電液比例控制閥簡(jiǎn)介及原理

電液比例控制閥是介于普通液壓閥和電液伺服閥之間的一種液壓控制閥，與電液伺服閥的功能相似，其輸出的液壓量與輸入的電信號(hào)成比例關(guān)系。

1、電液比例控制閥簡(jiǎn)介

流體傳動(dòng)技術(shù)以17世紀(jì)的帕斯卡定律為理論基石，之后獲得了發(fā)展，20世紀(jì)第二次世界大戰(zhàn)期間戰(zhàn)爭(zhēng)的激勵(lì)，使其取得了很大進(jìn)展，整體上經(jīng)歷了開(kāi)關(guān)控制、伺服控制、比例控制3個(gè)階段。比例控制技術(shù)是20世紀(jì)60年代末人們開(kāi)發(fā)的一種可靠、價(jià)廉、控制精度和響應(yīng)特性，均能滿足工業(yè)控制系統(tǒng)實(shí)際需要的控制技術(shù)。當(dāng)時(shí)，電液伺服技術(shù)已日趨完善，但電液伺服閥成本高、應(yīng)用和維護(hù)條件苛刻，難以被工業(yè)界接受。人們希望有一種價(jià)廉、控制精度能滿足需要的控制技術(shù)，這種需求背景導(dǎo)致了比例技術(shù)的誕生和發(fā)展。1967年瑞士某公司生產(chǎn)的KL比例復(fù)合閥標(biāo)志著比例控制技術(shù)在液壓系統(tǒng)中正式開(kāi)始應(yīng)用，主要是將比例型的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器（比例電磁鐵）應(yīng)用于工業(yè)液壓閥，到20世紀(jì)80年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，比例控制技術(shù)已達(dá)到較完善的程度，主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：①采用了壓力、流量、位移、動(dòng)壓等反饋及電校正手段，提高了閥的穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)，這些標(biāo)志著比例控制設(shè)計(jì)原理已經(jīng)完善；②比例技術(shù)與插裝閥已經(jīng)結(jié)合，誕生了比例插裝技術(shù)；③以比例控制泵為代表的比例容積元件的誕生。電液比例閥在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，可用于控制位置（轉(zhuǎn)角）、速度（轉(zhuǎn)速）、加速度（角加速度）、壓力（壓差）、力（力矩）等參數(shù)。如陶瓷地板磚制坯壓力機(jī)、帶鋼軋機(jī)的帶鋼恒張力控制、壓力容器疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)、液壓電梯運(yùn)動(dòng)及控制系統(tǒng)、金屬切削機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制、軋鋼機(jī)壓下及控制系統(tǒng)、液壓沖床、彎管機(jī)、塑料注射成形機(jī)等。

2、比例控制原理

電液比例閥多用于開(kāi)環(huán)液壓控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓參數(shù)的遙控，也可以作為信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大組件用于閉環(huán)控制系統(tǒng)。與手動(dòng)調(diào)節(jié)和通斷控制的普通液壓閥相比，它能顯著地簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程序和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的控制，便于機(jī)電一體化，通過(guò)電信號(hào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，大大提高液壓系統(tǒng)的控制水平；與電液伺服閥相比，盡管其動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能有些遜色，但在結(jié)構(gòu)與成本上具有明顯優(yōu)勢(shì)，能夠滿足多數(shù)對(duì)動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合。隨著電液伺服比例閥的出現(xiàn)，電液比例閥的性能已接近甚至超過(guò)了伺服閥。

電液比例閥通常由電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器、液壓放大器（先導(dǎo)級(jí)閥和功率級(jí)主閥）和檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)三部分組成（見(jiàn)圖1）。若是單級(jí)閥，則無(wú)先導(dǎo)級(jí)閥。

電液比例閥是比例控制系統(tǒng)中的主要功率放大元件，按輸人電信號(hào)指令連續(xù)、成比例控制液壓系統(tǒng)的壓力、流量等參數(shù)。與伺服控制系統(tǒng)中的伺服閥相比，在某些方面還有一定的性能差距(主要性能比較見(jiàn)下表)，但它顯著的優(yōu)點(diǎn)是抗污染能力強(qiáng)，大大減少了由污染而造成的工作故障，提高了液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性；另一方面比例閥的成本比伺服閥低，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，已在許多場(chǎng)合獲得廣泛應(yīng)用。

比例閥和伺服閥主要性能比較