第6章電液控制技術(shù)及應(yīng)用電液比例控制電液伺服控制電液比例技術(shù)概述比例技術(shù)發(fā)展概況： 第二次世界大戰(zhàn)后期，由于噴氣式飛機速度很高，因此對控制系統(tǒng)的快速性，動態(tài)精度和功率—重量比提出了更高的要求。1940年底，在飛機上首先出現(xiàn)了電液伺服系統(tǒng)，經(jīng)過20余年的發(fā)展，到了60年代，各種結(jié)構(gòu)的電液伺服閥的問世，電液伺服技術(shù)日漸成熟。60年代后期，各類民用工程對電液控制技術(shù)的需求，顯得更加迫切與廣泛。但由于傳統(tǒng)的電液伺服閥對流體介質(zhì)的清潔度要求十分苛刻，制造成本和維護費用高昂，系統(tǒng)能耗也比較大，難以為各工業(yè)用戶所接受。而傳統(tǒng)的電液開關(guān)控制（斷通控制）又不能滿足高質(zhì)量控制系統(tǒng)的要求。電液比例控制技術(shù)，就是要適應(yīng)開發(fā)一種可靠，控制精度和響應(yīng)特性均能滿足工程技術(shù)實際需要的電液控制技術(shù)的要求，從60年代末以來以迅速發(fā)展起來。與此同時，還發(fā)展了工業(yè)伺服控制技術(shù)。比例技術(shù)概述 電液比例技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，既實現(xiàn)了液壓動力傳動，又具有電子控制的靈活性。 帶比例電磁鐵的比例閥、比例泵為電子控制提供了合適的接口，從而生產(chǎn)機械的工作循環(huán)更加靈活，甚至能方便實現(xiàn)可編程控制和傳動。工作過程柔性很大的各類傳動控制系統(tǒng)統(tǒng)一在一起。 電液比例技術(shù)填補了傳統(tǒng)開關(guān)式液壓傳動技術(shù)與電液伺服技術(shù)之間的空缺。 電液比例技術(shù)已經(jīng)和正在使各類通用機械和專用機械有可能成為全新概念的機械 在較短的時間里，電液比例技術(shù)已在液壓傳動及控制技術(shù)領(lǐng)域是贏得了一席之地。在電液比例技術(shù)的發(fā)展過程中，使其受益非淺的與其說是按伺服技術(shù)的模式，還不如說是依開關(guān)式液壓傳動的技術(shù)路線去開拓。全面了解和掌握電子放大器的結(jié)構(gòu)和功能，并不斷地加以開發(fā)，對于電液比例技術(shù)的發(fā)展也作出了貢獻。了解電液比例技術(shù)提供的種種可能性，是今天成功設(shè)計現(xiàn)代液壓傳動工作機械的基礎(chǔ)。因為電液比例技術(shù)已滲透到許多生產(chǎn)機械，滲透到幾乎所有液壓傳動和控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域中，因此這種現(xiàn)代技術(shù)知識的重要性是顯而易見的。比例閥技術(shù)初步比例閥介于常規(guī)開關(guān)閥和閉環(huán)伺服閥之間已成為現(xiàn)今液壓系統(tǒng)的常用組件,液壓工業(yè)從比例閥技術(shù)的發(fā)展而獲益匪淺。看一個例子：比例閥技術(shù)對于液壓系統(tǒng)究竟意味著什么比例閥技術(shù)對于液壓系統(tǒng)究竟意味著什么

上圖說明了信號流程： 輸入電信號為電壓多數(shù)為0至9V由信號放大器成比例地轉(zhuǎn)化為電流即輸出變量如1mV相當于1mA； 比例電磁鐵產(chǎn)生一個與輸入變量成比例的力或位移輸出； 液壓閥以這些輸出變量力或位移作為輸入信號就可成比例地輸出流量或壓力； 這些成比例輸出的流量或壓力輸出對于液壓執(zhí)行機構(gòu)或機器動作單元而言意味著不僅可進行方向控制而且可進行速度和壓力的無級調(diào)控； 同時執(zhí)行機構(gòu)運行的加速或減速也實現(xiàn)了無級可調(diào)如流量在某一時間段內(nèi)的連續(xù)性變化等。液壓-機械傳動焊接自動線的原理圖液壓-機械傳動焊接自動線的運動循環(huán)圖車身裝配焊接線

焊接線對平臺上成組堆放的車身鈑金件進行裝配和焊接生產(chǎn)過程包括若干站別和更多細分工序； 全部升降臺需要同步到達作業(yè)位置即焊鉗工作區(qū)域金屬鈑金備件的傳送在中間減速段進行接近速度不得大于0.15m/s否則鈑金件就會定位不準另一方面升/降運輸階段必須快速行進以達到省時的目的； 這些工藝要求用液壓比例控制均一一得到了實現(xiàn)采用比例控制系統(tǒng)以后顯著降低了最大速度以調(diào)速閥替代原先的加/減速凸輪機構(gòu)用流量控制閥解決速度調(diào)節(jié)用方向閥控制方向如果仍然沿用傳統(tǒng)的機械傳動方式就避免不了硬性沖擊低精度和不靈便且系統(tǒng)變得更為復(fù)雜成本也更高。

圖上方的一液壓缸通過提升機構(gòu)實現(xiàn)全部站臺同步動作另一液壓缸備用左邊的蓄能器單元提供高速運行所需的460L/min壓力油,右側(cè)的V4型葉片泵在液壓缸不動作時向蓄能器充液安裝在閥板右側(cè)的是比例方向閥4WRZ25車身裝配焊接車間實例 液壓比例控制尤其適用于這種大慣量較高速度和較高加速度的系統(tǒng)并能實現(xiàn)平穩(wěn)可靠的運行!液壓比例技術(shù)元器件控制與調(diào)節(jié)功能電液比例控制的技術(shù)特征性能特點： 比例技術(shù)的發(fā)展；除中位死區(qū)外，在滯環(huán)、重復(fù)精度等主要穩(wěn)態(tài)特性上已與伺服閥相當，而工作頻寬又具有足以滿足大部分工業(yè)系統(tǒng)控制要求的相當水平；對介質(zhì)過濾精度要求，閥內(nèi)壓力損失和價格方面，又接近開關(guān)閥。因此，贏得了比電液伺服比例控制遠為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

