比例电磁铁学习.pptx

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1、第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动图图4-904-90 比例电磁铁结构与特性a）结构图 b）特性曲线吸合区 工作行程区 空行程区比例电磁铁比例电磁铁是在传统湿式直流阀湿式直流阀用开关电磁铁基础上发展起来。目前所应用的大多数比例电磁铁具有图图4-90a4-90a所示的盆式结构盆式结构。第1页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动图图4-914-91 带位移反馈比例电磁铁由于磁路结构的特点，使之具有如图图4-90b4-90b所示的几乎水平的电磁力电磁力-行程特性行程特性，这有助于阀的稳定性稳定性。图图4-904-90所示的电磁铁的输出是电磁推力，故称为力输出型力输出型，还

2、有一种带位移反馈的位置输出型位置输出型比例电磁铁，见图图4-914-91。后者由于有衔铁位移的电反馈闭环，因此当输入控制电信号一定时，不管与负载相匹配的比例电磁铁输出电磁力如何变化，其输出位移仍保持不变。所以它能抑制摩擦力等扰动影响，使之具有极为优良的稳态控制精度稳态控制精度和抗干扰抗干扰特性特性。第2页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动 比例压力阀比例压力阀 1.直动式比例压力阀 用比例电磁铁比例电磁铁取代压力阀的手调弹簧力控制机构手调弹簧力控制机构便可得到比例压力阀比例压力阀，如图图4-924-92所示。图图4-92a4-92a所示的比例压力阀采用普通力输出型比例电普通

3、力输出型比例电磁铁磁铁1 1，其衔铁可直接作用于锥阀锥阀4 4。图图4-924-92 直动式比例压力阀a）普通比例电磁铁控制 b）带位移反馈比例电磁铁控制1比例电磁铁 2推杆 3弹簧 4锥阀图图4-92b4-92b所示的则为位移反位移反馈型比例电磁铁馈型比例电磁铁，必须借助弹簧转换为力后才能作用于锥阀4进行压力控制。后者由于有位移反馈闭环位移反馈闭环控制控制，可抑制电磁铁内的摩擦等扰动，因而控制精度显著高于前者，当然复杂性和价格也随之增加。这两种比例压力阀：可用作小流量时的直动式直动式溢流阀溢流阀，也可取代先导式溢流阀先导式溢流阀和先导式减压阀先导式减压阀中的先导阀，组成先导式比例溢流阀先导式

4、比例溢流阀和先导式比例减压阀先导式比例减压阀。第3页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动2.先导式比例压力阀图图4-934-93为两个应用输出压力直接检测反馈和在先导级与主级 级间动压反馈级间动压反馈的比例压力阀比例压力阀。两种阀的先导阀心先导阀心4 4均为有直径差的二级同心滑阀二级同心滑阀，大、小端面积差与压力压力反馈推杆反馈推杆5 5面积相等，稳态时动态阻动态阻尼液阻尼液阻R R3 3两侧液压力相等，先导阀心大端受压面积（大端面积减去反馈推杆面积）和小端受压面积相等，因而先导阀心两端静压静压平衡平衡。图图4-934-93 先导式比例压力阀a）溢流阀 b）减压阀1比例电磁铁

5、 2主阀心 3固定节流孔 4先导阀心 5压力反馈推杆 6固定节流孔传统先导式压力传统先导式压力阀阀的先导阀控制的是主阀上腔压力，先导阀输入的弹簧力和主阀上腔压力相平衡，因而流量变化引起主阀液动力的变化以及减压阀进口压力pB变化时会产生调压偏调压偏差差。而图图4-934-93所示的先导压力阀先导压力阀，若忽略先导阀液动力、阀心质量和摩擦力等影响，其输入电磁力主要与输出压力pA作用在反馈推杆上的力相平衡，因而形成反馈闭反馈闭环控制环控制，当流量和减压阀的进口压力变化时控制输出压力pA均能保持恒定。第4页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动 比例流量阀比例流量阀 比例流量阀包括：比

6、例节流阀比例调速阀比例旁通型调速阀等。也有直动式和先导式之分。本节仅介绍比例调速阀。第5页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动图图4-944-94传统型比例调速阀a)结构 b)图形符号 c)等流量特性1阀体 2比例电磁铁 3节流阀心 4定差减压阀心 5动态阻尼液阻图图4-94a4-94a为传统型比例调速阀传统型比例调速阀结构，由位置输出型比例电磁铁位置输出型比例电磁铁2 2驱动节流节流阀心阀心3 3产生位移，节流阀心上的圆孔与阀套沉割槽构成节流阀口节流阀口（常闭）；定差减压阀心定差减压阀心4 4上的沉割槽与阀套上的圆孔构成定差减压阀口定差减压阀口（常开），定差减压阀心底端面经

