电液比例技术PPT讲稿.ppt
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1、电液比例技术1第1页,共99页,编辑于2022年,星期日4-14-1、比例压力控制阀、比例压力控制阀、按功能分为:、按功能分为:溢流阀、减压阀、顺序阀等。、按功率大小分为:、按功率大小分为:直动式、先导式。、按控制原理分为:、按控制原理分为:直接检测式、间接检测式。、按反馈方式分为:、按反馈方式分为:不带电反馈(普通型式)、压力电反馈式、位移电反馈式。、按结构型式分为:、按结构型式分为:滑阀式、锥阀式、插装式。2第2页,共99页,编辑于2022年,星期日比例压力控制阀包括溢流阀和减压阀,但在这两种情况下阀的电调部分相同。使用电调阀作先导级,主级可以是溢流阀或减压阀,而且有几乎任何规格与主级流量
2、匹配。因此只需要仔细考察先导级。使用着三种先导溢流阀,分为喷嘴式、平板式和反馈式。虽然设计成完全同样的工作,但它们以不同的方式工作并且具有不同的性能特性。3第3页,共99页,编辑于2022年,星期日一、喷嘴式溢流阀一、喷嘴式溢流阀比例溢流阀的结构,基本上与手动调节溢流阀相同。两者的主要不同点在于:两者的主要不同点在于:比例阀中用力控制型比例电磁铁,取代常规阀中先导阀弹簧调节装置。4第4页,共99页,编辑于2022年,星期日1、溢流阀的基本功能:、溢流阀的基本功能:1)、常规溢流阀的基本功能:溢流定压;安全保护;背压作用;远程调压及卸荷。5第5页,共99页,编辑于2022年,星期日 2)、比例阀
3、溢流阀的功能:控制功能比常规阀强,在系统中不但可稳定系统压力为一定值,而且可根据工况要求无级调整改变系统压力;比例溢流阀不用附加二位二通电磁阀,就具备了卸荷功能;用比例阀当安全阀的情况比较少见。6第6页,共99页,编辑于2022年,星期日2、喷嘴式溢流阀、喷嘴式溢流阀1)、工作原理喷嘴式溢流阀利用一个比例电磁铁作用在推靠阀喷嘴的心轴上,如图4-1所示。7第7页,共99页,编辑于2022年,星期日对电磁铁线圈施加一个电流即以与线圈电流成比例的力把心轴推靠于喷嘴。为了打开溢流阀并产生通过它的流动,必须在油口P中建立起足以克服电磁铁力并把心轴推离端面的压力,即:压力压力=电磁铁力电磁铁力/喷嘴面积喷
4、嘴面积因而阀进油口(P)中的压力与电磁铁电流成正比例。8第8页,共99页,编辑于2022年,星期日2)、喷嘴直径的作用由于电磁铁所产生的力的大小有限,为了实现较高的设定压力,喷嘴直径被限制于比较小的尺寸(1至2mm)。喷嘴直径又将限制可以通过阀的最大流量。为了用同一电磁铁实现不同的压力范围,可以配装不同直径的喷嘴以改变喷嘴面积。9第9页,共99页,编辑于2022年,星期日3)、阻尼节流孔的作用在阀的回油口中可设置阻尼节流孔以有助于稳定性。4)、用途由于该阀的额定流量很小,它本身通常不用作系统的溢流阀,而是用作主级溢流阀或减压阀的先导级,它还可以用来控制变量叶片泵或柱塞泵的补偿器设定值。图4-2
5、画出该阀的一种典型的用途,其中它用来控制一个溢流阀。10第10页,共99页,编辑于2022年,星期日11第11页,共99页,编辑于2022年,星期日由图可知:由图可知:保留了手动调整的先导级以便设定极端的最高压力,但在正常工作时,电调阀将控制主溢流阀设定值。12第12页,共99页,编辑于2022年,星期日二、二、带反馈的座阀式溢流阀带反馈的座阀式溢流阀该比例溢流阀采用座阀芯与阀座配置,如图4-3所示。13第13页,共99页,编辑于2022年,星期日1、带反馈的座阀式溢流阀的工作原理、带反馈的座阀式溢流阀的工作原理这种阀的工作原理与前一种稍有不同,基本上受控制的是电磁铁的行程;阀的设定压力取决于
6、阀座面积与弹簧A的作用力;弹簧A的设定值则取决于比例电磁铁,于是电磁铁将以取决于输入信号的或大或小的量压缩弹簧;因而电磁铁衔铁或推杆的运动量决定了阀设定压力;14第14页,共99页,编辑于2022年,星期日为了准确地控制衔铁的行程,一个位置传感器(LVDT)连接于电磁铁以便向控制放大器提供一个反馈信号。通过以闭环配置控制电磁铁行程,保证了准确的定位,任何干扰被自动纠正。此设计还保证迟滞很小。15第15页,共99页,编辑于2022年,星期日2、弹簧的作用、弹簧的作用弹簧A的大小决定了阀的设定压力;软弹簧B保证座阀芯保持与阀座成直角;可以配装不同的弹簧以实现不同的压力范围,而且根据使用弹簧的不同还
