 在所有对马达、双出杆油缸或单出杆油缸的控制系统中，都可以采用这种 压力补偿器。其中单出杆油缸采用此类补偿器时，会在油缸的有杆侧出现增压 现象。 2、哪些控制系统不能采用出口单向截止型压力补偿器？ 如要避免在油缸的环形侧容腔中产生压力增大，必须使用进口压力补偿器。 在 B 端的单向截止调速阀起制动阀作用（见图 90） 。 差动回路不能采用出口 截止型压力补偿器， 这时应采 用进口压力补偿器 （如图 91） 。 在油缸外伸的行程中， 最 大制动压力与泵的压力相应， 这一般是足够的。图 91差动回路采用 进口压力补偿器―― 63 ――液压比例阀在控制柱塞缸时（图 92） ，上升行程需要用进口压力补偿器，下降行程需要 用出口截止型压力补偿 器。 对于大流量阀，负 载压力补偿可以用带减 压阀功能的（DR）或带 溢流阀功能的（DB）二 通插装阀来实现。图 92柱塞缸的控制―― 64 ――液压比例阀 6.3 减压型二通压力补偿器带有减压阀功能的二通插装阀，总是安装在液流流动方向上的节流阀之前， 使节流阀前后的压差保持为常数。 二通插装阀的控制阀口在装置中起负载补偿器的作用。 为了使二通插装阀有足够的阻尼， 一般在阀盖上装一个液阻。 液阻过流断面 的大小根据根据阀的公称通径来确定。 在各种使用情况下， 二通插装阀有如下的优点： 二通插装阀可以无阻尼地打 开，而又在阻尼器控制下关闭。因此在其控制回路中在端盖上配置了单向节流 阀。图 93用二通插装阀进行负载压力补偿图 94-图 98 为油路示例。―― 65 ――液压比例阀图 94 二通压力补偿器装在进口， ΔP=8bar图 95 二通压力补偿器装在出口， ΔP=8bar图 96 二通压力补偿器装在出口， ΔP=15-18bar图 97 二通压力补偿器装在进口， ΔP 可调图 98 二通压力补偿器装在出口， ΔP 可调―― 66 ――液压比例阀设计原则： 1、逻辑元件，非差动连接时，液压缸和液压马达正向负载（阻力负载）和 负向负载（超越负载）情况下的负载压力补偿。 请注意：在液压缸面积比 2：1 时，比例方向阀要用节流开口面积比为 2：1 的主阀芯。图 99非差动连接时的油路―― 67 ――液压比例阀2、采用逻辑元件，差动连接，在液压缸面积比为 2：1 时，正向负载（阻 力负载）和负向负载（超越负载）情况下的负载压力补偿。图 100差动连接时的油路―― 68 ――液压比例阀 6.4 溢流型三通压力补偿器起限压作用的插装阀采用没有面积差的（在 B 通道中没有有效作用面积） 滑阀式座阀结构，在油路布置上它总是与节流阀并联。图 101溢流型三通压力补偿器图 102三通压力补偿器，ΔP=8bar图 103三通压力补偿器，Δp 可调―― 69 ――液压比例阀图 104三通压力补偿器，附加功能：Δp 可调，限制最高压力，电动卸荷―― 70 ――液压比例阀图 105补偿器元件清单―― 71 ――液压比例阀 6.5 用二通插装阀的负载压力补偿一、正确选用逻辑元件的名义尺寸的设计指导当要将减压阀功能的逻辑元件作为压力补偿器用于调节流量时， 不能搬用减 压阀产品目录中给出的特性曲线。下面的讨论给出了在这种使用情况下的选择 标准及其推论。二、压力调节时的功率限制在减压功能时弹簧腔的控制压力 直接取自阀的出口（图 106） 。 当弹簧力补偿了液动力的影响 时，就达到了功率极限。在忽略动态 液动力时，则得到如图 107 所示控制 容积中液动力的轴向分力： Fax=ρ?Q(ωE?cosα+ωA) 式中：Fax=轴向液动力 ρ=介质密度 Q=体积流量 ωE，ωA =流入和流出速度 α=流入液流角 在这种情况下， 用这个公式来计 算Fax存在很多问题。