液压控制元件 集流阀 插装阀与叠加阀电液数字控制阀电液伺服阀电液比例控制阀.pptx

4.5.14.5.1分流集流阀分流集流阀 (1)分流集流阀分流集流阀 图图5.41a所所示示为为等等量量分分流流集集流流阀阀的的结结构构原原理理图图，5.41b为为其其图图形形符符号号。阀阀心心5、6在在各各自自弹弹簧簧力力的的作作用用下下处处于于中中间间位位置置的的平平衡状态。若负载压力衡状态。若负载压力p3p4，如果阀心，如果阀心 仍仍留留在在中中间间位位置置，必必然然使使p1p2，这这时时连连成成一一体体的的阀阀心心将将向向压压力力小小的的一一侧侧移移动动，相相应应地地可可变变节节流流口口减减小小，使使压压力力上上升升，直直至至p1=p2，阀阀心心停停止止运运动动，由由于于两两个个固固定定节节流流孔孔1和和2的的面面积积相相等等，所所以以通通过过两两个个 固固 定定 节节 流流 孔孔 的的 流流 量量q1=q2，而而不不受受出出口口压压力力p3及及p4变化的影响。变化的影响。第1页/共54页第2页/共54页分流集流阀分流集流阀(2/4)在在分分流流工工况况时时，如如图图5.41c所所示示，由由于于p0大大于于p1和和p2，所所以以阀阀心心5、6处处于于相相互互分分离离状状态态，互互相相勾勾住住。若若负负载载压压力力p3p4，如如果果阀阀心心仍仍留留在在中中间间位位置置，必必然然使使p1p2。这这时时连连成成一一体体的的阀阀心心将将左左移移，可可变变节节流流口口3减减小小，使使上上升升，直直至至p1=p2，阀阀芯芯停停止止运运动动，由由于于两两个个固固定定节节流流孔孔1和和2的的面面积积相相等等，所所以以通通过过两两个个固固定定节节流流孔孔的的流流量量q1=q2，而而不受出口压力不受出口压力p3及及p4变化的影响。变化的影响。在在集集流流工工况况时时，如如图图5.41d所所示示，由由于于p0小小于于p1和和p2，所所以以阀阀心心5、6处处于于相相互互压压紧紧状状态态。设设负负载载压压力力p3p4，如如果果阀阀心心仍仍留留在在中中间间位位置置，必必然然使使p1p2。这这时时压压紧紧成成一一体体的的阀阀心心将将左左移移，可可变变节节流流口口4减减小小，使使下下降降，直直至至p1=p2，阀阀心心停停止止运运动动，故故q1=q2，而而不不受受出出口口压压力力p3及及p4变化的影响。变化的影响。第3页/共54页分流集流阀分流集流阀(3/4)(2)分流阀的工作原理分流阀的工作原理 图图5.42a为为等等量量分分流流阀阀的的结结构构原原理理图图，图图5.42b为为等等量量分分流流阀阀的的图图形形符符号号。进进口口压压力力为为，流流量量为为，进进入入阀阀后后分分为为两两路路分分别别通通过过两两个个面面积积相相等等的的固固定定节节流流孔孔1、2，并并且且分分别别进进入入油油室室a、b腔，然后由可变节流口腔，然后由可变节流口3、4经出口通往两个执行元件经出口通往两个执行元件。第4页/共54页分流集流阀分流集流阀(4/4)若若两两个个执执行行元元件件负负载载相相等等则则分分流流阀阀的的出出口口压压力力p3=p4，因因为为阀阀中中两两支支流流通通道道的的尺尺寸寸完完全全对对称称，所所以以输输出出的的流流量量亦亦对对称称，q1=q2=q0/2，且且p1=p2。当当由由于于负负载载不不对对称称而而出出现现p3p4，且且设设p3p4时时，阀阀心心来来不不及及运运动动而而处处于于中中间间位位置置，必必定定使使q1q2，进进而而有有p0p1p0p2，则则使使p1p2。此此时时阀阀心心在在不不对对称称压压力力的的作作用用下下左左移移，使使可可变变节节流流口口3增增大大，节节流流口口4减减小小，从从而而使使q1增增大大，q2减减小小，直直至至q1=q2，p1=p2。阀阀心心才才在在一一个个新新的的平平衡衡位位置置上上稳稳定定下下来来，输输往往两两个个执执行行元元件件中中的的流流量量相相等等，速度保持同步。速度保持同步。(3)集流阀的工作原理集流阀的工作原理 集集流流阀阀是是按按固固定定比比例例将将两两股股液液流流自自动动合合成成单单一一液液流流的的流流量量控控制制阀阀。图图5.42c所所示示为为等等量量集集流流阀阀的的图图形形符符号号。其其工工作作原原理类同于分流集流阀的集流工况，这里不再叙述。理类同于分流集流阀的集流工况，这里不再叙述。分分流流阀阀通通常常用用于于同同步步精精度度要要求求不不太太高高的的同同步步系系统统中中，但但需要注意执行元件的加工误差及泄漏对其同步精度有影响。