電液比例控制的技術(shù)特征表伺服閥、比例閥、開關(guān)閥性能對照表項目／類別 電液伺服閥 電液比例閥早期電液閥 開關(guān)閥介質(zhì)過濾精度μ3~10 25

2525閥內(nèi)壓降MPa 7/21 0.5~2

0.25~0.5

0.25~5滯環(huán)％ 1~3 1~3 4~7 重復(fù)精度％ 0.5 0.5 ±1 頻寬-3dbHz

20~200 1~30

1~5 線圈功率W 0.05~5 10~24

10~30 中位死區(qū) 無 有 有 有價格因子 3 1 10.5電液比例控制的技術(shù)特征

除了與傳統(tǒng)工業(yè)液壓閥一樣，具有各種單一控制功能外，往往具有流量、方向與壓力三者之間的多種復(fù)合功能。這一特點不僅表現(xiàn)在閥控元件，而且在容積控制元件中也越來越廣泛地得到體現(xiàn)。閥控或容積控制元件的多功能復(fù)合，使電液比例控制系統(tǒng)較之傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，不但系統(tǒng)大為簡化，提高可靠性，也使控制性能得以提高。原理特點：

近期發(fā)展的高性能比例閥，一般都內(nèi)含主控制參量的反饋閉環(huán)，這種反饋閉環(huán)，可以是主控制參量的機械或液壓的力反饋，也可以是主控制參量的電反饋。

電液比例控制的技術(shù)特征結(jié)構(gòu)特點：

早期的比例閥為電磁鐵替代傳統(tǒng)工業(yè)閥的調(diào)節(jié)手柄?，F(xiàn)比例閥與插裝閥結(jié)合，開發(fā)各種不同功能和規(guī)格的二通插裝式比例閥； 生產(chǎn)批量較大的比例壓力閥、比例方向閥，常與開關(guān)閥通用主閥閥體，有利于生產(chǎn)管理和標準化，也將為原有液壓系統(tǒng)的改造帶來方便；力反饋比例元件可以配用多種控制輸入方式； 比例泵的恒壓、恒流、壓力流量復(fù)合控制等多種功能控制塊，可采用組合疊加方式； 控制放大器、電磁鐵、和比例閥組成電液一體化結(jié)構(gòu)。電液比例控制的技術(shù)特征

帶比例電磁鐵的比例閥和比例泵為電氣控制提供了良好的接口無論對于順序控制的生產(chǎn)機械還是其它可編程的控制/驅(qū)動系統(tǒng)都提供了極大的靈便性。

比例控制設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢主要在于閥位轉(zhuǎn)換過程是受控的設(shè)定值可無級調(diào)節(jié)且實現(xiàn)特定控制所需的液壓元件較少從而減少了液壓回路的投資費用。

使用比例閥可更快捷更簡便和更精確地實現(xiàn)工作循環(huán)控制并滿足切換過程的性能要求由于切換過渡過程是受控的避免產(chǎn)生過高的峰值壓力因而延長了機械和液壓元器件的使用壽命。

調(diào)控方向流量或壓力的電信號可傳遞給負載上的比例器件比例電磁鐵，比例閥受控就能直接驅(qū)動液壓執(zhí)行器,由此大大改善了液壓控制系統(tǒng)的動態(tài)特性。

比例控制放大器結(jié)構(gòu)簡單,由液壓元器件廠商市售供應(yīng)因而應(yīng)用日趨廣泛。這些控制裝置與標準液壓元器件并無二致，并有眾多的標準元器件和組件可供選用。電液比例控制的技術(shù)特征歐洲PCB工業(yè)印刷電路發(fā)展了功能可靠、結(jié)構(gòu)簡單的電控插板，對于比例技術(shù)的應(yīng)用也起到了推波助瀾的作用。對于每一類型的比例控制裝置都設(shè)計有專用的電控插板，通常包括：─穩(wěn)壓單元─斜坡信號發(fā)生器─函數(shù)發(fā)生器─設(shè)定值單元─設(shè)定值繼電器─脈沖調(diào)制式功率級電液比例控制的技術(shù)特征電液比例控制的技術(shù)特征比例控制系統(tǒng)的構(gòu)成分類：1）比例流量控制系統(tǒng)2)

比例壓力控制系統(tǒng)3)

比例速度控制系統(tǒng)4)

比例位置控制系統(tǒng)5)

比例力控制系統(tǒng)6）比例同步控制系統(tǒng)

二、比例閥及其元器件技術(shù)比例電磁鐵

比例電磁鐵是電子技術(shù)和比例液壓技術(shù)的鏈接環(huán)節(jié)，它是一種直流行程式電磁鐵，它產(chǎn)生與輸入量（電流）正比的輸出量：力與位移。 按實際情況電磁鐵可分為：

行程調(diào)節(jié)型電磁鐵:在適度長的行程內(nèi)保持行程與電流成線性關(guān)系； 力調(diào)節(jié)型電磁鐵：在較短的行程內(nèi)具有特定的力/電流的特性關(guān)系。 目前只有直流電磁鐵能產(chǎn)生與輸入電流成正比的輸出位移和力，對交流電磁鐵，由于其輸入電流與銜鐵行程有關(guān)，因此工作時必須盡可能快的達到其行程終了位置。比例電磁鐵

不帶位移反饋（力調(diào)節(jié)型、行程調(diào)節(jié)型）和帶位移反饋（行程調(diào)節(jié)型）。力調(diào)節(jié)型比例電磁鐵