首先是α角的 计算， 该处控制阀口几何形状很复杂 （钻孔加上精密油槽） 。其次是流出 速度ω A 的计算，由于液流从转向至 流出控制腔的距离短， 所以这些计算 很难达到一定的精确度。 图 107 图 106―― 72 ――液压比例阀但在实际中确定 Fax 却相当简单： 弹簧预压缩力F1是已知的，如果Fax＞F1，则阀芯向关闭的方向运动。这个转 折点，可以通过减压阀的流量不再增大看出来，数值上可以从与ΔP的关系上求 得。三、流量调节时的功率限制当逻辑元件作为压力 补偿器用于流量调节时， 弹簧腔中的压力引自可调 节流器 （比例阀） （图 之后 108） 。 当前述的液动力Fax， 可调节流器处的ΔPB1和连 接管路中可能的ΔPL 的总 和与弹簧力相抵消时，就 达到了流量调节的功率极 限。 图 108 F1=Fax+ΔPB1?AK+ΔPL?AK 其中：AK――阀芯面积 对于NG32 和NG40， 前述关系见图 109 和图 111。 水平线表示了与流量无关的 弹簧预紧力F1与阀芯面积AK之比，即为ΔP。 F1/AK=常数 这些直线的末端是作为减压阀时检测出的最大流量点。 在这些点上， 弹簧力 已全部补偿了液动力。这些直线终点的连线就形成了函数： Fax/AK=F（Q） 对每一根弹簧，在可调节流器和连接管路中，允许存在一个固定的压差： ΔPB1+ΔPL = （F1－Fax）/AK―― 73 ――液压比例阀对于一定的流量，由两条曲线之间的距离读出此压差： F1/AK=常数 及 Fax/AK=f（Q）图 109 NG32（32 通径）二通插装阀的功率极限示例：设有 Q=340l/min 的控制装置需要用减压型逻辑元件进行负载压力补 偿，试选用合适的逻辑元件。 现在初选 4WRZ32E360 型阀，也就是说，阀的总压降为 10bar 时，Q 为 360l/min，因此 Q=340l/min 时，每个控制边ΔP 为 5bar。而控制边上所需要的 ΔP 为： Q=QN?√ΔP/ΔPN ΔP=（Q/ QN）2?ΔPN ΔP=（340/ 360）2?5=4.45bar≈5bar 式中：QN =阀的公称流量 ΔPN =阀的公称压降 ΔP =所需的压差 根据特性曲线就可以正确地选择逻 3bar，这就是说，阀的ΔP 太小，不能保 证所需的流量。―― 74 ――液压比例阀为了解决这个问题， 首先可以 通过改变油路的方案来提高ΔP （图 110） 。图 110ΔP 可调的 压力补偿器其次当然也可以选用 LC32DR40 规格（配 4bar 的弹簧）的阀。 第三种可供选择的方案是用较大规格的逻辑元件，如 LC40DR80（图 110） 。 它在 Q=340l/min 时在阀的节流口上允许压差达到 7bar。图 111 NG40（40 通径）二通插装阀的功率极限―― 75 ――液压比例阀第七章比例阀用电控制器7.1 概念说明及解释一、斜坡发生器以一个设定值阶跃作为输入信号，斜坡发生器产生一个缓慢上升或者下降的 输出信号。 输出信号的时间变化可以通 过电位器调节。 在输入阶跃信号的情况下， 由于电 容 C 充电时的阻滞现象， 可以使输出电 压缓慢而连续地变化， 这就是斜坡发生 器的作用原理。 调节可变电阻 R 能改变输出电压 的斜率，也就是决定电容 C 的充电速 度。 斜坡预调时间总是与 100%额定输 图 112 斜坡信号发生器入电信号相对应的设定值（输入阶跃信号）相关。图 113 阶跃信号，斜坡时间―― 76 ――液压比例阀示例：假如对应于 100%额定值的设定值，预调最大斜坡时间为 5 秒，若仅 将输入信号设定值预调为 60%额定值，则达到设定值的时间约为 3 秒。