需要注意执行元件的加工误差及泄漏对其同步精度有影响。第5页/共54页4、5、2 插装阀插装阀（插装式锥阀或逻辑阀）（插装式锥阀或逻辑阀）20世纪世纪70年代初发展起来的一种新元件，是古老锥阀的新应年代初发展起来的一种新元件，是古老锥阀的新应用。用。第6页/共54页1.1.插装阀概述插装阀概述 (1)插装阀的组成插装阀的组成 普普通通的的阀阀在在流流量量小小于于200300 L/min的的系系统统中中性性能能良良好好，但但用用于于大大流流量量系系统统并并不不一一定定具具有有良良好好的的性性能能，特特别别是是阀阀的的集集成成更更成成为为难难题题。20世世纪纪70年年代代初初，插插装装阀阀的的出现为此开辟了新途径。出现为此开辟了新途径。插插装装阀阀（图图5.43）也也称称为为插插装装式式锥锥阀阀，它它是是以以插插装装单单元元为为主主阀阀，配配以以适适当当的的盖盖板板和和不不同同的的先先导导控控制制阀阀组组合合而而成成的的具具有有一一定定控控制制功功能能的的组组件件。它它可可以以组组成成方方向向阀阀、压压力力阀阀和和流流量量阀。阀。第7页/共54页插装阀概述插装阀概述(2/3)(2)插装阀结构（插装件）的结构和工作原理插装阀结构（插装件）的结构和工作原理 插插装装阀阀单单元元具具体体结结构构参参看看图图5.44。它它由由阀阀套套1、阀阀心心2、弹弹簧簧3、盖盖板板4和和密密封封件件等等组组成成。主主阀阀心心上上腔腔作作用用着着X口口的的液液压压力力和和弹弹簧簧力力，A口口和和B口口的的液液压压力力作作用用在在阀阀心心的的下下锥锥面面上上，用用X口口的的控控制制油油压压力力控控制制主主通通道道A和和B间间的的通通断，这是一个二通插装阀。断，这是一个二通插装阀。第8页/共54页插装阀概述插装阀概述(3/3)盖盖板板用用来来固固定定和和密密封封插插装装阀阀单单元元，沟沟通通控控制制油油路路和和主主阀阀控控制制腔腔之之间间的的联联系系。在在盖盖板板4内内也也可可装装嵌嵌节节流流螺螺塞塞等等徽徽型型控控制制元元件件（如如单单向向阀阀、梭梭阀阀、流流量量控控制制器器和和先先导导压压力力阀阀等等），还还可可安安装装位位移移传传感感器器等等电电器器附附件件，以以便便构构成成某某种种控控制制功功能能的的组组合合阀阀。若若干干个个不不同同控控制制功功能能的的二二通通插插装阀组装在一个或多个插装块体内，便组成液压回路。装阀组装在一个或多个插装块体内，便组成液压回路。就就工工作作原原理理而而言言，二二通通插插装装阀阀相相当当于于一一个个液液控控单单向向阀阀。A和和B为为主主油油路路的的两两个个仅仅有有的的工工作作油油口口，所所以以称称为为二二通通阀阀，X为为控控制制油油口口。通通过过控控制制油油口口压压力力大大小小的的控控制制，即可控制主阀心的启闭和油口即可控制主阀心的启闭和油口A、B的流向和压力。的流向和压力。第9页/共54页2.2.插装方向阀插装方向阀 (1)插装单向阀插装单向阀 插插装装单单向向阀阀如如图图5.45所所示示，将将插插装装单单元元的的控控制制口口X与与A或或B连连通通，即即成成为为普普通通单单向向阀阀；在在其其控控制制盖盖板板上上接接一一个二位三通换向阀作先导阀，便可成为液控单向阀。个二位三通换向阀作先导阀，便可成为液控单向阀。第10页/共54页插装方向阀插装方向阀(2/2)(2)插装换向阀插装换向阀 图图5.46a所所示示为为二二位位三三通通插插装装换换向向阀阀。在在该该阀阀中中，当当电电磁磁铁铁断断电电时时，A与与O通通，P封封闭闭；当当电电磁磁铁铁通通电电时时，A与与P通通，O封封闭闭，相相当当于于一一个个二二位位三三通通电电液液换换向向阀阀。图图5.46b为为三三位位三三通通插插装装换换向向阀阀，当当电电磁磁铁铁处处于于中中位位时时，A、O与与P均均不不通通；当当电电磁磁铁铁1YA通通电电时时，A与与O通通，P封封闭闭；当当电电磁磁铁铁2YA通通电电时时，A与与P通，通，O封闭，相当于一个三位三通电液换向封闭，相当于一个三位三通电液换向 阀阀。图图5.46c为为四四位位三三通通插插装装换换向向阀阀。用用多多个个先先导导阀阀（如如上上述述各各电电磁磁阀阀）和和多多个个主主阀阀相相配配，可可构构成成复复杂杂的的组组合合二二通通插插装装换换向向阀阀，这这是是普普通通换换向向阀做不到的。阀做不到的。第11页/共54页第12页/共54页 (3)插装压力阀插装压力阀 图图5.47a所所示示为为插插装装溢溢流流阀阀。