機(jī)械設(shè)計(jì)中的液電系統(tǒng)第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械設(shè)計(jì)中的液電系統(tǒng)

在一個(gè)密閉的系統(tǒng)里，把原動(dòng)力機(jī)的機(jī)械能（90-95%）主要轉(zhuǎn)化成液體的壓力勢(shì)能傳遞出去，在執(zhí)行元件上，再把壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能輸出，推動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式稱為液壓傳動(dòng)。1.1概述：一部完整的機(jī)械由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分、控制部分和工作機(jī)構(gòu)等組成。傳動(dòng)部分是中間環(huán)節(jié)，它的作用是把原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等）的輸出功率傳輸給工作機(jī)構(gòu)。第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械設(shè)計(jì)中的液電系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中的液電發(fā)展及現(xiàn)狀：1.液壓技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀2.氣－液－電系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀

第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

1.2液壓系統(tǒng)的組成

不論復(fù)雜或簡(jiǎn)單，一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)主要由4個(gè)部分組成。

1.液壓泵：它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橛鸵旱膲毫δ埽眠@壓力油推動(dòng)整個(gè)液壓系統(tǒng)工作。

2.控制調(diào)節(jié)裝置：如方向操縱閥、壓力閥、節(jié)流閥等，通過她們來調(diào)節(jié)液流的壓力、方向和流量，以滿足作業(yè)的各種要求和維持系統(tǒng)正常工作。

3.液壓執(zhí)行器：液壓執(zhí)行器又叫液壓機(jī)，包括液壓缸和液壓馬達(dá)，通過它又使液體的壓力能轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械能。

4.輔助裝置：油箱、濾油器、壓力表、加熱器、冷卻器、油管、密封元件及其接頭等

第一章液壓基本知識(shí)回顧第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第一章液壓基本知識(shí)回顧

1.3液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)一）液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：

1.在尺寸小、重量輕的前提下可輸出大的功率液壓元件的壓力強(qiáng)度比電機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大的多，油泵、馬達(dá)的工作壓力一般在2.5-32兆帕之間，而電機(jī)由于受飽和磁通量的限制，其磁場(chǎng)作用強(qiáng)度相當(dāng)于壓力強(qiáng)度0.4-0.6兆帕。油馬達(dá)與電機(jī)同功率比較，尺寸12%，重量10-20%。因此，液壓傳動(dòng)容易獲得很大的力和力矩，應(yīng)用如萬噸水壓機(jī)；飛機(jī)主梁、汽車外殼的壓制等，齒輪與齒條作不到。

2.動(dòng)作快，可以快速啟動(dòng)和快速換向。因慣性小，不需要復(fù)雜的離合器，單向閥們就可實(shí)現(xiàn)帶載離合。

3.能在較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。機(jī)械也可以，但受限制，一般為2-4；液壓不受功率的限制，速比可達(dá)2000；電傳動(dòng)無機(jī)變速重量很大，行走不能實(shí)現(xiàn)。

第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第一章液壓基本知識(shí)回顧4.液壓傳動(dòng)的機(jī)器運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在低速下也能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。而電機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)則不穩(wěn)定；和機(jī)械傳動(dòng)相比，齒輪、齒條加工再好也有沖擊。因此在機(jī)床上大量應(yīng)用，如磨床（加工精度要求高）

5.簡(jiǎn)化機(jī)器結(jié)構(gòu)，易于完成各種復(fù)雜動(dòng)作。管子等工作件可隨意放置，如拖拉機(jī)變速箱等相當(dāng)復(fù)雜，挖掘機(jī)只能用液壓。

6.體積小重量輕，油馬達(dá)的外形尺寸約為同功率電機(jī)的12%，重量為10-20%。

7.操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。機(jī)械傳動(dòng)有，但受局限（老式標(biāo)準(zhǔn)件加工的機(jī)床），液+電，工廠自動(dòng)化70%是液壓。

