比例閥

下圖1所示為比例閥工作原理框圖。指令信號(hào)經(jīng)比例放大器進(jìn)行功率放大，并按比例輸出電流給比例閥的比例電磁鐵，比例電磁鐵輸出力并按比例移動(dòng)閥芯的位置，即可按比例控制液流的流量和改變液流的方向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置或速度控制。在某些對(duì)位置或速度精度要求較高的應(yīng)用場合，還可通過對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移或速度檢測，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。

比例閥由直流比例電磁鐵與液壓閥兩部分組成，比例閥實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制的核心是采用了比例電磁鐵，比例電磁鐵種類繁多，但工作原理基本相同，它們都是根據(jù)比例閥的控制需要開發(fā)出來的。

比例控制閥是一種按輸入的電信號(hào)連 續(xù)、按比例地控制液壓系統(tǒng)的流量、壓力和 方向的控制閥，其輸出的流量和壓力可以不受負(fù)載變化的影響。

比例閥與普通液壓元件相比，有如下特點(diǎn)：

（1）電信號(hào)便于傳遞，能簡單地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn) 距離控制。

（2）能連續(xù)、按比例地控制液壓系統(tǒng)的 壓力和流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置、速 度、力量的控制，并能減少壓力變換時(shí)的沖 擊。

（3）減少了元件數(shù)量，簡化了油路。

同時(shí)電液比例閥的使用條件和保養(yǎng)與一 般液壓元件相同，比伺服閥的抗污染性能 強(qiáng)，工作可靠。

隨著液壓傳動(dòng)和液壓伺服系統(tǒng)的發(fā)展， 生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)一些即要求能夠連續(xù)的控制 壓力、流量和方向，又不需要其控制精度很 高的液壓系統(tǒng)。由于普通的液壓元件不能滿 足具有一定的伺服性要求，而使用電液伺服 閥又由于控制精度要求不高而過于浪費(fèi)，因 此近幾年產(chǎn)生了介于普通液壓元件 （開關(guān)控制） 和伺服閥 （連續(xù)控制） 之間的比例控制 閥。

電液比例控制閥（簡稱比例閥）實(shí)質(zhì)上是一種廉價(jià)的、抗污染性能較好的電液控制閥。比例閥的發(fā)展經(jīng)歷兩條途徑，一是用比例電磁鐵取代傳統(tǒng)液壓閥的手動(dòng)調(diào)節(jié)輸入機(jī)構(gòu)，在傳統(tǒng)液壓閥的基礎(chǔ)下：發(fā)展起來的各種比例方向、壓力和流量閥；二是一些原電液伺服閥生產(chǎn)廠家在電液伺服閥的基礎(chǔ)上，降低設(shè)計(jì)制造精度后發(fā)展起來的。

按比例閥控制方式分類是指按照比例閥的先導(dǎo)控制閥中的電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換方式來分類，其電控制部分有比例電磁鐵、力矩馬達(dá)、直流伺服電動(dòng)機(jī)等多種形式。

（1）電磁式 電磁式是指采用比例電磁鐵作為電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換元件的比例閥，比例電磁鐵將輸入的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成力、位移機(jī)械信號(hào)輸出．進(jìn)而控制壓力、流量及方向等參數(shù)。

（2）電動(dòng)式 電動(dòng)式是指采用直流伺服電動(dòng)機(jī)作為電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換元件的比例閥，直流伺服電動(dòng)機(jī)將輸入的電信號(hào)．轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速，再經(jīng)絲桿螺母、齒輪齒條或齒輪凸輪等減速裝置和變換機(jī)構(gòu)，輸出力與位移，進(jìn)一步控制液壓參數(shù)。

（3）電液式 電液式是指采用力矩馬達(dá)和噴嘴擋板的結(jié)構(gòu)為先導(dǎo)控制級(jí)的比例閥。對(duì)力矩馬達(dá)輸入不同的電信號(hào)，并通過同它連接在一起的擋板（有時(shí)力矩馬達(dá)的銜鐵就是擋板）輸出位移或角位移，改變擋板和噴嘴之間的距離，使噴嘴噴出的油液流阻產(chǎn)生變化，進(jìn)而控制輸小參數(shù)。