当当B口口通通油油箱箱，A口口的的压压力力油油经经节节流流小小孔孔进进入入控控制制腔腔X，并并与与溢溢流流阀阀通通，便便成成为为先先导导式式溢溢流阀；若流阀；若B口不通油箱而接负载，便成为先导式顺序阀。口不通油箱而接负载，便成为先导式顺序阀。图图5.47b为为插插装装卸卸荷荷阀阀。在在插插装装溢溢流流阀阀的的控控制制腔腔X再再接接一一个个二二位位二二通通电电磁磁换换向向阀阀，当当电电磁磁铁铁断断电电时时，具具有有溢溢流流阀阀功功能能；当电磁铁通电时，即为卸荷阀。当电磁铁通电时，即为卸荷阀。图图5.47c为为插插装装减减压压阀阀。将将插插装装单单元元作作为为常常开开式式滑滑阀阀结结构构，B为一次压力进口，为一次压力进口，A为出口，为出口，A腔的压力油经节流小孔腔的压力油经节流小孔 与与控控制制腔腔X通通，并并与与先先导导阀阀进进口口通通，由由于于控控制制油油取取自自A口口，因因而而能能得得到到恒恒定定的的二二次次压压力力，相相当于定压输出减压阀。当于定压输出减压阀。第13页/共54页第14页/共54页 (4)插装流量阀插装流量阀 图图5.48a所所示示为为插插装装节节流流阀阀的的结结构构图图，单单元元的的锥锥阀阀尾尾部部带带节节流流窗窗口口，锥锥阀阀的的开开启启高高度度由由行行程程调调节节器器（或或螺螺杆杆）来来控控制制，从而控制流量，成为插装节流阀。从而控制流量，成为插装节流阀。在在插插装装方方向向控控制制阀阀的的盖盖板板上上增增加加阀阀心心行行程程调调节节器器，以以调调节节阀阀心心的的开开度度，这这个个方方向向阀阀就就兼兼具具了了可可调调节节流流阀阀的的功功能能。阀阀心上开有三角槽，以便于调节开口大小。若用比例电磁铁取心上开有三角槽，以便于调节开口大小。若用比例电磁铁取 代代节节流流阀阀的的手手调调装装置置，则则可可组组成成二二通通插插装装电电液液比比例例节节流流阀阀。若若在在二二通通插插装装节节流流阀阀前前串串联联一一个个定定差差减减压压阀阀，就就可可组组成成二二通通插插装装调调速速阀阀，如如图图5.48c所示。所示。第15页/共54页第16页/共54页 (5)插装阀及其集成系统的特点插装阀及其集成系统的特点 （a）插插装装阀阀结结构构简简单单，通通流流能能力力大大，故故用用通通径径很很小小的的先先导导阀阀与与之之配配合合便便可可构构成成通通径径很很大大的的各各种种二二通通插插装装阀，最大流量可达阀，最大流量可达10 000 L/min。b）不不同同的的阀阀有有相相同同的的插插装装主主阀阀，一一阀阀多多能能，便便于于实实现标准化。现标准化。（c）泄泄漏漏小小，便便于于无无管管连连接接，先先导导阀阀功功率率小小，具具有有明明显显的节能效果。的节能效果。插插装装阀阀目目前前广广泛泛用用于于冶冶金金、船船舶舶、塑塑料料机机械械等等大大流流量量系统中。系统中。第17页/共54页4、5、2 叠加阀叠加阀 第18页/共54页4.6 电液数字控制阀电液数字控制阀 用用计计算算机机对对液液压压或或气气压压系系统统进进行行控控制制是是技技术术发发展展的的必必然然趋趋向向。但但电电液液比比例例阀阀或或伺伺服服阀阀能能接接收收的的信信号号是是连连续续变变化化的的电电压压或或电电流流，而而计计算算机机的的指指令令是是“开开”或或“关关”的的数数字字信信息息，要要用用计计算算机机控控制制必必须须进进行行数数/模模转转换换，其其结结果果是是使使设设备备复复杂杂，成成本本提提高高，可可靠靠性性降降低低。在在这这种种技技术术的的要要求求下下，20世世纪纪80年年代初期出现了电液数字控制阀。代初期出现了电液数字控制阀。用用数数字字信信息息直直接接控控制制的的阀阀称称为为电电液液数数字字控控制制阀阀，简简称称数数字字阀阀。它它可可直直接接与与计计算算机机接接口口，不不需需要要数数/模模转转换换板板。数数字字阀阀与与电电液液伺伺服服阀阀、电电液液比比例例阀阀相相比比，其其结结构构简简单单，工工艺艺性性好好、价廉，抗污染能力强，重复性好，工作稳定可靠，功耗小。价廉，抗污染能力强，重复性好，工作稳定可靠，功耗小。接接受受计计算算机机数数字字控控制制的的方方法法有有多多种种，目目前前常常用用的的有有增增量量控控制制法法和和脉脉宽宽调调制制法法，相相应应地地数数字字阀阀也也分分增增量量式式数数字字阀阀和和脉脉宽宽调调制制式式数数字字阀阀两两类类。当当今今技技术术较较成成熟熟的的是是增增量量式式数数字字阀阀，即即用用步步进进电电动动机机驱驱动动液液压压阀阀。