對力調(diào)節(jié)型電磁鐵，在銜鐵行程沒有明顯變化時，通過改變電流I來調(diào)節(jié)其輸出的電磁力。 由于在電子放大器中設(shè)置了電流反饋環(huán)節(jié)，在電流設(shè)定值恒定不變而磁阻變化時，可使電磁力保持不變。 力調(diào)節(jié)型比例電磁鐵的基本特性是力-行程特性。控制電流不變時，電磁力在其工作行程內(nèi)保持恒定。 該電磁鐵的有效行程是1.5mm，由于行程短，力控制型電磁鐵較緊湊，可用于比例方向閥或比例壓力閥的先導(dǎo)級，將電磁力轉(zhuǎn)換為液壓力。這是一種可調(diào)節(jié)型直流比例電磁鐵，銜鐵在腔中處于油浴狀態(tài)。行程調(diào)節(jié)型電磁鐵

行程調(diào)節(jié)型電磁鐵的特性曲線（行程對于電磁鐵推桿全部外伸）行程調(diào)節(jié)型電磁鐵

在行程調(diào)節(jié)型電磁鐵中，銜鐵的位置由一個閉環(huán)回路來控制。只要電磁鐵在許可范圍內(nèi)工作，其銜鐵的位置就保持不變，而與所受反力無關(guān)。 使用行程調(diào)節(jié)型電磁鐵，能夠直接推動諸如比例方向閥、比例流量閥和比例壓力閥的閥芯，并將其控制在任意位置上。電磁閥的行程因規(guī)格不同，一般在3-5mm之間。

行程調(diào)節(jié)型電磁鐵主要用來控制直動式四通比例方向閥。 配上電反饋環(huán)節(jié)后，電磁鐵的磁滯環(huán)及重復(fù)誤差均可保持較小，此外，作用于閥芯的液動力也受到抑制。（與各種可能產(chǎn)生的干擾力相比，電磁力相對較?。? 在先導(dǎo)閥中，受控壓力作用于于一個較大的工作面積上，由此產(chǎn)生的定位調(diào)節(jié)力大得多，而干擾力的百分比并不大。因此，先導(dǎo)式比例閥可以不帶電反饋調(diào)節(jié)。比例方向閥-控制液流的流向和大小

1、直動式比例方向閥 和普通開關(guān)式方向閥用電磁鐵直接驅(qū)動一樣，比例電磁鐵也是直接驅(qū)動直動式比例方向閥的控制閥芯。帶電反饋的直動式比例方向閥4MRE10及其電控器VT5006比例方向閥-直動式

如上圖，閥的基本組成：閥體1，兩個具有相近位移-電流特性的比例電磁閥2，電感式位移傳感器3，控制閥芯4，復(fù)位彈簧5，控制油口6。 電磁鐵不通電時，控制閥芯4由復(fù)位彈簧5保持中位。通電后，比例電磁鐵直接驅(qū)動閥芯運動。閥芯處在圖示位置時，P,A,B,T口互不相通，如電磁鐵A通電，閥芯右移，則P與B，A與T分別聯(lián)通，來自控制器的控制信號值越高，控制閥芯向右移的位移也越大，這樣，閥芯的行程就與電信號成正比。閥芯的行程越大，閥口的通流面積與通過的流量也越大。 閥的左側(cè)電磁鐵配有電感式位移傳感器，它檢測出閥芯的實際位置，并把與之成正比的電信號反饋至電放大器。 位移傳感器的量程按閥芯的2倍行程設(shè)計，所以閥芯在左右方向的實際位置都可實時檢測。比例方向閥-直動式

此外，由于采用密閉的結(jié)構(gòu)，這種位移傳感器沒有泄油口，也不需要附加的密封，因此，這種結(jié)構(gòu)形式不存在對閥的控制精度產(chǎn)生不利影響的附加摩擦力。 在放大器中，控制閥芯的實際位移值與設(shè)定值進行比較，檢測出兩者的差值后，以相應(yīng)的電信號傳輸給對應(yīng)的電磁鐵，修正閥芯實際位移，從而構(gòu)成了閥芯位置反饋閉環(huán)系統(tǒng)。比例方向閥-直動式不帶反饋的直控式比例方向閥及其電控器

不帶反饋直動式比例方向閥4MRE10及其電控器VT3013比例方向閥-直動式滯環(huán)：表明一個狀態(tài)與前一個狀態(tài)的關(guān)系。 在控制電信號從零到最大，再到從最大到零往返變化過程中，閥芯具有和電信號成比例的確定位置。對于同一輸入的設(shè)定值，往返變化所對應(yīng)輸出量的偏差，就稱為之滯環(huán)或滯環(huán)誤差。重復(fù)精度（可重復(fù)性）：在重復(fù)調(diào)節(jié)同一輸入信號時，輸出信號所出現(xiàn)的差值。 對于控制閥芯來說，就是重復(fù)調(diào)節(jié)同一輸入信號為相同設(shè)定值時，得到一個小于1%的位置偏差。 如果對于不帶位移傳感器的直動式比例方向閥，其滯環(huán)一般為5-6%，重復(fù)精度2-3%。比例方向閥-直動式控制閥芯的結(jié)構(gòu)：

圖示，比例閥控制閥芯與普通方向閥閥芯不同，它的薄刃型節(jié)流斷面呈三角形。用這種閥芯形式，可得到一條漸增式流量特性曲線。 閥芯的三角控制棱邊和閥套的控制棱邊，在閥芯移動過程中的任何位置上，總是保持相互接觸。這表明，它的過流斷面，總是一個可確定的三角形。也就是說，不存在像常規(guī)方向閥（開關(guān)型控制閥）中那樣的情況：閥芯閥套兩個棱邊之間，先存在一個“空行程”，再進入相互接觸，或者在閥口打開時完全脫開。 此外，在液流流入和流出比例閥閥口時，總是受到節(jié)流作用。由閥芯園周方向上控制切口錯位和較長的閥芯行程獲得較好的分辨率比例方向閥-直動式控制閥芯的結(jié)構(gòu)型式：比例方向閥-直動式流量特性：數(shù)據(jù)如下：調(diào)定的系統(tǒng)壓力P=120bar工進時的負載壓力P=110bar快進時的負載壓力P=60bar工進速度范圍內(nèi)所需流量Q=5~20L/min快進速度范圍內(nèi)所需流量Q=60~150L/min對于不同公稱流量的閥應(yīng)該確定相應(yīng)的受控過流斷面。用一實例來說明這一情況，并觀察相應(yīng)的特性曲線。不能象選用普通開關(guān)閥那樣來選擇比例閥（僅以Q=150L/min作為公稱流量?）。這樣就會得到如下數(shù)據(jù)：快進時閥的壓降Pv=120-60bar=60bar