8.易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)；因油液為工作介質(zhì)，運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑。第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第一章液壓基本知識(shí)回顧1.4液壓控制閥1.溢流閥第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第一章液壓基本知識(shí)回顧2.減壓閥第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第一章液壓基本知識(shí)回顧3.順序閥作用：按壓力程序通斷油路，使兩個(gè)以上的執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第一章液壓基本知識(shí)回顧第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第一章液壓基本知識(shí)回顧第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第一章液壓基本知識(shí)回顧二）液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：

1.液體易泄漏，而且管道阻力損耗大（包括回油），降低了運(yùn)動(dòng)速度和效率。一般效率為80-90%，比一般機(jī)械傳動(dòng)的效率為低?？蒲兄鞴シ较?。2.可靠性差。對(duì)于油液的污染較敏感，（加工件有鐵，磨損，帶進(jìn)雜物、氧化堵塞工作偶件間隙）。故障70%與油污染有關(guān)。工作時(shí)受溫度的影響較大，使運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定。3.安全性差且成本高。著火和加工精度高、密封要求好。4.實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)較為困難。速度對(duì)油溫較敏感，一般變低。因油變稀易泄露。5.液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源。6.液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找到原因。液壓傳動(dòng)常與其他傳動(dòng)聯(lián)合使用，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)成性能完善的電液、機(jī)液、氣液傳動(dòng)系統(tǒng)。第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥

用計(jì)算機(jī)對(duì)液壓或氣壓系統(tǒng)進(jìn)行控制是技術(shù)發(fā)展的必然趨向。但電液比例閥或伺服閥能接收的信號(hào)是連續(xù)變化的電壓或電流，而計(jì)算機(jī)的指令是“開”或“關(guān)”的數(shù)字信息，要用計(jì)算機(jī)控制必須進(jìn)行數(shù)／模轉(zhuǎn)換，其結(jié)果是使設(shè)備復(fù)雜，成本提高，可靠性降低。在這種技術(shù)要求下，20世紀(jì)80年代初期出現(xiàn)了電液數(shù)字控制閥。第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥

用數(shù)字信息直接控制的閥稱為電液數(shù)字控制閥，簡(jiǎn)稱數(shù)字閥。它可直接與計(jì)算機(jī)接口，不需要要數(shù)／模轉(zhuǎn)換板。數(shù)字閥與電液伺服閥、電液比例閥相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好、價(jià)廉，抗污染能力強(qiáng)，重復(fù)性好，工作穩(wěn)定可靠，功耗小。接受計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的方法有多種，目前常用的有增量控制法和脈寬調(diào)制法，相應(yīng)地?cái)?shù)字閥也分增量式數(shù)字閥和脈寬調(diào)制式數(shù)字閥兩類。當(dāng)今技術(shù)較成熟的是增量式數(shù)字閥，即用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓閥。已有數(shù)字流量閥、數(shù)字壓力閥和數(shù)字方向流量閥等系列產(chǎn)品。第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥2.1數(shù)字閥的結(jié)構(gòu)1．增量式數(shù)字閥

增量式數(shù)字閥由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)工作，步進(jìn)電機(jī)直接用數(shù)字量控制，其轉(zhuǎn)角與輸入的數(shù)字式信號(hào)脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速隨輸人的脈沖頻率的不同而變化。由于步進(jìn)電機(jī)是以增量控制的方式進(jìn)行工作的，故此閥稱為增量式數(shù)字閥。

增量式數(shù)字閥按其用途不同，有流量閥、壓力閥和方向流量閥之分。第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥圖2.1直控式數(shù)字節(jié)流閥1一閥套；2一連桿；3一位移傳感器；4一步進(jìn)電機(jī)；5一滾珠絲桿；6一節(jié)流閥心；7、8一左、右節(jié)流口第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥

由于液流從軸向流入，且流出閥心時(shí)與軸線垂直，所以閥在開啟時(shí)的液動(dòng)力可以將向右作用的液壓力部分抵消掉。閥從節(jié)流閥心、閥套1和連桿2的相對(duì)熱膨脹中獲得溫度補(bǔ)償。