7、动态阻尼液阻动态阻尼液阻5 5与阀进口A相通，B为阀的出口。其等流量特性曲线等流量特性曲线如图图4-94c4-94c所示。1.传统型比例调速阀第6页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动.内含流量-力反馈的比例流量阀 图图4-95a4-95a为内含流量内含流量-力反馈的比力反馈的比例流量阀例流量阀。其工作原理工作原理是：阀的A口与泵及溢流阀组成的恒压油源相连接，B口则与执行元件连接。当比例比例电磁铁电磁铁1 1中无电流，先导阀先导阀2 2节流口a、流量传感器流量传感器3 3阀口、主调节主调节器器4 4节流阀口均关闭。当比例电磁铁通电时，先导阀阀口a开启，先导控制油从A口经液阻R

8、1、R2、先导阀口a进入流量传感器底面，克服弹簧弹簧6 6和和5 5的力使流量传感器开启。图图4-954-95 内含流量-力反馈的比例流量阀a)结构 b)等流量特性1比例电磁铁 2先导阀 3流量传感器 4主调节器 5、6、7复位弹簧当R1中有先导流量通过时，产生的压降使主调节器开启，主流量经过主调节器和流量传感后流向B口。由于流量传感器特殊设计的阀口的补偿作用，使通过其阀的流量与位移成线性关系。流量传感器位移z经反馈弹簧5作用于先导阀，形成流量流量位移位移力反力反馈馈的闭环控制。若忽略先导阀液动力、摩擦力和质量等影响，稳态时输入电磁力与反馈弹簧5的弹簧力相平衡，即控制电流与流量传感器的位移亦即

9、通过阀的流量成正比。若进口A的压力或B口压力发生变化，由于阀的流量转换为流量传感器阀心位移经反馈弹簧5对先导阀的力反馈闭环控制作用，改变先导阀口大小，而先导阀与R1、R2组成的液阻网络对主调节器节流面积的自动调节作用，使流量保持恒定，即在上述扰动下阀的流量最终与比例电磁铁的电流成正比，改变电流即可改变输出流量大小。图图4-95a4-95a中液阻R3和R4起阀心速度动压反馈作用，用于提高阀的稳定性，对稳态特性无影响。图图4-95b4-95b所示的即为其等流量特性实验曲线等流量特性实验曲线。第7页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动比较图图4-94c4-94c和图图4-95b4-

10、95b两实验曲线可知，在流量较大时，内含流量流量-力反馈力反馈的比例流量阀比例流量阀的等流量特性比传统型比例调速阀有显著提高，这是两者控制原理上的差别所致。第8页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动 比例方向阀比例方向阀 比例方向阀比例方向阀也有直动式直动式和先导式先导式之分，并各有开环开环控制控制和阀心位移反馈闭环控制阀心位移反馈闭环控制两大类。有的比例方向阀比例方向阀还用定差减压阀定差减压阀或定差溢流阀定差溢流阀对其阀口进行压差补偿压差补偿，构成比例方向流量阀比例方向流量阀。第9页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动 比例方向阀比例方向阀 图图4-964

11、-96所示为一先导式开环控制的先导式开环控制的比例方向（节流）阀比例方向（节流）阀，其先导阀及主阀均为四边滑阀四边滑阀。该阀的先导阀为一双向控制的直动式比例减压阀双向控制的直动式比例减压阀，其外供油口为油口为X X，回油口为回油口为Y Y。比例电磁铁未通电时，先导阀心先导阀心4 4在左右两对中弹簧（图中未画出）作用下处于中位，四阀口均关闭。图图4-96 4-96 比例方向（节流）阀1、2比例电磁铁 3先导阀体 4先导阀心 5固定液阻 6反馈活塞 7主阀体 8主阀心 9弹簧座 10主阀对中弹簧当某一比例电磁铁例如A通电时，先导阀心左移，使其两个凸肩的右边的阀口开启，先导压力油从X口经先导阀心的阀

12、口和左固定液左固定液阻阻5 5作用在主阀心主阀心8 8左端面，压缩主阀对中弹簧弹簧1010使主阀心右移，主阀口主阀口P-BP-B及及A-TA-T开启，主阀心的右端面的油则经右固定液阻和先导阀心的阀口进入先导阀回油口回油口Y Y；同时进入先导阀心的压力油，又经阀心的径向孔作用于阀心的轴向孔，而其油压则形成对减压阀控制压力的反馈。第10页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动图图4-96 4-96 比例方向（节流）阀1、2比例电磁铁 3先导阀体 4先导阀心 5固定液阻 6反馈活塞 7主阀体 8主阀心 9弹簧座 10主阀对中弹簧若忽略先导阀先导阀和主阀主阀的液动力、摩擦力、阀心质量和