已已有有数数字字流流量量阀阀、数数字字压压力力阀阀和和数数字方向流量阀等系列产品。字方向流量阀等系列产品。第19页/共54页电液数字阀发展电液数字阀发展20世纪世纪80年代初发展起来的可用计算机年代初发展起来的可用计算机实现电液系统控制的新型元件，目前应用实现电液系统控制的新型元件，目前应用较少。较少。第20页/共54页(1).(1).增量式数字阀数字阀(2)脉宽调制式数字阀分类分类第21页/共54页(1).(1).增量式数字阀数字阀第22页/共54页增量式数字流量阀组成增量式数字流量阀组成步进电动机、滚珠丝杠、阀芯、步进电动机、滚珠丝杠、阀芯、阀套、阀套、阀杆、传感器等阀杆、传感器等 第23页/共54页增量式数字阀由增量式数字阀由步进电机步进电机带动工作，步进电机直接用数字带动工作，步进电机直接用数字量控制，其量控制，其转角与输入的数字式信号脉冲数成正比转角与输入的数字式信号脉冲数成正比，其，其转速随输入的脉冲频率的不同而变化。由于步进电机是转速随输入的脉冲频率的不同而变化。由于步进电机是以增量控制的方式进行工作的，故此阀称为增量式数字以增量控制的方式进行工作的，故此阀称为增量式数字阀。阀。增增量量式式数数字字阀阀按按其其用用途途不不同同，有有流流量量阀阀、压压力力阀阀和和方方向向流流量量阀阀之之分分。图图5.49所所示示为为步步进进电电机机直直接接驱驱动动的的数字流量阀数字流量阀。第24页/共54页数字阀结构数字阀结构(2/4)在在数数字字流流量量阀阀中中，步步进进电电机机按按计计算算机机的的指指令令转转动动，通通过过滚滚珠珠丝丝杆杆5变变为为轴轴向向位位移移，使使节节流流阀阀心心6打打开开阀阀口口，从从而而控控制制流流量量。此此阀阀有有两两个个面面积积梯梯度度不不同同的的节节流流口口，阀阀心心移移动动时时首首先先打打开开左左节节流流口口7，由由于于非非全全周周边边通通流流，故故流流量量较较小小，继继续续移移动动时时打打开开全全周周边边通通流流的的右右节节流流口口8，流流量量增增大大。由由于于液液流流从从轴轴向向流流入入，且且流流出出阀阀心心时时与与轴轴线线垂垂直直，所所以以阀阀在在开开启启时时的的液液动动力力可可以以将将向向右右作作用用的的液液压压力力部部分分抵抵消消掉掉。阀阀从从节节流流阀心、阀套阀心、阀套1和连杆和连杆2的相对热膨胀中获得温度补偿。的相对热膨胀中获得温度补偿。第25页/共54页数字阀结构数字阀结构(3/4)图图5.50所所示示为为先先导导式式数数字字方方向向流流量量阀阀的的图图形形符符号号，其其结结构构与与电电液液换换向向阀阀类类似似，只只是是以以步步进进电电机机取取代代了了电电磁磁先先导导阀阀中中的的电电磁磁铁铁，通通过过控控制制步步进进电电机机的的旋旋转转方方向向和和角角位位移移的的大大小小，不不仅仅可可以以改改变变阀阀的的液液流流方方向向，还还可可以控制各油口的输出流量，这里不再叙述。以控制各油口的输出流量，这里不再叙述。将将普普通通压压力力阀阀的的手手动动机机构构改改用用步步进进电电机机控控制制，即即可构成数字压力阀。可构成数字压力阀。第26页/共54页 (2)脉宽调制式数字阀脉宽调制式数字阀脉宽调制放大器、电磁铁、阀芯、脉宽调制放大器、电磁铁、阀芯、阀套、阀套、阀杆、传感器等阀杆、传感器等 第27页/共54页 (2)脉宽调制式数字阀脉宽调制式数字阀 脉脉宽宽调调制制式式数数字字阀阀可可以以直直接接用用计计算算机机进进行行控控制制，控控制制阀阀的的开开和和关关以以及及开开和和关关的的时时间间间间隔隔（即即脉脉宽宽），就就可可控控制制液液流流的的方方向向、流量和压力。流量和压力。这这种种阀阀的的阀阀心心多多为为锥锥阀阀、球球阀阀和和喷喷嘴嘴挡挡板板阀阀，可可快快速速切切换换，且且只只有开和关两个位置，故又称快速开关型数字阀。有开和关两个位置，故又称快速开关型数字阀。图图5.51所所示示为为二二位位二二通通电电磁磁锥锥阀阀式式开开关关型型数数字字阀阀。当当电电磁磁铁铁3不不通通电电时时，衔衔铁铁2在在右右端端弹弹簧簧（图图中中未未画画出出）的的作作用用下下使使锥锥阀阀关关闭闭；当当电电磁磁铁铁3有有脉脉冲冲信信号号通通过过时时，电电磁磁吸吸力力使使衔衔铁铁带带动动左左端端的的锥阀开启锥阀开启。第28页/共54页2.2.数字阀的应用数字阀的应用 图图5.52所所示示为为增增量量式式数数字字阀阀的的应应用用原原理理。