图 114 斜坡时间与输入信号的关系二、脉宽调制的功率输出级设定值电压在放大器功率输出级被转换成电磁铁电流。 为了尽可能减少放大 器功率输出级的功率损失以及电路板的热负荷，对电磁铁电流进行了脉宽调制 处理。图 115 脉宽调制的功率输出级―― 77 ――液压比例阀通过脉宽调制信号发生时，根据不同阀种来确定脉冲频率。 供给电磁铁的电流将随末级功率放大管的开通和关闭持续时间的比例变化。图 116 脉宽调制功率输出级的全调制和部分调制―― 78 ――液压比例阀三、电源电压所有比例放大器插板的电源电压可 以如图 117 所示。为了提高供电的接触 可靠性， 每极设置了两个接线柱备用 （图 118） 。图 118示例： 119 以单相全波整流为例， 图 给出了放大器插板上的电压变化曲线。 第一阶段从电网电压变换到指定值 电压，即从 220V 交流电变换到 24V 直 流电，再输送给放大器插板。 第二阶段对输入电压进行滤波。 第三阶段把整形过的电压变换成 18V 稳定电压。通过选择新的参考点 MO，得到以此 MO 为基准零点的±9V 的稳定电压。 图 117 电源电压对所有的放大器必须注意： 放大器只能在不带电状态下拔插头。 用直流档测量。―― 79 ――液压比例阀MO 是比电源电压的 0V 高出+9V 的测量零点。 测量零点 MO 不得与电源电压的 0V 相连接。 电感式位移传感器的接地端不得与电源电压的 0V 相连接。 必须离开各种无线电设备至少 1 米。 只能用电流小于 1mA 的触点进行设定值的切换。 设定值导线和电感式位移传感器的导线必须屏蔽。屏蔽线的一端开路， 另一端接于电压为 0V 的插板端头。 电磁铁导线不应靠近动力线敷设。图 119 单相全波整流四、电缆故障识别电缆故障识别监视着位移传感器的连接线。 在有故障的情况下， 即位移传感 器连接电缆的三根芯线之一出了故障，就会使电磁铁 A 和 B 失电。阀就因为电 缆故障而回到中位。―― 80 ――液压比例阀五、阶跃函数发生器阶跃函数发生器在设定值电压大于 100mv 时产生一个恒定的输出信号。在 设定值电压小于 100mv 时输出信号为 0V。 阶跃函数发生器的输出信号给电磁铁一个电流阶跃。 该阶跃电流用于迅速克 服比例阀的正遮盖。图 120阶跃函数发生器六、比例放大器的调节器比例放大器的调节器专门用以优化各类阀的性能。 这种调节器给出一个由设 定值和反馈值之差所确定的输出信号，由它控制脉宽调制的放大器输出级。图 121PID 调节器―― 81 ――液压比例阀七、加法器比例放大器的加法器使两个电压相加，并变成方向相反的和信号。图 122加法器八、反相器比例放大器的反相器使加上的给定电压反相。图 123反相器―― 82 ――液压比例阀九、电位器电位器是一个带移动触头而且符合欧姆定律的电阻。 电位器两端的电压分别为 0V 和 10V。移动触头可以取出 0-10V 之间的任意 值。 示例：当触头移至电位器的 60%位置时，可从触头上得到 6V 电压。图 124电位器十、初始电流初始电流加到电磁铁上。 当插上放大器的电源且阀与放大器接通， 就存在电 磁铁的初始电流。它用来维持脉冲频率、电磁铁的预磁化，以及使阀的电磁铁 在设定值输入时，从其起始位置迅速启动。―― 83 ――液压比例阀十一、装在阀上的电感式位移传感器电感式位移传感器用于阀芯行程的非接触式检测。 电感式位移传感器由一个圆柱形接收壳体和完全浸没在壳体内油液中带有 一段铁芯的测量杆组成。 接收器由两个连接成电 感半桥的线圈构成。 