比例系統(tǒng)特點(diǎn)與種類

電液比例閥是比例控制系統(tǒng)中的主要功率放大元件，按輸入電信號(hào)指令連續(xù)地成比例地控制液壓系統(tǒng)的壓力、流量等參數(shù)。與伺服控制系統(tǒng)中的伺服閥相比，在某些方面還有一定的性能差距，但它顯著的優(yōu)點(diǎn)是抗污染能力強(qiáng)，大大地減少了由污染而造成的工作故障，提高了液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性；另一方面比例閥的成本比伺服閥低，結(jié)構(gòu)也簡單，己在許多場合獲得廣泛應(yīng)用。

比例閥按主要功能分類，分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三大類，每一類又可以分為直接控制和先導(dǎo)控制兩種結(jié)構(gòu)形式，直接控制用在小流量小功率系統(tǒng)中，先導(dǎo)控制用在大流量大功率系統(tǒng)中。比例閥的輸入單元是電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器，它將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械量。轉(zhuǎn)換器有伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)、力馬達(dá)和力矩馬達(dá)、比例電磁鐵等形式。但常用的比例閥大都采用了比例電磁鐵，比例電磁鐵根據(jù)電磁原理設(shè)計(jì)，能使其產(chǎn)生的機(jī)械量(力或力矩和位移)與輸入電信號(hào)(電流)的大小成比例，再連續(xù)地控制液壓閥閥芯的位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連續(xù)地控制液壓系統(tǒng)的壓力、方向和流量。

比例閥有三大類：

（1）比例壓力閥，有溢流閥、減壓閥，分別有直動(dòng)和先導(dǎo)兩種結(jié)構(gòu);

（2）比例方向閥，有直動(dòng)和先導(dǎo)兩種結(jié)構(gòu)，直動(dòng)閥有帶位移傳感器和不帶位移傳感器兩類;

（3）比例流量閥，有比例調(diào)速閥和比例溢流流量控制閥。

比例閥與放大器配套使用，放大器采用電流負(fù)反饋，設(shè)置斜坡信號(hào)發(fā)生器，控制升壓、降壓時(shí)間或運(yùn)動(dòng)加速度及減速度。斷電時(shí)，能使閥芯處于安全位置。

比例系統(tǒng)選用原則

（1）根據(jù)用途和被控對(duì)象選擇比例閥的類型；

（2）正確了解比例閥的動(dòng)、靜態(tài)指標(biāo)，主要有額定輸出流量、起始電流、滯環(huán)、重復(fù)精度、額定壓力損失、溫飄、響應(yīng)特性、頻率特性等；

（3）根據(jù)執(zhí)行器的工作精度要求選擇比例閥的精度，內(nèi)含反饋閉環(huán)閥的穩(wěn)態(tài)性、動(dòng)態(tài)品質(zhì)好。如果比例閥的固有特性如滯環(huán)、非線性等無法使被控系統(tǒng)達(dá)到理想的效果時(shí)，可以使用軟件程序改善系統(tǒng)的性能；

（4）如果選擇帶先導(dǎo)閥的比例閥，要注意先導(dǎo)閥對(duì)油液污染度的要求。一般應(yīng)符合ISO 18/15標(biāo)準(zhǔn)，并在油路上加裝過濾精度為10μm以下的進(jìn)油過濾器；

（5）比例閥的通徑應(yīng)按執(zhí)行器在最高速度時(shí)通過的流量來確定，通徑選得過大，會(huì)使系統(tǒng)的分辨率降低；

（6）比例閥必須使用與之配套的放大器，閥與放大器的距離應(yīng)盡可能地短。

比例控制系統(tǒng)系統(tǒng)中的作用

電液比例閥是比例控制系統(tǒng)中的主要功率放大元件，按輸入電信號(hào)指令連續(xù)地成比例地控制液壓系統(tǒng)的壓力、流量等參數(shù)。與伺服控制系統(tǒng)中的伺服閥相比，在某些方面還有一定的性能差距，但它顯著的優(yōu)點(diǎn)是抗污染能力強(qiáng)，大大地減少了由污染而造成的工作故障，提高了液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性;另一方面比例閥的成本比伺服閥低，結(jié)構(gòu)也簡單，已在許多場合獲得廣泛應(yīng)用。