Q快進=60~150L/min

工進時閥的壓降v=120-110bar=10barQ工進=5~20L/min

比例方向閥-直動式快進時Q=60-150L/min對應(yīng)于Pv=60bar，流量Q=150L/min，僅利用額定電流的約66%，流量Q=60L/min時，僅利用額定電流的約48%。這樣一來調(diào)節(jié)范圍僅達到額定電流的18%。工進時：Q=5-20L/min對工進速度的調(diào)節(jié)，也只達到調(diào)節(jié)范圍的10%（20L/min時為47%額定電流，5L/min時為37%額定電流）。假如一般閥的滯環(huán)為3%，而對應(yīng)于調(diào)節(jié)范圍僅10%的情況，則其滯環(huán)相當于30%。顯然，很難用如此差的分辨率來進行控制。

比例方向閥-直動式選用比例閥的正確方法:快進工況的比例關(guān)系此時設(shè)定值在66%到98%額定電流之間（60-150L/min），因此得到32%調(diào)節(jié)范圍。比例方向閥-直動式現(xiàn)用一實例來說明按下列特性選用比例閥的正確方法。工進工況設(shè)定的比例關(guān)系此時設(shè)定值落在36%至63%額定電流之間，可見調(diào)節(jié)范圍很大，有一個較好的分辨率。同時，重復(fù)精度造成的偏差當然也減小?？刂崎y芯的時間特性 圖中給出了控制閥芯在輸入階躍電信號時的過渡過程曲線。在從一個位置運動到另一個位置的過渡過程中，沒有產(chǎn)生超調(diào)，閥芯快速移動時間比較短，減速后停留在交換位置。 加速和制動過程的調(diào)節(jié)時間，也是充分的.比例方向閥-直動式

輸入信號階躍（信號變化25％至75％）輸入信號階躍（信號變化0％至100％）時的過渡過程特性時的過渡過程特性比例方向閥-直動式加速與減速

流量正變化或負變化，由比例閥來加以控制。這些預(yù)調(diào)設(shè)定值，即在哪個時間流量應(yīng)發(fā)生變化進而控制閥芯位置發(fā)生變化，都由操縱比例電磁鐵的電控制器來設(shè)定。由放大器預(yù)調(diào)的設(shè)定值，在給定時間內(nèi)，變化到該設(shè)定值的終值。電控器的這一功能塊，稱為斜坡發(fā)生器。設(shè)定值變化所需的時間間隔稱為斜坡時間。例如：在2秒鐘內(nèi)，設(shè)定值從零變化到最大值。加速時間短加速度大例如：在5秒鐘內(nèi)，設(shè)定值從零變化到最大值。加速時間長加速度小比例方向閥-直動式功率域 與一般開關(guān)型方向閥一樣，在比例閥中也存在功率域問題。 在這里，令人感興越的是不帶位移傳感器的直控閥的性能。在較大壓差⊿P作用下，這種直控閥的流量增大到功率界極限時，液動力會自動將閥口關(guān)小，流量不再增大。由此，在這里可以講存在一種“自然的”功率域。比例方向閥-直動式控制范圍（分辨率） 控制范圍（在實踐上，常稱為調(diào)節(jié)范圍，或調(diào)速比），可理解為最大與最小控制流量之比。對于不帶位移傳感器的比例方向閥，調(diào)節(jié)范圍是1：20。假如最大流量是40L/min，則最小流量是2L/min。在這里重復(fù)誤差起重要作用。重復(fù)誤差在數(shù)值上必須顯著地低于最小流量。帶位移傳感器的比例方向閥，其控制范圍是1：100。比例方向閥-直動式 含中間過渡形式的滑閥機能圖各種閥芯的應(yīng)用實例E型閥芯E型閥芯有很好的減速制動特性，P->A和B->T或P->B和T->A各通流斷面是一樣的。因此，它可用于雙出桿液壓缸，或液壓馬達。比例方向閥-直動式比例方向閥-直動式E型閥芯

在液壓馬達控制系統(tǒng)中，在圖中負載管路中配置補油系統(tǒng)。管路中萬一出現(xiàn)了負壓，就會使馬達的噪聲級提高。如果想使馬達的負載精確停留定位，必須象通常那樣配置一個停車制動器。比例方向閥-直動式E1型閥芯

在上述油路中，如果缸面積比為2：1，則必須選用節(jié)流面積比為2：1的閥芯。E1型閥芯能滿足這一條件（W1型閥芯也一樣）比例方向閥-直動式E1型閥芯這種關(guān)系如下：Q1/Q2=

（△p1/△p2)1/2當Q2=2Q1和過流斷面積相等時得△p1/△p2=Q12/Q22△p2=（Q22/Q12）.△p1--

△p2=4.△p1

比例方向閥-直動式△p2=4.△p1這種關(guān)系式表明，在過流斷面面積相同時，在使通流流量增加一倍，壓差就要等于原來的4倍。

對于單活塞桿液壓缸，當活塞面積和環(huán)形面積比為2：1時，若PA和BT的節(jié)流面積相同，則形成壓差比為4：1。為了制動質(zhì)量力，如果要求在有桿腔施加一個比驅(qū)動壓力高1/4的反力，從上述情況分析可知，由于△P和Q之間存在平方根關(guān)系，這一要求不能完全滿足的。比例方向閥-直動式

E1型閥芯

若配用E1型閥芯（PA=1/1和BT=1/2的過流面積比）或過流面積比倒過來的E2型閥芯，就可避免產(chǎn)生上述問題。比例方向閥-直動式E3型閥芯

對于過流面積比為2：1的缸，如果想用較簡單的方法實現(xiàn)差動控制，可使用配E3型閥芯的比例閥。配用的單向閥可做成中間塊，裝在閥板上。比例方向閥-直動式W型閥芯