供给电感式位移传感器 的载波频率是 2.5KHz。对应 于测量杆的每个位置， 输出信 号中的载波频率幅值各不相 同。 测量杆的移动使线圈的电 感发生变化。 Zω=R+jωL 电感的变化又引起交流阻 抗 ZW 的变化， 并引起载频输 出幅值的改变。 图 125 电感式位移传感器原理图若检测铁芯处于中位， 则得到输出振幅Vs。若检测 铁芯偏移，则输出振幅将向 。 Vs1及Vs2移动（图 126）解调器将输出幅值的 高度转变为相应的直流电 压信号。图 126图 125 所示检测点 1 所测输出电压幅值―― 84 ――液压比例阀 7.2 比例阀用比例放大器适用于各类不同比例阀的电放大器插板已经发展成 100×160mm 的欧洲规 格并且已经标准化。一定用途的比例阀配置相应的电放大器插板，以达到最佳 匹配和最理想的结果。比例放大器可以划分为两类： 不带电反馈的比例放大器（配力调节型比例电磁铁） 带比例阀阀芯行程电反馈的比例放大器（配行程调节型比例电磁铁）一、不带电反馈的比例放大器，比例压力阀用比例放大器1、线路图： 可以根据方框图 （图 128） 来说明比例放大器的功能。 电源电压接在 24ac(+24V) 和 18ac(0V)。 电源电压经过放大器插板 整流滤波后，产生±9V 的稳 定电压。 ±9V 的稳定电压用于： ⑴供应外部及内部的电位器 10ac 接+9V，16ac 接－9V。 ⑵供应内部的运算放大器。 放大器插板上的电位器 R2 用于调节设定值。 为了调节 R2 上的设定值电压， 必须把±9V 稳定电压接入设定值输入端子 12ac。 电位器 R2 调定的设定值电压输送给斜坡发生器 2。斜坡发生器 2 把阶跃信 号变换成缓慢上升或下降的输出信号。输出信号上升的斜率，即其随时间的变 化率，可以通过电位器 R3（上升斜坡）和电位器 R4（下降斜坡）来调节。 列出的最大斜坡时间 5 秒只能在满电压量程时（0V-+6V，在设定值测试孔 测量）得到。输入口的+9V 设定值电压，在设定值测试孔给出+6V 电压。 图 127 VT2000 S40 型比例放大器―― 85 ――液压比例阀斜坡发生器的输出信号输送给脉冲调制的输出末级 3，同样，电位器R1 的 电压信号也输送到 3。通过电位器R1，可以调节比例电磁铁的初始电流。输出末 级用以控制比例电磁铁的最大电流为 800mA。流过比例电磁铁的电流也可以在 测试孔X2以直流电压测得（1V=1A） 比例放大器上的测量点的注意事项 用直流电压档测量： ⑴+24V 电源电压在接线柱 24ac 和 18ac 测量。 ⑵±9V 稳定电压的测量 ＋9V10ac 对 14ac －9V16ac 对 14ac ⑶0-+6V 设定值电压在设定值测试孔 X1 测量。 ⑷0-180mA 电磁铁电流在测试孔 X2（1V=1A）测量。图 128VT2000 S40 型比例放大器接线图―― 86 ――液压比例阀2、控制示例： 下列连接保持不变： ⑴22ac 和 20ac 接比例阀 ⑵24ac（+）和 18ac（－）连接电源电压图 129VT2000 S40 型比例放大器控制示例3、功能： ⑴通过用继电器导通的电位器遥控调节 ⑵通过差值输入遥控调节 ⑶上升和下降斜坡课余在外部切除―― 87 ――液压比例阀二、不带反馈的先导控制式比例方向阀用比例放大器1、线路图： 根据方框图（图 130）来说明比例放大器的功能。 电源电压接于 32ac(+)和 26ac(0V)。电源电压经过放大器插板 7 滤波，同时 产生±9V 的稳定电压。 ±9V 的稳定电压用于： ⑴供应外部及内部的电位器 20}