比例控制系統(tǒng)分類

比例閥按主要功能分類，分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三大類，每一類又可以分為直接控制和先導(dǎo)控制兩種結(jié)構(gòu)形式，直接控制用在小流量小功率系統(tǒng)中，先導(dǎo)控制用在大流量大功率系統(tǒng)中。比例閥的輸入單元是電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，它將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械量。轉(zhuǎn)換器有伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)、力馬達(dá)和力矩馬達(dá)、比例電磁鐵等形式。但常用的比例閥大都采用了比例電磁鐵，比例電磁鐵根據(jù)電磁原理設(shè)計(jì)，能使其產(chǎn)生的機(jī)械量(力或力矩和位移)與輸入電信號(hào)(電流)的大小成比例，再連續(xù)地控制液壓閥閥芯的位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連續(xù)地控制液壓系統(tǒng)的壓力、方向和流量。

比例閥有三大類:

(1)比例壓力閥，有溢流閥、減壓閥，分別有直動(dòng)和先導(dǎo)兩種結(jié)構(gòu);

(2)比例方向閥，有直動(dòng)和先導(dǎo)兩種結(jié)構(gòu)，直動(dòng)閥有帶位移傳感器和不帶位移傳感器兩類;

(3)比例流量閥，有比例調(diào)速閥和比例溢流流量控制閥。

比例閥與放大器配套使用，放大器采用電流負(fù)反饋，設(shè)置斜坡信號(hào)發(fā)生器，控制升壓、降壓時(shí)間或運(yùn)動(dòng)加速度及減速度。斷電時(shí)，能使閥芯處于安全位置。

比例控制系統(tǒng)比例閥的選用

(1)根據(jù)用途和被控對(duì)象選擇比例閥的類型;

(2)正確了解比例閥的動(dòng)、靜態(tài)指標(biāo)，主要有額定輸出流量、起始電流、滯環(huán)、重復(fù)精度、額定壓力損失、溫飄、響應(yīng)特性、頻率特性等;

(3)根據(jù)執(zhí)行器的工作精度要求選擇比例閥的精度，內(nèi)含反饋閉環(huán)閥的穩(wěn)態(tài)性、動(dòng)態(tài)品質(zhì)好。如果比例閥的固有特性如滯環(huán)、非線性等無法使被控系統(tǒng)達(dá)到理想的效果時(shí)，可以使用軟件程序改善系統(tǒng)的性能;

(4)如果選擇帶先導(dǎo)閥的比例閥，要注意先導(dǎo)閥對(duì)油液污染度的要求。一般應(yīng)符合ISO18/15標(biāo)準(zhǔn)，并在油路上加裝過濾精度為10μm以下的進(jìn)油過濾器;

(5)比例閥的通徑應(yīng)按執(zhí)行器在最高速度時(shí)通過的流量來確定，通徑選得過大，會(huì)使系統(tǒng)的分辨率降低;

(6)比例閥必須使用與之配套的放大器，閥與放大器的距離應(yīng)盡可能地短。

感載比例閥利用車身與車橋之間的距離變化(外界作用力)來改變彈簧的預(yù)緊力，隨著車輛載荷的增加，相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整，使得在任何載荷條件下都能得到一個(gè)近似理想的制動(dòng)力分配。它安裝在制動(dòng)總泵與后輪制動(dòng)分泵之間的管道上，由殼體、柱塞、閥門、彈簧等組成。殼體進(jìn)油孔與制動(dòng)總泵出油孔相通，出油孔與車輪制動(dòng)分泵相通。當(dāng)外界作用力小時(shí)，感載比例閥的柱塞在彈簧預(yù)緊力的作用下被推至最右邊，兩孔相通，總泵與分泵壓力相等。當(dāng)外界作用力大于彈簧預(yù)緊力，迫使柱塞左移，令柱塞與閥門接觸并關(guān)閉了閥門，切斷總泵通向分泵的通道；若外界作用力壓力繼續(xù)增大，又會(huì)使柱塞右移，柱塞與閥門脫離接觸，閥門又被打開，總泵與分泵又相通。這樣比例閥反復(fù)動(dòng)作使分泵的液壓不斷得到調(diào)整，也即不斷調(diào)整了后輪制動(dòng)力。2100433B