液压元件与系统 第3版 教学课件 李壮云 13-第十三章　电液比例阀

ZW主编第十三章电液比例阀第一节概述

第二节电液比例压力阀

第三节电液比例流量阀

第四节电液比例方向阀

第五节高性能电液比例方向阀第一节概述一、电液比例阀的分类和组成

二、电液比例阀的特点

三、电液比例阀的根本性能要求一、电液比例阀的分类和组成在介绍电液比例阀的分类和组成之前，有必要了解比例阀的技术开展状况。其开展大致可分为三个阶段：第一阶段(20世纪60年代到70年代)是将比例电磁铁代替普通液压阀的开关型电磁铁或调节手柄，液压阀局部的结构原理和设计准那么几乎没有变化，大多不含受控参数的反响闭环。其工作频宽小(为1～5Hz)，稳态滞环在4％～7％之间，多用于开环控制。二、电液比例阀的特点1)能方便地实现自动控制、远程控制和程序控制。

2)把电的快速性、灵活性等优点与液压传动功率大等优点结合起来，能连续、按比例地控制执行元件的力、速度和方向，并能防止压力或速度变化时的冲击现象。

3)简化了系统，减少了元件使用量。

4)制造简便，价格比伺服阀低廉，但比普通液压阀高。

5)使用条件、保养和维护与普通液压阀相当，抗污染性能较好。

6)电液比例阀可以用于没有反响的开环控制系统，如图13-1所示；对有些场合需要进行位置控制或提高系统性能时，电液比例阀也可以组成闭环控制系统，如图13-2所示。图13-1电液比例阀组成的开环控制系统图13-2电液比例阀组成的闭环控制系统二、电液比例阀的特点三、电液比例阀的根本性能要求1.静态性能指标

2.动态性能指标1.静态性能指标(1)滞环HZ

(2)非线性度

(3)分辨率

(4)重复精度图13-3电液比例阀的滞环(1)滞环HZ

(1)滞环HZ

(13-1)(2)非线性度(13-2)(3)分辨率电液比例阀输出的流量或压力发生微小变化时，所需要的输入电流的最小变化率与额定输入电流的百分比，称为分辨率。对于电液比例阀，分辨率小时静态性能好，但分辨率不能过小，否那么会使阀的工作不稳定。(4)重复精度

图13-4重复精度示意图2.动态性能指标(1)阶跃响应特性(2)频域响应特性(1)阶跃响应特性阶跃响应特性用于反映电液比例阀在时域的动态特性，其响应时间、过渡过程时间、最大超调量等性能指标的定义与溢流阀阶跃响应特性中的相关指标相同或相近，可参见本书第九章第一节的相关内容。

(2)频域响应特性1)幅频宽f-3db。幅频宽是指控制输出量与控制输入量的幅值比下降到0.707时的频率。

2)相频宽f-90°。相频宽是指控制输出量相对于控制输入量的相位到达90°时的频率。

3)最大幅值比Mr。最大幅值比是指幅频特性上的最大幅值比，工程应用中规定最大幅值比必须小于2dB。(2)频域响应特性图13-5输入不同幅值的电信号时电液比例流量阀的频率响应特性曲线第二节电液比例压力阀一、直动式电液比例溢流阀

二、先导式比例溢流阀

三、电液比例减压阀一、直动式电液比例溢流阀1.不带反响的直动式电液比例溢流阀

2.带反响的直动式电液比例溢流阀1.不带反响的直动式电液比例溢流阀(1)工作原理(2)主要结构参数(1)工作原理图13-6不带反响的直动式电液比例溢流阀

a)结构图b)图形符号

1—比例电磁铁2—推杆3—传力弹簧4—锥阀芯(1)工作原理图13-7直动式电液比例溢流阀的-I特性曲线(2)主要结构参数1)锥阀半锥角α。

2)锥阀阻尼孔直径d0和阀座孔直径d。

3)传力弹簧。1)锥阀半锥角α。α角一般取值较小(10°～20°)，因为在流量一定时，较小的α角使锥阀的开度y较大，有利于提高抗污染能力。但α角过小将导致阀口稳态液动力增大，以致需要更大的比例电磁铁。2)锥阀阻尼孔直径d0和阀座孔直径d。对开关控制型溢流阀，阻尼孔直径d0通常取较小值，因为该孔直径太大有可能出现尖叫声和压力振动。而电液比例溢流阀中由于比例电磁铁本身就是一个较好的阻尼器，因此d0可适当加大，以减小该孔造成的压力降，得到较小的最低控制压力。3)传力弹簧。由于传力弹簧只起传力作用，因此与开关控制型溢流阀不同，弹簧刚度对电液比例溢流阀的启闭特性并无影响。2.带反响的直动式电液比例溢流阀图13-9带位置电反响的直动式比例溢流阀

1—阀体2—比例电磁铁3—位移传感器4—阀座5、6—弹簧7—弹簧座8—排气螺钉二、先导式比例溢流阀1.间接检测先导式比例溢流阀

2.直接检测先导式比例溢流阀1.间接检测先导式比例溢流阀图13-10间接检测先导式比例溢流阀

a)结构图b)图形符号

1—先导油流道2—主阀弹簧3、4—节流孔5—先导阀座6—先导阀7—外泄口8—先导阀芯

9—比例电磁铁10—手调限压阀11—主阀级12—主阀芯13—内部先导油口螺塞1.间接检测先导式比例溢流阀图13-11先导式比例溢流阀的原理框图2.直接检测先导式比例溢流阀图13-12直接检测式比例溢流阀