13、弹簧力等的影响，先导减压阀先导减压阀的控制压力控制压力与电磁力电磁力成正比。进而又与主阀心位移主阀心位移成正比。比例方向阀比例方向阀的工作原理工作原理：通过改变输入比例电磁铁的电流来控制主阀心的位移。图中两固定液阻固定液阻仅起动态阻尼作用，目的是提高阀的稳稳定性定性。第11页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动比例压力流量复合控制阀（比例压力流量复合控制阀（PQPQ阀）阀）PQPQ阀阀是将比例压力阀比例压力阀和比例流量阀比例流量阀复合在一起的控制阀，其结构结构原理原理如图图4-974-97所示。图图4-974-97 比例压力流量复合控制阀结构原理1比例压力先导阀 2比例流量阀

14、 3手调压力先导阀 4比例压力主阀当作流量阀流量阀用时，先给比例压力比例压力先导阀先导阀1 1输入一个恒定的电信号，只要系统工作压力小于其设定压力，压力先导阀总是可靠地关闭着。比例流量阀阀口的恒定压差，由定差溢流阀来保证。这样，调节比例流量阀比例流量阀2 2的输入电信号便可得到与之成正比例的输出流量。当作压力阀压力阀用时，在给比例流量阀比例流量阀2 2输入一个保证它有一定阀口开度的电信号的条件下，改变比例压力先比例压力先导阀导阀的输入电信号，就可按比例地调节系统的工作压力。手调压力先导阀压力先导阀3 3与压力主阀压力主阀4 4一起组成先导式溢流阀先导式溢流阀，作安全阀用，限制系统最高压力。因此

15、，在采用PQ阀的系统中，可不必再设置大流量规格的溢流阀。PQPQ阀在塑料机械控制阀在塑料机械控制系统和试验设备中得系统和试验设备中得到广泛应用。到广泛应用。第12页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动 比例阀比例阀的特点的特点比例阀是介于普通液压阀和电液伺服阀之间的一种控制阀，比例阀结构简单，制造精度要求和价格均比电液伺服阀低，抗污染性好，维护保养方便，虽动态快速性比电液伺服阀低，但在很多领域中已得到广泛的应用。比例阀和电液伺服阀的区别见表4-15。第13页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动表表4-154-15 比例阀和电液伺服阀的比较项项 目目比比 例例

16、 阀阀伺伺 服服 阀阀阀的功能阀的功能压力控制、流量控制、方向控制压力控制、流量控制、方向控制多为四通阀、同时控制方向和流量多为四通阀、同时控制方向和流量电位移转电位移转 换器换器功率较大（约功率较大（约50W）的比例电磁）的比例电磁铁，用来直接驱动阀心或压缩弹铁，用来直接驱动阀心或压缩弹簧簧功率较小（约功率较小（约0.10.3W）的力矩）的力矩马达马达,用来带动喷嘴用来带动喷嘴-挡板或射流管挡板或射流管放大器。其先导级的输出功率约为放大器。其先导级的输出功率约为100W过滤精度过滤精度（ISO 4406）16/1318/14由于是由普通阀发展起来的，没由于是由普通阀发展起来的，没有特殊要求有

17、特殊要求13/915/11为了保护滑阀或喷嘴为了保护滑阀或喷嘴-挡板精密通挡板精密通流截面，要求进口过滤流截面，要求进口过滤线性度线性度在低压降（在低压降（0.8MPa）下工作，）下工作，通过较大流量时，阀体内部的阻通过较大流量时，阀体内部的阻力对线性度有影响（饱和）力对线性度有影响（饱和）在高压降（在高压降（7 MPa）下工作，阀体）下工作，阀体内部的阻力对线性度影响不大内部的阻力对线性度影响不大第14页/共16页第四章第四章 控制元件控制元件液压与气压传动项目项目比例阀比例阀伺服阀伺服阀滞滞 环环约约1%7%约约0.1%1%遮遮 盖盖20%一般精度，可以互换一般精度，可以互换0极高精度，单件配作极高精度，单件配作响应时间响应时间4060ms510ms频率响应频率响应1050Hz100500Hz电子控制电子控制电子控制板与阀一起供应，比电子控制板与阀一起供应，比较简单较简单电子电路针对应用场合专门设计，电子电路针对应用场合专门设计，包括整个闭环电路包括整个闭环电路应用领域应用领域执行元件开环或闭环控制执行元件开环或闭环控制执行元件闭环控制执行元件闭环控制价价 格格约为普通阀的约为普通阀的36倍倍约为普通阀的约为普通阀的10倍以上倍以上第15页/共16页感谢您的观看。第16页/共16页