在一個面積比接近1：1的單出桿缸的油路中，采用W型閥芯，通過其泄漏可阻止無負載時缸的微小位移。W型閥芯在中位時，由A和B到T具有3%公稱過流斷面大小的節(jié)流通道。比例方向閥-直動式

W1型閥芯，W2型閥芯 這種閥芯，一方面同E1型閥芯一樣，節(jié)流面積比為2：1，以適應(yīng)2：1面積的液壓缸。另一方面，又同W型閥芯，在中位時，由A和B到T具有3%公稱過流斷面大小的節(jié)流開口。比例方向閥-直動式W3型閥芯

同E3型閥芯一樣，用W3型閥芯也可實現(xiàn)差動控制。由于B通向T而卸荷，液壓缸在制動后沒有背壓（彈簧）。比例方向閥-直動式配用E型閥芯的差動回路比例方向閥-直動式圖示單出桿液壓缸（面積比接近1：1），采用重力平衡的垂直布置，配用W1型閥芯。通過直控式溢流閥，和缸管路上關(guān)閉時不存在泄漏的單向閥來實現(xiàn)重力平衡。

比例方向閥-直動式圖示單出桿液壓缸，垂直布置，采用重力平衡面積比2：1，配用W1型閥芯，實現(xiàn)差動控制。比例方向閥-直動式無泄漏液壓鎖由于壓力比的關(guān)系，無泄漏液壓鎖不能用一雙聯(lián)單向閥來實現(xiàn)。在這回路中，盡管配置了無泄漏式液控單向閥，但仍需注意壓力比的關(guān)系。如果壓力比超過面積比,則會導(dǎo)致液壓缸運動不連續(xù).在這種情況下,鎖緊用的液控單向閥,就要用外控方式，而不是圖示控制油路各來處另一側(cè)油路。

比例方向閥-直動式小結(jié)：

注意閥的油口與液壓缸的油口相連時，只有當比例閥與執(zhí)行器之間的連接管路盡可能短時，才有可能達到優(yōu)化的運動特性值。 每個液壓系統(tǒng)，都可用一個彈簧——質(zhì)量——系統(tǒng)來描述。其最大可能的加速度決定液壓裝置的調(diào)整時間，或由彈簧質(zhì)量系統(tǒng)本身來決定的。

（比例控制系統(tǒng)設(shè)計準則）比例方向閥-先導(dǎo)式1、結(jié)構(gòu)原理 與開關(guān)式閥一樣，大通徑的比例閥也是采用先導(dǎo)控制型結(jié)構(gòu)。而推動主閥芯運動所需的操縱力，也還是問題的關(guān)鍵。X=外部，Y=內(nèi)部比例方向閥-先導(dǎo)式 通常，10通徑以及小于10通徑的閥為直接控制式，大于10通徑的為先導(dǎo)控制式。 先導(dǎo)式比例方向閥（圖）由以下幾部份組成：帶比例電磁鐵（1）和（2）的先導(dǎo)閥（3），帶主閥芯（8）的主閥（7），對中和調(diào)節(jié)彈簧（9）。 先導(dǎo)閥配用具有電流-力特性的力調(diào)節(jié)型比例電磁鐵。比例方向閥-先導(dǎo)式先導(dǎo)式比例方向閥的工作過程：

來自電磁控制器的電信號，在比例電磁鐵（1）或（2）中，按比例地轉(zhuǎn)化為作用在先導(dǎo)閥芯上的力。與這個作用力相對應(yīng)，在先導(dǎo)閥（3）的出口A或B，得到一個壓力。這個壓力作用在主閥芯（8）的端面上，克服彈簧（9）推動主閥芯位移的大小，即相應(yīng)的閥口開度的大小，取決于作用在主閥端面上的先導(dǎo)控制油壓力的高低。一般可用溢流閥或減壓閥，來得到這個先導(dǎo)控制油壓。比例方向閥-先導(dǎo)式

所討論的比例方向閥，用減壓閥作為先導(dǎo)級。它的優(yōu)點在于，不必持續(xù)不斷地耗費先導(dǎo)控制油。圖示的三通減壓閥，主要由兩個比例電磁鐵（1）和（2），閥體（3），控制閥芯（4）和兩個測壓活塞（5）和（6）組成，比例電磁鐵按比例地將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔迷诳刂崎y芯的電磁力，即控制電流越大，則相應(yīng)的電磁場力也越大。在整個調(diào)節(jié)行程中，調(diào)定的電磁力保持不變。

比例方向閥-先導(dǎo)式

在電磁鐵末通電時（如圖），控制閥芯（4）由彈簧保持在中位。此時A和B與油口T相連，因而在這些油口上沒有壓力。油口P封閉。現(xiàn)假設(shè)電磁鐵B（1）通電，電磁力通過測壓活塞（5）作用在控制閥芯（4）上，使它向右移動。由此，油從P流向B，A仍和T相通。在B油口建立起來的壓力，通過控制閥芯（4）上的徑向孔，作用到測壓活塞（6）上。由此產(chǎn)生的液壓力克服電磁力，推動控制閥芯（4）向閥口關(guān)閉方向移動，直到兩個力達到平衡為止。比例方向閥-先導(dǎo)式

測量活塞（6）壓在電磁鐵（2）的推桿上。P到B的通道被切斷后，工作通道B中的液壓力將保持不變。假若電磁力有所減小，則作用在控制閥芯上的液壓力有剩余，因此控制閥就向左移動，使油口B和T相通，控制油可從B流向T，使B中的控制油壓力相應(yīng)的有所下降。這樣一來，電磁力與先導(dǎo)控制液壓力之間達到了新的平衡。這意味著，B油口中的控制壓力仍保持這常數(shù)，只不過處于與較小的電磁力相對應(yīng)的較低的壓力值上。電磁鐵不通電而閥處于中位時，P與A、B間的通路被切斷，而A、B與T相通，先導(dǎo)控制油可直接流回油箱，A、B油口沒有壓力。2、機能符號比例方向閥-先導(dǎo)式比例方向閥-先導(dǎo)式3、輸入電信號階躍的過渡過程曲線