计计算算机机发发出出需需要要的的脉脉冲冲序序列列，经经驱驱动动电电源源放放大大后后使使步步进进电电机机工工作作，每每个个脉脉冲冲使使步步进进电电机机沿沿给给定定方方向向转转动动一一个个固固定定的的步步距距角角，再再通通过过凸凸轮轮或或螺螺纹纹等等机机构构使使转转角角转转换换成成位位移移量量，带带动动阀阀心心移移动动一一定定的的距距离离。因因此此，根根据据步步进进电电机机原原有有的的位位置置和和实际走的步数，可使数字阀得到相应的开度。实际走的步数，可使数字阀得到相应的开度。第29页/共54页液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数(2/6)图图5.53所所示示为为脉脉宽宽调调制制式式数数字字阀阀的的使使用用原原理理。计计算算机机发发出出的的脉脉冲冲信信号号，经经脉脉宽宽调调制制放放大大器器放放大大后后进进入入快快速速开开关关数数字字阀阀中中的的电电磁磁铁铁，通通过过控控制制开开关关阀阀开开启启时时间间的的长长短短来来控控制制流流量量，在在需需要要作作两两个个方方向向运运动动的的系系统统中中要要有有两两个快速开关数字阀分别控制不同方向的运动。个快速开关数字阀分别控制不同方向的运动。第30页/共54页 4、7 电液比例控制阀电液比例控制阀 作用作用 分类分类特点特点第31页/共54页作作 用用 连续或按比例地随输入电连续或按比例地随输入电气信号的变化而调节和控气信号的变化而调节和控制液流压力、方向和流量。制液流压力、方向和流量。第32页/共54页分分 类类 简化结构、降低精度的电液伺服阀简化结构、降低精度的电液伺服阀 按结构按结构 *比例电磁铁比例电磁铁+普通液压阀普通液压阀 外型与普通电磁铁相同，但吸力外型与普通电磁铁相同，但吸力I 比例压力阀比例压力阀 按控制参数按控制参数 比例流量阀比例流量阀 比例方向阀比例方向阀第33页/共54页特特 点点既具有结构简单，通用性强的特点，既具有结构简单，通用性强的特点，又具有伺服阀能远程、连续操纵优又具有伺服阀能远程、连续操纵优点，故而又称点，故而又称“廉价伺服阀廉价伺服阀”第34页/共54页概述概述1.1.电电机械转换器机械转换器 电电机机械械转转换换器器是是比比例例阀阀的的控控制制部部分分，目目前前常常用用的的形形式式有有比比例例电电磁磁铁铁、动动圈圈式式力力马马达达、力力矩矩马马达达、伺伺服服电电机机和和步步进进电机电机等五种。等五种。(1)比例电磁铁比例电磁铁 比比例例电电磁磁铁铁是是一一种种直直流流电电磁磁铁铁，但但和和普普通通电电磁磁阀阀用用的的电电磁磁铁铁不不同同，它它要要求求吸吸力力（或或位位移移）与与输输入入电电流流成成比比例例，并并在在衔衔铁铁的的全全部部工工作作位位置置上上，磁磁路路中中保保持持一一定定的的气气隙隙。按按其其输输出出位位移移的的形形式式分分有有单单向向移移动动式式和和双双向向移移动动式式两两种种。图图5.54a所所示示为为单单向向移移动动式式比比例例电电磁磁铁铁。线线圈圈2通通电电后后形形成成的的磁磁路路经经壳壳体体5、导导向向套套12的的右右段段、衔衔铁铁10后后，分分成成两两路路：一一路路由由导导向向套套左左段段的的锥锥端端到到轭轭铁铁1而而产产生生斜斜面面吸吸力力；另另一一路路直直接接由由衔衔铁铁的的左左段段端端面面到到轭轭铁铁而而产产生生表表面面吸吸力力。其其合合力力即即为为比比例例电电磁磁铁铁的的输输出出力（吸力），其特性如图力（吸力），其特性如图5.54b所示。所示。第35页/共54页 在在图图5.54b中中，特特性性曲曲线线分分为为三三段段，在在气气隙隙很很小小的的区区段段上上，吸吸力力虽虽大大，但但随随位位置置的的改改变变而而急急剧剧变变化化；而而在在气气隙隙较较大大的的区区段段上上，吸吸力力明明显显下下降降；吸吸力力随随位位置置变变化化较较小小的的区区段段是是比比例例电电磁磁铁铁的的工工作作区区段段。由由于于在在此此区区段段内内具具有有基基本本水水平平的的位位移移力力特特性性，所所以以改改变变线线圈圈中中的的电电流流，即即可可在在衔衔铁铁上上得得到到与与其其成成比比例例的的吸吸力力。如如在在衔衔铁铁左左侧侧加加一一弹簧弹簧9，便可得到与电流成正比的位移。，便可得到与电流成正比的位移。比例电磁铁比例电磁铁(2/4)第36页/共54页 图图5.55所所示示为为双双向向移移动动式式比比例例电电磁磁铁铁。它它由由两两个个单单向直流比例电磁铁相对组合而成。