圖2.2所示為先導(dǎo)式數(shù)字方向流量閥的圖形符號(hào)，其結(jié)構(gòu)與電液換向閥類似，只是以步進(jìn)電機(jī)取代了電磁先導(dǎo)閥中的電磁鐵，通過控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和角位移的大小，不僅可以改變閥的液流方向，還可以控制各油口的輸出流量。將普通壓力閥的手動(dòng)機(jī)構(gòu)改用步進(jìn)電機(jī)控制，即可構(gòu)成數(shù)字壓力閥。第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥圖2.2先導(dǎo)式數(shù)字方向流量閥的圖形符號(hào)第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥

2．脈寬調(diào)制式數(shù)字閥

脈寬調(diào)制式數(shù)字閥可以直接用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，控制閥的開和關(guān)以及開和關(guān)的時(shí)間間隔(即脈寬)，就可控制液流的方向、流量和壓力。這種閥的閥心多為錐閥、球閥或噴嘴擋板閥，可快速切換，且只有開和關(guān)兩個(gè)位置，故又稱快速開關(guān)型數(shù)字閥。

圖2.3所示為兩位兩通錐閥式開關(guān)型數(shù)字閥。當(dāng)電磁鐵3不通電時(shí)銜鐵2在右端彈簧（圖中未畫出）的作用下使錐閥關(guān)閉；當(dāng)電磁鐵3有脈沖信號(hào)通過時(shí)，電磁吸力使銜鐵帶動(dòng)作斷電的錐閥開啟。

第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥圖3.3二位二通電磁錐閥式快速開關(guān)型數(shù)字閥1－錐閥；2－銜鐵；3－電磁鐵第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥1.2數(shù)字閥的應(yīng)用圖1.4所示為增量式數(shù)字閥的應(yīng)用原理。計(jì)算機(jī)發(fā)出需要的脈沖序列，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電源放大后使步進(jìn)電機(jī)工作，每個(gè)脈沖使步進(jìn)電機(jī)沿給定方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的步距角，再通過凸輪或螺紋等機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成位移量，帶動(dòng)閥心移動(dòng)一定的距離。因此，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)原有的位置和實(shí)際走的步數(shù)，可使數(shù)字閥得到相應(yīng)的開度。第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥圖3.4增量式數(shù)字閥在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥

圖1.5所示為脈寬調(diào)制式數(shù)字閥的使用原理。計(jì)算機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)，經(jīng)脈寬調(diào)制放大器放大后進(jìn)人快速開關(guān)數(shù)字閥中的電磁鐵，通過控制開關(guān)閥開啟時(shí)間的長(zhǎng)短來控制流量，在需要作兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中要有兩個(gè)快速開關(guān)數(shù)字閥分別控制不同方向的運(yùn)動(dòng)。圖2.5脈寬調(diào)制式數(shù)字閥在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

電液比例控制閥簡(jiǎn)稱比例閥（講開關(guān)式電液控制閥）。前述各種閥類大都是手動(dòng)調(diào)節(jié)和開關(guān)式控制。開關(guān)控制閥的輸出參數(shù)，在閥處于工作狀態(tài)下是不可調(diào)節(jié)的。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，許多液壓傳動(dòng)系統(tǒng)要求流量和壓力能連續(xù)地或按比例地隨輸入信號(hào)的變化而變化。已有的液壓伺服系統(tǒng)雖能滿足要求，而且精度很高，但系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，對(duì)污染敏感，維修困難，因而不宜普遍使用。第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液數(shù)字控制閥

20世紀(jì)60年代末出現(xiàn)的電液比例閥較好地解決了這種需求。比例閥是一種輸出量與輸入信號(hào)(電壓或電流)成比例的液壓閥或氣壓閥，它可按給定的輸入信號(hào)連續(xù)地按比例地控制流體的方向、壓力和流量?，F(xiàn)在的比例閥，一類是由電液伺服閥簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低精度發(fā)展起來的；另一類是用比例電磁鐵取代普通液壓閥的手調(diào)裝置或電磁鐵發(fā)展起來的。這里介紹的均指后者，它是當(dāng)今比例閥的主流，與普通控制閥可以互換。按其輸出信號(hào)和用途的不同，它也可以分為比例壓力閥、比例流量閥和比例方向閥三大類。近年來又出現(xiàn)了功能復(fù)合化的趨勢(shì)，即比例閥之間或比例閥與其它元件之間的復(fù)合。例如，比例閥與變量泵組成的比例復(fù)合泵能按比例地輸出流量；比例方向閥與液壓缸組成的比例復(fù)合缸能實(shí)現(xiàn)位移或速度的比例控制。（講伺服變量泵）第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二章電液數(shù)字控制閥