所要求的控制壓力在Ppmin=30和Ppmax=100bax滯環(huán)為60%重復(fù)精度為3%這里還給出了輸入電信號階躍時的過度過程曲線，控制閥芯在到達新位置過程中沒有超調(diào)（圖示），這是因為配置了剛度大的復(fù)位彈簧之故。另外，液動力對閥芯的雙向位置沒有產(chǎn)生不同的影響。比例方向閥-先導(dǎo)式4、特點1)

結(jié)構(gòu)上與三位四通彈簧對中型方向閥相似。2)

對污染的感性較小。3)

一個閥可同時控制液流的方向及流量。在過程控制中，可在沒有附加方向閥及節(jié)流閥的情況下，實現(xiàn)快速和低速行程控制。速度的變化過程，不是跳躍式，而是無級變化。4)

具有像先導(dǎo)控制方向閥一樣的較大的閥芯行程。5)流入和流出執(zhí)行器（缸或馬達）的液流，都要受到兩個控制閥口的約束（控制作用）。6)

與電控器配合，可方便可靠地實現(xiàn)加速及減速過程。加減速時間可由電控器預(yù)調(diào)，而與油液特性（如粘度）無關(guān)。輸入電流與直流電磁鐵一樣。比例壓力閥

比例壓力閥用來實現(xiàn)壓力遙控，壓力的升降隨時可通過電信號加以改變。 工作系統(tǒng)的壓力可根據(jù)生產(chǎn)過程的需要，通過電信號的設(shè)定值來加以變化，這種控制方式常稱為負載適應(yīng)控制。比例壓力閥DBETR直動式比例溢流閥，帶閉環(huán)位置反饋和彈簧預(yù)壓縮DBETR直動式比例溢流閥機能符號比例壓力閥直控式比例溢流閥結(jié)構(gòu)殼體（1）電感式位移傳感（3）比例電磁鐵（2）閥座（4）閥芯（5）壓力彈簧（6）比例壓力閥直控式比例溢流閥原理 位置調(diào)節(jié)型電磁鐵，代替手調(diào)機構(gòu)進行調(diào)壓。給出的設(shè)定值，經(jīng)放大器產(chǎn)生一個與設(shè)定值成比例的電磁鐵位移。它通過彈簧座（7）對壓力彈簧（6）預(yù)加壓縮力，并把閥芯壓在閥座上。彈簧座的位置，即電磁鐵銜鐵的位置（亦即壓力的調(diào)節(jié)值），由電感式位移動感器檢測，并與電控器配合，在一個位置閉環(huán)中進行監(jiān)控。與設(shè)定值相比出現(xiàn)的調(diào)節(jié)偏差，由反饋加以修正。按這個原理，消除了電磁鐵銜鐵等的磨擦力影響。比例壓力閥壓力等級最高調(diào)定壓力，以壓力等級為準（25bar,180bar,315bar）。不同的壓力等級，通過不同的閥座，即不同的閥座直徑達到。因為電磁力保持不變，當閥座直徑最小時壓力最高。這里給出了25bar壓力等級曲線。表明最大調(diào)定壓力還與通過溢流閥的流量有關(guān)。

調(diào)定壓力與設(shè)定電壓的關(guān)系比例壓力閥

進口壓力與控制電流的關(guān)系 最高調(diào)定壓力，以壓力等級為準。不同的壓力等級（50bar,100bar,200bar，315bar），通過不同的閥座，即不同的閥座直徑來實現(xiàn)。 除了一般的特性曲線，如“流量-壓力特性曲線”之外，還有一條重要的特性曲線是“控制電流-進口壓力特性”進口壓力與控制電流的關(guān)系比例壓力閥先導(dǎo)式溢流閥大流量閥一般采用先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)。DBEM先導(dǎo)式比例溢流閥，帶限壓閥DBEM先導(dǎo)式比例溢流閥，VT2010放大器比例壓力閥先導(dǎo)式溢流閥DBEM先導(dǎo)式比例溢流閥機能符號不帶限壓閥帶限壓閥比例壓力閥-先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥

這種閥由下面幾個主要部分組成：帶有比例電磁鐵（2）的先導(dǎo)級（1），最高壓力限制閥（3）（供選擇），帶主閥芯（5）的主閥（4）DREM型先導(dǎo)式比例溢流閥，帶限壓閥比例壓力閥-先導(dǎo)式溢流閥

閥的基本功能與一般先導(dǎo)式溢流閥一致，其區(qū)別在先導(dǎo)閥：由比例電磁鐵代替調(diào)壓彈簧，它是一個力調(diào)節(jié)型比例電磁鐵。如在電控器中預(yù)調(diào)一個給定的電流，對應(yīng)的就有一個與之成比例的電磁場力作用在先導(dǎo)錐閥芯（6）上。較大的輸入電流，意味著較大的電磁力，及相應(yīng)較大的調(diào)節(jié)壓力；較小的輸入電流，意味著較小的電磁力，及低的調(diào)節(jié)壓力。由系統(tǒng)（油口A）來的壓力，作用的主閥芯（5）上。同時系統(tǒng)壓力通過液阻（7.8.9.）及其控制回路（10），作用在主閥芯的彈簧腔（11）上。通過液阻（12），系統(tǒng)壓力作用在先導(dǎo)錐閥（6）上，并與電磁鐵（2）的電磁場力相比較。當系統(tǒng)壓力超過相應(yīng)電磁力的設(shè)定值時，先導(dǎo)閥打開，控制油流經(jīng)Y處應(yīng)始終處于卸壓狀態(tài)。DREM型先導(dǎo)式比例溢流閥，帶限壓閥比例壓力閥-先導(dǎo)式溢流閥