向直流比例电磁铁相对组合而成。比例电磁铁比例电磁铁(3/4)第37页/共54页 在在壳壳体体内内对对称称地地安安放放着着两两对对线线圈圈：一一对对为为励励磁磁线线圈圈，它它们们极极性性相相反反互互相相串串联联或或并并联联，由由一一恒恒流流电电源源供供给给恒恒定定的的励励磁磁电电流流，在在磁磁路路内内形形成成初初始始磁磁通通；另另一一对对为为控控制制线线圈圈，它它们们极极性性相相同同互互相相串串联联，仅仅有有励励磁磁电电流流时时，左左右右两两端端的的电电磁磁吸吸力力大大小小相相等等，方方向向相相反反，衔衔铁铁处处于于平平衡衡状状态态，输输出出力力为为零零。当当有有控控制制电电流流通通过过时时，两两控控制制线线圈圈分分别别在在左左右右两两半半环环形形磁磁路路内内产产生生极极性性相相同同、大大小小相相等等的的控控制制磁磁通通，它它们们与与原原有有初初始始磁磁通通叠叠加加，在在左左右右工工作作气气隙隙内内产产生生差差动动效效应应，形形成成了了与与控控制制电电流流方方向向和和大大小小相相对对应应的的输输出出力力。由由于于采采用用了了初初始始磁磁通通，避避开开了了铁铁磁磁材材料料磁磁化化曲曲线线起起始始段段的的影影响响，它它不不仅仅具具有有良良好好的的位位移移力力水水平平特特性性，而而且无零位死区，线性好，滞环小，动态响应较快。且无零位死区，线性好，滞环小，动态响应较快。比例电磁铁比例电磁铁(4/4)第38页/共54页 (2)动圈式力马达动圈式力马达 图图5.56所所示示为为动动圈圈式式力力马马达达。它它也也是是一一种种移移动动式式电电机机械械转转换换器器。运运动动件件是是线线圈圈。当当可可动动控控制制线线圈圈4中中通通入入控控制制电电流流时时，线线圈圈在在磁磁场场中中受受力力而而移移动动。此此力力的的方方向向由由电电流流方方向向及及固固定定磁磁通通方方向向按按左左手手定定则则来来确确定定。力力的的大大小小与磁场强度及电流大小成正比。与磁场强度及电流大小成正比。动圈式力马达动圈式力马达(1/1)动动圈圈式式力力马马达达的的线线性性行行程程范范围围大大（24mm），滞滞环环小小，可可动动件件质质量量小小，工工作作频频率率较较宽宽，结结构构简简单单，但但如如采采用用湿湿式式方方案案，动动圈圈受受油油的的阻阻尼尼较较大大，影影响响频频宽宽，因因此此适合作为气压比例元件。适合作为气压比例元件。第39页/共54页 (3)力矩马达力矩马达 图图5.57所所示示为为动动圈圈式式永永磁磁力力矩矩马马达达。它它由由上上下下两两块块导导磁磁体体3，左左右右两两块块永永久久磁磁铁铁，带带扭扭轴轴（弹弹簧簧管管）的的衔衔铁铁4及及套套在在衔衔铁铁上上的的两两个个控控制制线线圈圈组组成成。衔衔铁铁悬悬挂挂在在扭扭轴轴上上，它可以绕扭轴在它可以绕扭轴在a、b、c和和d四个气隙中摆动。四个气隙中摆动。力矩马达力矩马达(1/2)第40页/共54页 当当线线圈圈控控制制电电流流为为零零时时，四四个个气气隙隙中中均均有有永永久久磁磁铁铁所所产产生生的的固固定定磁磁场场的的磁磁通通，因因此此作作用用在在衔衔铁铁上上的的吸吸力力相相等等，衔衔铁铁处处于于中中位位平平衡衡状状态态。通通入入控控制制电电流流后后，所所产产生生的的控控制制磁磁通通与与固固定定磁磁通通叠叠加加，两两个个气气隙隙中中的的磁磁通通增增大大，在在另另两两个个气气隙隙中中的的磁磁通通减减小小，因因此此作作用用在在衔衔铁铁上上吸吸力力失失去去平平衡衡，产产生生力力矩矩而而使使衔衔铁铁偏偏转转。当当作作用用在在衔衔铁铁上上的的电电磁磁力力矩矩与与扭扭轴轴的的弹弹性性变变形形力力矩矩及及外外负负载载力力矩矩平平衡衡时时，衔衔铁在某一扭轴位置上处于平衡状态。铁在某一扭轴位置上处于平衡状态。力力矩矩马马达达输输出出力力矩矩较较小小，适适合合控控制制喷喷嘴嘴挡挡板板类类的的先先导导级级阀阀。其其自自振振频频率率高高，功功率率重重量量比比大大，抗抗加加速速度度零零漂漂性性能能好好，但但工工作作行行程程很很小小（小小于于0.2 mm）,制制造造精精度度要要求求高，抗干扰能力差一些。高，抗干扰能力差一些。力矩马达力矩马达(2/2)第41页/共54页 (4)伺服电机伺服电机 伺伺服服电电机机是是可可以以连连续续旋旋转转的的电电机机械械转转换换器器。其其输输出出转转速速与与输输入入电电压压成成正正比比，并并能能实实现现正正反反向向速速度度控控制制。