7、能改变阀的最低设定压力。3、阻尼节流孔的作用、阻尼节流孔的作用在回油口中装设一个阻尼节流孔以便提高稳定性。16第16页,共99页,编辑于2022年,星期日4、应用、应用阀的最大额定流量仍然很小,所以其应用通常是作为主级溢流阀或减压阀的先导阀或者控制泵补偿器;虽然成本比喷嘴式溢流阀要高,但此品种的确在重复性和滞环方面提高性能。17第17页,共99页,编辑于2022年,星期日三、三、平板式溢流阀平板式溢流阀该比例溢流阀按与大多数其他比例阀都不同的方式工作,即采用平板式衔平板式衔铁铁,如图4-4所示。18第18页,共99页,编辑于2022年,星期日19第19页,共99页,编辑于2022年,星期日1、
8、平板式溢流阀的工作原理、平板式溢流阀的工作原理电流通过阀线圈产生把平板衔铁拉向线圈的磁性力;一个钢球镶在平板的中心,当平板被拉向线圈时,该球被推靠于阀喷嘴;与前面的设计一样,线圈电流将决定电磁铁力,从而决定把球推离喷嘴并造成通过阀的流动所需要的压力;可以配装不同的球和喷嘴直径而实现阀的不同压力范围。20第20页,共99页,编辑于2022年,星期日、主要优点、主要优点在通电状态平板实际上在磁场中“浮动”,在衔铁与阀体或喷嘴之间没有机械接触;再加上没有一个弹簧,这在滞环、响应时间和分辨率方面显著提高阀的性能。21第21页,共99页,编辑于2022年,星期日如上所述,三种比例溢流阀按不同的方式工作但
9、实现同一目标。因而三种阀的典型应用如下:四、应用要点四、应用要点22第22页,共99页,编辑于2022年,星期日1、喷嘴式阀:、喷嘴式阀:1)、用于泵补偿器控制或主级溢流阀上需要软加载和软卸载特征的场合它是三种阀中最简单而且成本最低的,这种阀可用于比较简单的场合,其中需要电子设定压力,但很高的精度等级和很小的滞环并不特别重要。一般,这可能是泵补偿器控制或主级溢流阀上需要软加载和软卸载特征的场合,如图4-5所示。23第23页,共99页,编辑于2022年,星期日24第24页,共99页,编辑于2022年,星期日2)、用于蓄能器加载/卸载一种专用放大器板可用于蓄能器加载/卸载用途。该电路板与一个两级比
10、例溢流阀及压力传感器合用,如图4-6中所示;25第25页,共99页,编辑于2022年,星期日26第26页,共99页,编辑于2022年,星期日在电路板上为最高压力、压差、斜坡升和斜坡降设置电位器调整;当用途需要可变的最高设定压力时,也可以使用一个外部指令信号(例如来自微处理器);设置电磁铁输出电流和蓄能器压力(压力传感器信号)的监测点;如果使用辅助电路板还可以通过监测蓄能器放液期间的压力下降速度来检查蓄能器充气压力(即油液压力迅速下降到零的那一点)。27第27页,共99页,编辑于2022年,星期日3)、用于闭环压力控制喷嘴式阀还适用于闭环压力控制场合,其中由压力传感器来提供压力反馈信号,如图4-
11、7。用闭环配置控制系统压力时,用这种较简单的阀可以实现很高的精度等级和重复性。28第28页,共99页,编辑于2022年,星期日29第29页,共99页,编辑于2022年,星期日2、反馈式阀:、反馈式阀:反馈式溢流阀通常用于开环压力控制场合,其中所需性能等级高于用较简单的阀所能提供者。例如:例如:如图4-8所示,其中该阀用来控制改变上推行程压机压力的减压阀。30第30页,共99页,编辑于2022年,星期日31第31页,共99页,编辑于2022年,星期日3、平板式阀:、平板式阀:平板式阀也是用于小滞环和良好的线性度具有头等重要性的场合并用于闭环压力场合。机载电子装置还使该阀特别适合于由微处理器来控制
12、,如图4-9所示。32第32页,共99页,编辑于2022年,星期日 在本例子中,微处理器中产生的输入信号从数字信号转换成模拟信号然后直接送至阀,即不需要中间放大器。33第33页,共99页,编辑于2022年,星期日4-2 4-2 比例流量控制阀比例流量控制阀传统流量控制阀已经以简单的形式使用多年了。基本上是由靠小电动机和齿轮箱来调整的标准手动阀组成。然而这种配置的主要缺点是:尺寸较大;成本高;响应时间慢,该时间通常从最小流量至最大流量为几秒。因而后来的阀使用比例电磁铁来改变阀的设定值。34第34页,共99页,编辑于2022年,星期日比例流量控制阀的作用 比例流量控制阀提供执行器速度、加速度和减速