1—反响推杆2—先导阀阀芯3—比例电磁铁4—主阀阀芯2.直接检测先导式比例溢流阀(13-4)(13-5)(13-6)三、电液比例减压阀1.带限压阀的二通先导式比例减压阀

2.带压力补偿流量控制器的二通先导式比例减压阀

3.电液比例三通型减压阀1.带限压阀的二通先导式比例减压阀图13-13带限压阀的二通先导式比例减压阀

a)结构图b)图形符号

1、5、6—节流孔2—压力表接口3—先导油流道4—主阀7—先导阀8—先导阀芯

9—比例电磁铁10—限压阀11—主阀芯组件12—单向阀2.带压力补偿流量控制器的二通先导式比例减压阀图13-14带压力补偿流量控制器的二通先导式比例减压阀

1—节流孔2—过载保护阀3—液阻4—先导油流道5—压力补偿流量控制器6—先导阀

7—先导阀芯8—比例电磁铁9—主阀芯组件10—主阀11—单向阀3.电液比例三通型减压阀图13-15直动式三通型比例减压阀原理简图

1—比例电磁铁2—对中弹簧3—阀芯4—阀体3.电液比例三通型减压阀图13-16双向三通型比例减压阀

1、3—测压柱塞2—阀芯4、6—比例电磁铁5—阀体第三节电液比例流量阀一、直动式比例流量阀

二、先导式比例流量阀一、直动式比例流量阀图13-17直动式比例调速阀

a)结构图b)图形符号

1—比例电磁铁2—节流阀芯3—定差减压阀4—弹簧一、直动式比例流量阀图13-18直接控制式比例流量阀原理二、先导式比例流量阀1.先导式位置反响型比例流量阀

2.先导式流量反响型比例流量阀二、先导式比例流量阀图13-19先导式比例流量阀反响控制原理框图1.先导式位置反响型比例流量阀(1)直接位置反响型

(2)位移-力反响型

(3)位移-电反响型(1)直接位置反响型图13-20直接位置反响型比例节流阀

1—比例电磁铁2—先导阀3—主节流口4—主阀(2)位移-力反响型

图13-21位移-力反响型比例节流阀(3)位移-电反响型2.先导式流量反响型比例流量阀图13-23流量-位移-力反响型二通比例流量阀

a)工作原理图b)结构图

1—主节流阀2—流量传感器3—先导阀4—比例电磁铁2.先导式流量反响型比例流量阀图13-24流量-位移-力反响型

三通比例流量阀

1—电液比例先导阀2—流量传感器

3—主调节器4—反响弹簧

5—限压先导阀第四节电液比例方向阀一、电液比例方向阀的特点

二、电液比例方向阀的类型

三、直动式比例方向节流阀

四、先导式比例方向节流阀

五、比例方向流量阀一、电液比例方向阀的特点1)比例方向阀处于零位时阀口有较大的重叠量(正遮盖量)。

2)比例方向阀阀口的最大开启量设计得较大，接近普通换向阀，因此，比例方向阀在通过全流量时的压力损失小，一般为0.25～0.8MPa，有利于降低系统的能耗和温升。

3)比例方向阀可以设计成具有与常规方向阀类似的多种中位机能，以满足不同系统的控制要求。

4)由于现代电液比例方向阀中引入了各种内部反响控制，因此比例方向阀的静态性能除了零位死区外，其他诸如滞环、线性度、重复精度等，都已经可以接近或到达电液伺服阀的水平。

5)由于比例方向阀的死区特性以及阀口开启量大的特点，因此设计时不能像伺服阀一样，简单地按零位附近线性化处理，而应充分考虑非线性因素的影响。二、电液比例方向阀的类型根据比例方向阀的控制性能，可以分为比例方向节流型和比例方向流量型两种。前者具有类似比例节流阀的功能，与输入电信号成比例的输出量是阀口开度的大小，因此，通过阀的流量受阀口压差的影响；后者具有类似于比例调速阀的功能，与输入电信号成比例的输出量是阀的流量，其大小根本不受供油压力或负载压力变动的影响。三、直动式比例方向节流阀图13-25不带位置反响的直动式三位四通比例方向节流阀

a)结构图b)图形符号

1、6—比例电磁铁2、5—对中弹簧3—阀体4—阀芯三、直动式比例方向节流阀图13-26带位置反响的直动式比例方向节流阀

1—位移传感器2、7—比例电磁铁3、6—对中弹簧4—阀芯5—阀体四、先导式比例方向节流阀图13-27先导式比例方向节流阀

a)结构图b)图形符号

1、6—比例电磁铁2—先导阀体3—先导阀芯4—固定节流孔

5—反响活塞7—主阀体8—主阀芯9—弹簧座10—主阀对中弹簧四、先导式比例方向节流阀图13-28喷嘴挡板式位移-力反响型

电液比例方向节流阀五、比例方向流量阀图13-29定差减压型电液比例方向流量阀

a)一般形式b)定差减压阀压差可调形式

1—梭阀2—电液比例方向节流阀3—定差减压阀五、比例方向流量阀图13-30定差溢流型电液

比例方向流量阀第五节高性能电液比例方向阀图13-31