它它属属于于功功率率很很小小的的微微特特电电机机，其其输输出出转转速速与与输输入入电电压压的的传传递递函函数数可可近近似似视视为为一一阶阶延延迟迟环环节节，机机电电时时间间常常数数一一般般在在十十几几毫毫秒秒到到几几十十毫毫秒秒之之间间，某某些些低低惯惯量量的的直直流流伺伺服服电电机机仅仅为为几几毫毫秒秒到到二十几毫秒。二十几毫秒。伺伺服服电电机机具具有有起起启启转转矩矩大大，调调速速范范围围宽宽，机机械特性和调节特性的线性度好，控制方便等优点。械特性和调节特性的线性度好，控制方便等优点。伺服电机伺服电机(1/1)第42页/共54页 (5)步进电机步进电机 步步进进电电机机是是一一种种数数字字式式旋旋转转运运动动的的电电机机械械转转换换器器，它它可可将将脉脉冲冲信信号号转转换换为为相相应应的的角角位位移移。每每输输入入一一个个脉脉冲冲信信号号，电电动动机机就就转转过过一一个个步步距距角角，其其转转角角与与输输入入的的数数字字式式信信号号脉脉冲冲数数成成正正比比，转转速速随随输输入入的的脉脉冲冲频频率率而而变变化化。当当输输入入反反向向脉脉冲冲时时，步步进进电电机机将将反反向向旋旋转转。由由于于它它直直接接用用数数字字量量控控制制，不不需需经经过过数数/模模转转换换，就就能能与与计计算算机机联联用用，控控制制方方便便，调调速速范范围围宽宽，位位置置精精度度较较高高，工工作作时步数不易受电压波动和负载影响。时步数不易受电压波动和负载影响。步步进进电电机机需需要要专专门门的的驱驱动动电电源源，一一般般包包括括变变频频信信号源、脉冲分配器和功率放大器。号源、脉冲分配器和功率放大器。步进电机步进电机(1/1)第43页/共54页2.2.比例阀的结构比例阀的结构 (1)比例压力阀比例压力阀 液液压压比比例例压压力力阀阀按按用用途途不不同同，有有比比例例溢溢流流阀阀、比比例例减减压压阀阀、比比例例顺顺序序阀阀之之分分。按按结结构构特特点点分分有有直直动动式式和和先先导式比例压力阀。导式比例压力阀。图图5.58所所示示为为直直动动式式比比例例溢溢流流阀阀结结构构图图。比比例例电电磁磁铁铁1通通电电后后产产生生吸吸力力，经经推推杆杆2和和传传力力弹弹簧簧3作作用用在在锥锥阀阀上上，当当锥锥阀阀底底面面的的液液压压力力大大于于电电磁磁吸吸力力时时，锥锥阀阀被被顶顶开开而而溢溢流流，连连续续地地改改变变控控制制电电流流的的大大小小，即即可可连连续续地地按按比比例地控制锥阀的开启压力。例地控制锥阀的开启压力。第44页/共54页第45页/共54页 图图5.59所所示示为为先先导导式式比比例例溢溢流流阀阀结结构构图图。其其下下部部主主阀阀与与普普通通溢溢流流阀阀相相同同。上上部部为为先先导导压压力力阀阀。该该阀阀还还附附有有一一个个手手动动调调整整的的先先导导阀阀9，用用于于限限制制比比例例溢溢流流阀阀的的最最高高压压力力，以以避避免免因因电电子子仪仪器器发发生生故故障障使使得得控控制制电电流流过过大大，压压力力超超过过系系统统允允许许最最大大压压力力的的可可能能性性。如如将将比比例例先先导导压压力力阀阀的的回回油油及及先先导导阀阀9的的回回油油都都与与主阀回油分开，则可作比例顺序阀使用。主阀回油分开，则可作比例顺序阀使用。比例压力阀比例压力阀(2/3)第46页/共54页 图图5.60所所示示为为先先导导式式比比例例减减压压阀阀。动动圈圈式式力力马马达达推推杆杆端端部部起起挡挡板板作作用用，挡挡板板的的位位移移与与输输入入的的控控制制电电流流成成比比例例，从从而而改改变变喷喷嘴嘴挡挡板板之之间间的的可可变变液液阻阻，控控制制了了喷喷嘴嘴前前的先导压力。的先导压力。比例压力阀比例压力阀(3/3)第47页/共54页 (2)比例流量阀比例流量阀 比比例例流流量量阀阀是是通通过过控控制制比比例例电电磁磁铁铁线线圈圈中中的的电电流流来来改改变变阀阀心心的的开开度度（有有效效断断面面积积），实实现现对对输输出出流流量量的的连连续续成成比比例例控控制制。其其外外观观和和结结构构与与压压力力型型相相似似。所所不不同同的的是是压压力力型型的的阀阀心心具具有有调调压压特特性性，靠靠先先导导压压力力与与比比例例电电磁磁力力相相平平衡衡，来来调调节节先先导导压压力力的的大大小小；而而流流量量型型的的阀阀心心具具有有节节流流特特性性，靠靠弹弹簧簧力力与与比比例例电电磁磁力力相相平平衡衡，来来调调节节流流量量的的大大小小和和流流通通方方向向。按按通通道道数数的的不不同同，比比例例流流量量阀阀又又有有二二通通和和三三通通之之分分。