比例電磁鐵的外形與普通電磁鐵相似，但功能卻不同，比例電磁鐵的吸力與通過其線圈的電流強(qiáng)度成正比。輸入信號(hào)在通入比例電磁鐵前，要先經(jīng)放大電路處理和放大。放大電路多制成插接式裝置與比例閥配套供應(yīng)。（講插接閥）下面介紹三類比例閥的工作原理。第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

2.1電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器是比例閥的控制部分，目前常用的形式有比例電磁鐵、動(dòng)圈式力馬達(dá)、力矩馬達(dá)、伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)等五種。1．比例電磁鐵比例電磁鐵是一種直流電磁鐵，但和普通電磁閥用的電磁鐵不同，它要求吸力(或位移)與輸入電流成比例，并在銜鐵的全部工作位置上，磁路中保持一定的氣隙。按其輸出位移的形式分有單向移動(dòng)式和雙向移動(dòng)式兩種。圖3.1a所示為單向移動(dòng)式比例電磁鐵。線圈2通電后形成的磁路經(jīng)殼體5、導(dǎo)向套12的右段、銜鐵10后，分成兩路：一路由導(dǎo)向套左段的錐端到軛鐵1而產(chǎn)生斜面吸力；另一路直接由銜鐵的左段端面到軛鐵而產(chǎn)生表面吸力。其合力即為比例電磁鐵的輸出力(吸力)，其特性如圖3.1b所示。第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥圖3.1單向移動(dòng)式比例電磁鐵1一軛鐵；2一線圈；3一限位環(huán)；4一隔磁環(huán)；5一殼體；6一內(nèi)蓋；7一蓋；8一調(diào)節(jié)螺釘；9一彈簧；10一銜鐵；11一(隔磁)支承環(huán)；12一導(dǎo)向套第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

在圖2.1b中，特性曲線分為三段，在氣隙很小的區(qū)段上，吸力雖大，但隨位置改變而急劇變化；而在氣隙較大的區(qū)段上，吸力明顯下降；吸力隨位置變化較小的區(qū)段是比例電磁鐵的工作區(qū)段。由于在此區(qū)段內(nèi)具有基本水平的位移—力特性，所以改變線圈中的電流，即可在銜鐵上得到與其成比例的吸力。如在銜鐵右側(cè)加一彈簧9，便可得到與電流成正比的位移。第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

圖3.2所示為雙向移動(dòng)式比例電磁鐵。它由兩個(gè)單向直流比例電磁鐵相對(duì)組合而成。在殼體內(nèi)對(duì)稱地安放著兩對(duì)線圈：一對(duì)為勵(lì)磁線圈，它們極性相反互相串聯(lián)或并聯(lián)，由一恒流電源供給恒定的勵(lì)磁電流，在磁路內(nèi)形成初始磁通；另一對(duì)為控制線圈，它們極性相同互相串聯(lián)。僅有勵(lì)磁電流時(shí)，左右兩端的電磁吸力大小相等，方向相反，銜鐵處于平衡狀態(tài)，輸出力為零。當(dāng)有控制電流通過時(shí)，兩控制線圈分別在左右兩半環(huán)形磁路內(nèi)產(chǎn)生極性相同、大小相等的控制磁通，它們與原有初始磁通疊加，在左右工作氣隙內(nèi)產(chǎn)生差動(dòng)效應(yīng)，形成了與控制電流方向和大小相對(duì)應(yīng)的輸出力。由于采用了初始磁通，避開了鐵磁材料磁化曲線起始段的影響，它不僅具有良好的位移—力水平特性，而且無零位死區(qū)，線性好，滯環(huán)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快。第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥圖3.2雙向移動(dòng)式比例電磁鐵1一殼體；2一線圈(左、右)；3一導(dǎo)向套；4一隔磁環(huán)；5一軛鐵；6一推桿第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥2．動(dòng)圈式力馬達(dá)