13、的电子控制。35第35页,共99页,编辑于2022年,星期日电液比例流量控制阀的分类1、直动式和先导式插装阀和普通(板式安、直动式和先导式插装阀和普通(板式安装)阀装)阀1)、普通(板式安装)阀比例节流阀:比例节流阀:分为直接作用式(简称单级比例节流阀)和先导控制式。36第36页,共99页,编辑于2022年,星期日比例流量阀(比例调速阀):比例流量阀(比例调速阀):分为二通型和三通型。37第37页,共99页,编辑于2022年,星期日2)、直动式和先导式插装阀此阀在高压大流量的液压系统中应用很广。由于插装元件已标准化,将几个插装式元件组合一下便可组成复合阀。和普通液压阀比较,具有如下优点:通流能
14、力大,特别适用于大流量的场合;阀芯动作灵敏;结构简单,易于实现标准化。2、带或不带阀芯位置反馈、带或不带阀芯位置反馈插装阀插装阀38第38页,共99页,编辑于2022年,星期日一、直动式插装节流阀一、直动式插装节流阀图4-10表示直动式插装比例节流阀。39第39页,共99页,编辑于2022年,星期日1、直动式插装节流阀的工作原理、直动式插装节流阀的工作原理1)、结构特点:对于插装阀,油路块起阀体的作用,阀装进块体中适当机加工的腔孔;比例电磁铁确定阀芯在阀套中的位置,打开和关闭流动通道。2)、工作原理:借助于钻孔使阀芯液压平衡,该钻孔把阀芯的A油口面积与阀芯顶部的环形面积连通;40第40页,共9
15、9页,编辑于2022年,星期日一个弹簧把阀芯偏置于关闭位置并从而打开阀,电磁铁仅需要克服弹簧力而不是作用在阀芯上的全部压力;弹簧腔及电磁铁铁心套管经油口Y向油箱泄油;阀芯位置传感器(LVDT)装在电磁铁顶部以给出与阀的开口成比例的电子反馈信号。这样一来,以闭环配置来控制阀,因而输入信号打开阀芯,直到反馈信号与输入相等为止。41第41页,共99页,编辑于2022年,星期日2、直动式插装节流阀流量的确定、直动式插装节流阀流量的确定通过阀的流量取决于开口量(输入信号)和油口间的压差;对于给定的输入信号,流量近似与压差的平方根成比例;最大流量和阀上压差受作用在阀芯上的液动力的限制;因而在阀上产生很大流
16、量或压差的场合,应该用公布的数据核对阀的适应性。42第42页,共99页,编辑于2022年,星期日二、先导式插装节流阀二、先导式插装节流阀 对于较大的流量,使用先导式节流阀,如图4-11所示。职能符号:职能符号:43第43页,共99页,编辑于2022年,星期日44第44页,共99页,编辑于2022年,星期日1、先导式插装节流阀工作原理、先导式插装节流阀工作原理1)、结构特点比例电磁铁直接作用在一个弹簧偏置的先导阀芯上,该先导阀芯又控制主阀芯的位置;该阀仍以闭环方式来控制,带有连接于主阀芯的反馈位置传感器;一个先导供油压力经节流孔取自阀的进油口(A)。45第45页,共99页,编辑于2022年,星期
17、日2)、工作原理当零信号加于电磁铁时,弹簧把先导阀芯推到最上位置,该位置把先导(A油口)压力直接通到主阀芯上腔;由于主阀芯上部和下部压力相同,它的偏置弹簧把它推到完全关闭位置;当一个信号加于电磁铁时,先导阀芯向下运动;这部分地打开先导压力至油箱的放油通路,从而降低主阀芯上部的压力;46第46页,共99页,编辑于2022年,星期日主阀芯上部的降低了的压力使该阀芯提升,从而打开通过阀的主流动通;阀芯继续提升直到来自位置传感器的反馈信号与输入信号相等,这时阀在由输入信号决定的开度下达到稳态位置。2、先导式插装节流阀的进一步应用、先导式插装节流阀的进一步应用 该阀也可以用于双向流动场合即控制A A至B
18、 B或B B至A A的流量。在这种情况下,从A A油口和B B油口各取出一个先导信号并经一个梭阀连到先导级,如图4-124-12所示。47第47页,共99页,编辑于2022年,星期日3、先导式插装节流阀流量的确定、先导式插装节流阀流量的确定与直动式插装节流阀一样,通过阀的流量将取决于阀开口及开口上的压差。48第48页,共99页,编辑于2022年,星期日三、压力补偿三、压力补偿上述讨论的两种阀是比例节流阀,就是说对于给定的输入信号,通过阀的流量将随着阀上压差而变化。为了实现压力补偿(即让流量与负载或系统压力无关),必须把某种形式的恒压器与节流阀合用。图4-134-13表示可以这样做的一种方法。4
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