比比例例流流量量阀阀主主要要应应用用于于缸缸或或马马达达的的位置或速度控制。位置或速度控制。比比例例流流量量阀阀有有比比例例节节流流阀阀和和比比例例调调速速阀阀两两大大类类。它它们是由电机械比例转换器与流量阀组合而成。们是由电机械比例转换器与流量阀组合而成。比比例例节节流流阀阀是是在在普普通通节节流流阀阀的的基基础础上上，利利用用电电机机械比例转换器对节流阀口进行控制而组成比例节流阀。械比例转换器对节流阀口进行控制而组成比例节流阀。比例流量阀比例流量阀(1/2)第48页/共54页 比比例例调调速速阀阀如如图图5.61所所示示。比比例例电电磁磁铁铁1的的输输出出力力作作用用在在节节流流阀阀心心2上上，与与弹弹簧簧力力、液液动动力力、摩摩擦擦力力相相平平衡衡，一一定定的的控控制制电电流流对对应应一一定定的的节节流流开开度度。通通过过改改变变输输入入电电流流的的大大小小，即即可可改改变变通通过过调速阀的流量。调速阀的流量。比例流量阀比例流量阀(2/2)第49页/共54页 (3)比例方向控制阀比例方向控制阀 把把插插装装方方向向阀阀中中的的电电磁磁铁铁换换成成比比例例电电磁磁铁铁即即构构成成比比例例方方向向控控制制阀阀。比比例例方方向向控控制制阀阀不不仅仅用用来来改改变变液液流流方方向向，还还可可以以控控制制流流量量的的大大小小。它它和和普普通通换换向向阀阀的的外外形形相相似似，但但阀阀心心的的结结构构有有区区别别，它它可可以以实实现现不不同同的的中中位位机机能能。在在比比例例电电磁磁铁铁的的前前端端可可附附有有位位移移传传感感器器（或或称称差差动动变变压压器器），这这种种电电磁磁铁铁称称为为行行程程控控制制比比例例电电磁磁铁铁。位位移移传传感感器器能能准准确确地地测测定定比比例例电电磁磁铁铁的的行行程程，并并向向电电放放大大器器发发出出电电反反馈馈信信号号。电电放放大大器器将将输输入入信信号号和和反反馈馈信信号号加加以以比比较较后后，再再向向电电磁磁铁铁发发出出纠纠正正信信号号，以以补补偿偿误误差差，这这样样便便能能消消除除液液动动力力等等干干扰扰因因素素，保保持持准准确确的的阀阀心心位位置置或或节节流流口口面面积积。这这是是20世世纪纪70年年代代末末比比例例阀阀进进入入成成熟熟阶阶段段的的标标志志。80年年代代以以来来，由由于于采采用用各各种种更更加加完完善善的的反反馈馈装装置置和和优优化化设设计计，比比例例阀阀的的动动态态性性能能虽虽仍仍低低于于伺伺服服阀阀，但但静静态态性性能能已已大大致致相同，而价格却低廉得多。相同，而价格却低廉得多。比例方向控制阀比例方向控制阀(1/3)第50页/共54页 图图5.62所所示示为为先先导导式式比比例例方方向向控控制制阀阀的的结结构构图图。当当比比例例电电磁磁铁铁1收收到到信信号号时时，在在先先导导阀阀的的工工作作油油口口B产产生生一一个个恒恒定定的的压压力力，B腔腔的的油油液液压压力力通通过过控控制制油油道道作作用用在在主主阀阀心心的的右右端端，推推动动主主阀阀心心左左移移直直至至与与主主阀阀心心的的弹弹簧簧相相平平衡衡，主主阀阀心心上上所所开开的的节节流流槽槽相相对对于于主主阀阀体体上上的的控控制制台台阶阶有有一一定定的的开开口口量量，连连续续地地给给比比例例电电磁磁铁铁1输输入入电电信信号号，就就会会使使主阀的主阀的P腔到腔到A腔、腔、B腔到腔到O腔成比例地输出流量。腔成比例地输出流量。比例方向控制阀比例方向控制阀(2/3)第51页/共54页 若若给给比比例例电电磁磁铁铁2输输入入电电信信号号，就就会会使使主主阀阀的的P腔腔到到B腔、腔、A腔到腔到O腔成比例地输出流量。腔成比例地输出流量。比比例例阀阀是是介介于于普普通通阀阀与与伺伺服服阀阀之之间间的的控控制制阀阀。与与普普通通阀阀比比，它它能能提提高高系系统统参参数数的的控控制制水水平平，虽虽不不如如伺伺服服阀阀的的性性能能好好，但但成成本本低低，对对系系统统的的污污染染要要求求比比伺伺服服系系统统低低。为为此此，它它广广泛泛应应用用于于要要求求对对液液压压参参数数进进行行连连续续远远距距控控制制或或程程序序控控制制，但但对对控控制制精精度度和和动动态态特特性性要要求求不不太太高高的的系系统。统。如如系系统统的的液液压压参参数数的的设设定定值值超超过过三三个个，使使用用比比例例阀阀对对其其进进行行控控制制是是最最恰恰当当的的。此此外外，利利用用斜斜波波信信号号作作用用在在比比例例方方向向阀阀上上，可可