由于控制回路中液阻網(wǎng)絡(luò)的作用，主閥芯（５）上下兩端產(chǎn)生壓力差，使主閥芯抬起，打開Ａ到Ｂ的閥口（泵—油箱）。 進口壓力與控制電流的關(guān)系 為了在電氣或液壓系統(tǒng)發(fā)生意外時，例如過大的電流輸入電磁鐵，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)尖峰壓力等，能保證液壓系統(tǒng)的安全，可選擇配置一個彈簧式限壓閥（３），作為安全閥。它同時可作為泵的安全閥。 在調(diào)節(jié)安全閥的壓力時，必須注意它與電磁鐵可調(diào)的最大壓力的差值，此安全閥應(yīng)對壓力峰值產(chǎn)生響應(yīng)。 作為參考，這個差值可取為最大工作壓力的１０％左右。 例如：最大工作壓力為100bar，安全閥調(diào)定壓力為110bar。

DREM型先導(dǎo)式比例溢流閥，帶限壓閥比例壓力閥-先導(dǎo)式比例減壓閥先導(dǎo)式比例減壓閥結(jié)構(gòu) 對于大流量規(guī)格的閥，一般采用先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)。 這種閥由下面幾個主要部分組成：帶有比例電磁鐵（2）的先導(dǎo)級（1），最高壓力限制閥（3）（供選擇），帶主閥芯（5）的主閥（4）比例壓力閥-先導(dǎo)式比例減壓閥先導(dǎo)式比例減壓閥

閥的基本功能與一般先導(dǎo)式溢流閥一致，其區(qū)別在先導(dǎo)閥：由比例電磁鐵代替調(diào)壓彈簧，它是一個力調(diào)節(jié)型比例電磁鐵。如在電控器中預(yù)調(diào)一個給定的電流，對應(yīng)的就有一個與之成比例的電磁場力作用在先導(dǎo)錐閥芯（6）上。較大的輸入電流，意味著較大的電磁力，及相應(yīng)較大的調(diào)節(jié)壓力；較小的輸入電流，意味著較小的電磁力，及低的調(diào)節(jié)壓力。由系統(tǒng)（油口A）來的壓力，作用的主閥芯（5）上。同時系統(tǒng)壓力通過液阻（7.8.9.）及其控制回路（10），作用在主閥芯的彈簧腔（11）上。通過液阻（12），系統(tǒng)壓力作用在先導(dǎo)錐閥（6）上，并與電磁鐵（2）的電磁場力相比較。當系統(tǒng)壓力超過相應(yīng)電磁力的設(shè)定值時，先導(dǎo)閥打開，控制油流經(jīng)Y處應(yīng)始終處于卸壓狀態(tài)。比例壓力閥-先導(dǎo)式比例減壓閥

由于控制回路中液阻網(wǎng)絡(luò)的作用，主閥芯（５）上下兩端產(chǎn)生壓力差，使主閥芯抬起，打開Ａ到Ｂ的閥口（泵—油箱）。 進口壓力與控制電流的關(guān)系 為了在電氣或液壓系統(tǒng)發(fā)生意外時，例如過大的電流輸入電磁鐵，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)尖峰壓力等，能保證液壓系統(tǒng)的安全，可選擇配置一個彈簧式限壓閥（３），作為安全閥。它同時可作為泵的安全閥。 在調(diào)節(jié)安全閥的壓力時，必須注意它與電磁鐵可調(diào)的最大壓力的差值，此安全閥應(yīng)對壓力峰值產(chǎn)生響應(yīng)。 作為參考，這個差值可取為最大工作壓力的１０％左右。 例如：最大工作壓力為100bar，安全閥調(diào)定壓力為110bar。

比例流量閥

可通過給定的電信號，在較大范圍內(nèi)與壓力及溫度無關(guān)地控制流量。最主要的組成部分為：殼體(１)，帶有電感式位移感器的比例電磁鐵(２)，控制閥口(３)，壓力補償器(４)和可供選擇的單向閥。比例流量閥壓力償器串聯(lián)在檢測節(jié)流閥口之后的電液比例流量調(diào)節(jié)閥（NG6)

二通比例流量節(jié)流閥，可以通過給定的電信號，在較大的范圍內(nèi)與壓力及溫度無關(guān)地控制流量。 流量的調(diào)節(jié)，是由電位器給定的電信號來確定。用壓力補償器實現(xiàn)負載壓力補償1、壓力補償器 比例方向閥還只能起節(jié)流閥作用，通過閥的流量將隨閥口壓差的變化而變化。在定壓系統(tǒng)中，負載壓力上升，流量就減??；負載壓力下降，流量就會增大。只有當負載壓力波動不大或幾乎不波動時，節(jié)流閥才能起流量控制器作用。用壓力補償器實現(xiàn)負載壓力補償 圖中為典型的節(jié)流特性曲線。很顯然，體積流量的變化取決于閥的壓差。而此壓差在油泵出口的壓力和油箱壓力為常數(shù)時，是直接與負載壓力有關(guān)的。

上述的負載效應(yīng)必須通過適當?shù)脑骷M行補償。用壓力補償器實現(xiàn)負載壓力補償2、進口壓力補償器的負載壓力補償

在一個帶進口壓力補償器的裝置中，比例閥進出口節(jié)流口上的壓降保持為常數(shù)。因此，負載壓力波動和油泵壓力的變化，得以補償。也就是說，泵壓力的升高不會引起流量的增大。因而閥的額定流量須按壓力補償器的ΔP值選擇。用壓力補償器實現(xiàn)負載壓力補償2、進口壓力補償器的負載壓力補償 在進口壓力補償器中，調(diào)節(jié)閥口和檢測閥口是串聯(lián)的。應(yīng)當指出，當閥芯處于平衡位置而負載壓力變化時，作用在檢測閥口上的壓力降ΔP＝Ｐ1－Ｐ2將保持為常數(shù)。略去液動力，在閥芯平衡位置可得：