圖3.3所示為動(dòng)圈式力馬達(dá)。它也是一種移動(dòng)式電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器。運(yùn)動(dòng)件是線圈。當(dāng)可動(dòng)控制線圈4中通入控制電流時(shí)，線圈在磁場(chǎng)中受力而移動(dòng)。此力的方向由電流方向及固定磁通方向按左手定則來確定。力的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度及電流大小成正比。動(dòng)圈式力馬達(dá)的線性行程范圍大(±2～4mm)，滯環(huán)小，可動(dòng)件質(zhì)量小，工作頻率較寬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但如采用濕式方案，動(dòng)圈受油的阻尼較大，影響頻寬，因此適合作為氣壓比例元件。第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥圖3.3動(dòng)圈式力馬達(dá)1－永久磁鐵；2一內(nèi)導(dǎo)磁體；3一外導(dǎo)磁體；4一可動(dòng)控制線圈；5一線圈骨架；6一對(duì)中彈簧；7一滑閥閥心第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

3．力矩馬達(dá)

圖3.4所示為動(dòng)圈式永磁力矩馬達(dá)。它由上下兩塊導(dǎo)磁體3，左右兩塊永久磁鐵，帶扭軸(彈簧管)的銜鐵4及套在銜鐵上的兩個(gè)控制線圈組成。銜鐵懸掛在扭軸上，它可以繞扭軸在a、b、c和d四個(gè)氣隙中擺動(dòng)。當(dāng)線圈控制電流為零時(shí)，四個(gè)氣隙中均有永久磁鐵所產(chǎn)生的固定磁場(chǎng)的磁通，因此作用在銜鐵上的吸力相等，銜鐵處于中位平衡狀態(tài)。通入控制電流后，所產(chǎn)生的控制磁通與固定磁通疊加，兩個(gè)氣隙中的磁通增大，在另兩個(gè)氣隙中的磁通減小，因此作用在銜鐵上吸力失去平衡，產(chǎn)生力矩而使銜鐵偏轉(zhuǎn)。當(dāng)作用在銜鐵上的電磁力矩與扭軸的彈性變形力矩及外負(fù)載力矩平衡時(shí)，銜鐵在某一扭軸位置上處于平衡狀態(tài)。第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

力矩馬達(dá)輸出力矩較小，適合控制噴嘴擋板類的先導(dǎo)級(jí)閥。其自振頻率高，功率重量比大，抗加速度零漂性能好，但工作行程很小(小于0．2mm)，制造精度要求高，抗干擾能力差一些。圖3.4力矩馬達(dá)1—彈簧管；2一永久磁鐵；3一導(dǎo)磁體；4一銜鐵第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

4．伺服電機(jī)伺服電機(jī)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器。其輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比，并能實(shí)現(xiàn)正反向速度控制。它屬于功率很小的微特電機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓的傳遞函數(shù)可近似視為一階延遲環(huán)節(jié)，機(jī)電時(shí)間常數(shù)一般在十幾毫秒到幾十毫秒之間，某些低慣量的直流伺服電機(jī)僅為幾毫秒到二十幾毫秒。伺服電機(jī)具有起啟轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，控制方便等優(yōu)點(diǎn)。第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

5．步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)是一種數(shù)字式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器，它可將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移。每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)就轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角，其轉(zhuǎn)角與輸入的數(shù)字式信號(hào)脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速隨輸入的脈沖頻率而變化。當(dāng)輸入反向脈沖時(shí)，步進(jìn)電機(jī)將反向旋轉(zhuǎn)。由于它直接用數(shù)字量控制，不需經(jīng)過數(shù)／模轉(zhuǎn)換，就能與計(jì)算機(jī)聯(lián)用，控制方便，調(diào)速范圍寬，位置精度較高，工作時(shí)步數(shù)不易受電壓波動(dòng)和負(fù)載影響。步進(jìn)電機(jī)需要專門的驅(qū)動(dòng)電源，一般包括變頻信號(hào)源、脈沖分配器和功率放大器。第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥3．2比例閥的結(jié)構(gòu)在普通液壓閥上用電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器取代原有的控制部分，即成為比例閥。1.比例壓力閥