P1·AK=P2·AK+FF 由此ΔP＝Ｐ1－Ｐ2=FF/AK=常數(shù) 當彈簧很軟，調(diào)節(jié)位移又短時，彈簧力的變化也就很小，從而壓力差近似為常數(shù)。用壓力補償器實現(xiàn)負載壓力補償

如果說在各種不帶壓力補償器的普通比例閥中，彈簧反饋型閥的體積流量分辨率為1：100，則配置壓力補償器后這類閥的調(diào)節(jié)比還可大幅度提高。圖中所示的曲線，表明了帶有壓力補償器的典型的比例閥體積流量分辨率。圖示分辨率可達1：300，而且在整個壓差變化范圍內(nèi)等流量特性很好。比例閥用電控器1、概念說明及解釋（1）斜坡發(fā)生器以一個設(shè)定值階躍作為輸入信號，斜坡發(fā)生器產(chǎn)生一個緩慢上升或下降的輸出信號。輸出信號的時間發(fā)生變化可通過電位器調(diào)節(jié)。在輸入階躍信號情況下，由于電容C充電的阻滯現(xiàn)象，可使輸出電壓緩慢而連續(xù)地變化，斜坡發(fā)生器的作用原理就以此為基礎(chǔ)。調(diào)節(jié)可變電阻R能改變輸出電壓的斜率，也就是決定電容C的充電速度。

比例閥用電控器斜坡預(yù)調(diào)時間總是與100%額定輸入電信號相對應(yīng)的設(shè)定值（輸入階躍信號）相關(guān)。階躍信號、斜坡時間（1）斜坡發(fā)生器比例閥用電控器示例：假定對應(yīng)于100%額定值的設(shè)定值，預(yù)調(diào)最大斜坡時間為5秒，若僅將輸入信號設(shè)定值預(yù)調(diào)為60%額定值，則達到設(shè)定值的時間約為3秒。（1）斜坡發(fā)生器比例閥用電控器1、概念說明及解釋（2）脈寬調(diào)制的功率輸出級

設(shè)定值電壓在放大器功率輸出級被轉(zhuǎn)換成電磁鐵電流。為了盡可能減少放大器功率輸出級的功率損失以及電路板的熱負荷，對電磁鐵電流進行了脈寬調(diào)制處理。通過脈寬調(diào)制信號發(fā)生時，根據(jù)不同閥種來確定脈沖頻率。供給電磁鐵的電流將隨末級功率放大管的開通和關(guān)閉持續(xù)時間的比例而變化。比例閥用電控器1、概念說明及解釋（2）功率輸出級

比例閥用電控器1、概念說明及解釋（2）電源電壓所有比例放大器插板的電源電壓可如圖所示。為了提高供電的接觸可靠性，每極設(shè)置了兩個接線柱備用。比例閥用電控器

將110V或220V的交流電壓，由變壓器降壓經(jīng)橋式整流濾波，得到一未經(jīng)穩(wěn)壓的24V直流電壓，因變壓器是由漆包銅線所繞成的，有其繞線電阻存在rc,當二極管導(dǎo)通時，亦有其電阻rON存在，所以在全負載時，rc與rON都會產(chǎn)生相當?shù)膲航担虼素撦d實際承受的電壓為VL=VS-IL(rc+rON)，若拿來當系統(tǒng)電壓供給的話，會受到系統(tǒng)負載電流(IL)的影向而變動，則在控制上會有失真的產(chǎn)生，這不是穩(wěn)定直流電源所希望的現(xiàn)象，所以須要有穩(wěn)壓階段將未穩(wěn)壓之電壓作穩(wěn)壓的動作，減少系統(tǒng)在控制上及作業(yè)上誤差的產(chǎn)生,在控制器(VT2000及VT3000)系統(tǒng)中，若使用24V做為供給電源時，在系統(tǒng)的最初輸入端須裝一個電源穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換器，24V在穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換后，提供系統(tǒng)內(nèi)部操作所須之電壓及輸出一±9V直流電壓去當作控制信號的供給源。比例閥用電控器1、概念說明及解釋（2）電源電壓示例：圖中以單相全波整流為例，給出了放大器插板上的電壓變化曲線。第一階段從電網(wǎng)電壓變換到指定值電壓，即從220V交流電變換到24V直流電，再輸給放大器插板。第二階段對輸入電壓進行濾波。第三階段把整形過的電壓變換成18V穩(wěn)定電壓。通過選擇新的參考點MO為基準零點的±9V穩(wěn)定電壓。

比例閥用電控器1、概念說明及解釋（3）電線故障識別電線故障識別監(jiān)視著位移傳感器的連接線。在有故障的情況下，即位移傳感器連接電纜的三根芯線之一出了故障，就會使電磁鐵A和B失電。閥就因為電纜故障而回到中位。比例閥用電控器1、概念說明及解釋（4）階躍函數(shù)發(fā)生器階躍函數(shù)發(fā)生器在設(shè)定值電壓大于100mV時產(chǎn)生一個恒定的輸出信號。在設(shè)定值電壓小于100mV時輸出信號為0V。階躍函數(shù)發(fā)生器的輸出信號給電磁鐵一個電流階躍。該階躍電流用于迅速克服比例閥的正遮蓋。比例閥用電控器1、概念說明及解釋（5）比例放大器的調(diào)節(jié)器比例放大器的調(diào)節(jié)器專門用以優(yōu)化各類閥的性能。這種調(diào)節(jié)器給出一個由設(shè)定值和反饋值之差所確定的輸出信號，由它控制脈寬調(diào)制的放大器輸出級。比例閥用電控器

在一般開回路控制系統(tǒng)里，輸入多少電壓，其閥體作動相對產(chǎn)生多少油壓，也就是電壓與壓力成比例關(guān)系，但是若使用在控制液壓流量上面時，因閥體制造時所產(chǎn)生的誤差及長期使用下所產(chǎn)生的摩損，都會使在液流的控制上產(chǎn)生偏差，而導(dǎo)致致動器實際的作動情形，超出預(yù)期的結(jié)果，為了減少偏差產(chǎn)生，所以就在控制系統(tǒng)內(nèi)加一個比較器，來