液壓比例壓力閥按用途不同，有比例溢流閥、比例減壓閥、比例順序閥之分。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分有直動(dòng)式和先導(dǎo)式比例壓力閥。圖3.5所示為直動(dòng)式比例溢流閥結(jié)構(gòu)圖。比例電磁鐵1通電后產(chǎn)生吸力，經(jīng)推桿2和傳力彈簧3作用在錐閥上，當(dāng)錐閥底面的液壓力大于電磁吸力時(shí)，錐閥被頂開而溢流，連續(xù)地改變控制電流的大小，即可連續(xù)地按比例地控制錐閥的開啟壓力。第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥圖3.5直動(dòng)錐式比例溢流閥1一比例電磁鐵；2一推桿；3一傳力彈簧第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

圖3.6所示為先導(dǎo)式比例溢流閥結(jié)構(gòu)圖。其下部主閥與普通溢流閥相同。上部為先導(dǎo)壓力閥。該閥還附有一個(gè)手動(dòng)調(diào)整的先導(dǎo)閥9，用于限制比例溢流閥的最高壓力，以避免因電子儀器發(fā)生故障使得控制電流過大，壓力超過系統(tǒng)允許最大壓力的可能性。第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥圖3.6先導(dǎo)錐閥式比例溢流閥1—閥座；2一先導(dǎo)錐閥；3一軛鐵；4一銜鐵；5一彈簧；6一推桿；7一線圈；8一彈簧；9一先導(dǎo)閥第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥如將比例先導(dǎo)壓力閥的回油及先導(dǎo)閥9的回油都與主閥回油分開，則可作比例順序閥使用。圖3.7所示為先導(dǎo)式比例減壓閥。動(dòng)圈式力馬達(dá)推桿端部起擋板作用，擋板的位移與的控制電流成比例，從而改變噴嘴擋板之間的可變液阻，控制了噴嘴前的先導(dǎo)壓力。第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥圖3.7先導(dǎo)噴嘴擋板式比例減壓閥1一銜鐵；2一線圈；3一推桿(擋板)；4一鈹青銅片；5一噴嘴；6一精濾油器；7一主閥第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

2．比例流量閥比例流量閥是通過控制比例電磁鐵線圈中的電流來改變閥心的開度(有效斷面積)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出流量的連續(xù)成比例控制。其外觀和結(jié)構(gòu)與壓力型相似。所不同的是壓力型的閥心具有調(diào)壓特性，靠先導(dǎo)壓力與比例電磁力相平衡，來調(diào)節(jié)先導(dǎo)壓力的大小；而流量型的閥心具有節(jié)流特性，靠彈簧力與比例電磁力相平衡，來調(diào)節(jié)流量的大小和流通方向。按通道數(shù)的不同，比例流量閥又有二通和三通之分。比例流量閥主要應(yīng)用于缸或馬達(dá)的位置或速度控制。第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

比例流量閥有比例節(jié)流閥和比例調(diào)速閥兩大類。它們由電—機(jī)械比例轉(zhuǎn)換器與流量閥組合而成。比例節(jié)流閥是在普通節(jié)流閥的基礎(chǔ)上，利用電—機(jī)械比例轉(zhuǎn)換器對(duì)節(jié)流閥口進(jìn)行控制而組成比例節(jié)流閥。比例調(diào)速閥如圖3.8所示。比例電磁鐵1的輸出力作用在節(jié)流閥心2上，與彈簧力、液動(dòng)力、摩擦力相平衡，一定的控制電流對(duì)應(yīng)一定的節(jié)流開度。通過改變輸入電流的大小，即可改變通過凋速閥的流量。第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥圖3.8比例調(diào)速閥1一比例電磁鐵；2一節(jié)流閥心；3一定差減壓閥；4一彈簧3．比例方向控制閥第46頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第三章電液比例控制閥

3．比例方向控制閥

把插裝方向閥中的電磁鐵換成比例電磁鐵即構(gòu)成比例方向控制閥。比例方向控制閥不僅用來改變液流方向，還可以控制流量的大小。它和普