PropSelection(N)比例阀选择 (含注释)
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比例阀选择
Steve Skinner, Eaton Hydraulics, Havant, UK
Copyright Eaton Hydraulics 2000
比例阀选择
阀芯结构 额定流量 功率容量 开环 / 闭环 阀响应 线性度 重复性 再现性 滞环 压力增益 遮盖形式
进口节流和出口节流（对称）阀芯
QR 3 l/min
3) 目前，比例阀的额定流量范围为3 ~ 550 l/min。
550 l/min
流量计算
A1
Q1 QR = ?
V1
正确确定比例阀大小是非常重要的， 若比例阀太小，则将不能保证执行元 件的运动速度，若比例阀太大，则需 要产生很小的阀口开度，这样就很难 控制。
压力计算
A1
P1
PS
阀芯中位机能
AB
AB
AB
PT
PT
PT
2C
33C
对于大多数比例方向阀而言，也可以使用不同的中位机能。 中位机能的正确选择主要取决于负载特性和系统中其它控制 阀，例如，若比例阀用于防止执行元件运动，则中位机能应 选择为O型（ 2C ），但若使用电磁阀或先导式单向阀，则选 用Y型（ 33C ）中位机能更合适。
功率容量，比例阀，无反馈
2) 对于无反馈的比例阀，当 比例电磁铁通电时，就会产 生电磁力，其将压缩弹簧推 动阀芯。
P
Q
1) 当选择比例阀的最佳流量 时，也应考虑其功率容量，即 为了防止液动力将阀口关闭， 比例阀应具有将阀芯保持在期 望位置的能力。
功率容量，比例阀，无反馈
1) 然后，阀口开启，直至电 磁力与弹簧力相平衡。
对称阀芯
在图示简单举例中，可说明对 称阀芯的优点。在该图示中， 空载液压缸由比例阀和压力调 节器来控制。
8 bar
2:1
AB PT
对称阀芯
当液压缸活塞杆回缩时，压力调 节器将使比例阀P口至B口之间 的流道压降保持为8 bar 。
2:1
8 bar
AB PT
P = 8 bar
对称阀芯
因A口至T口的流量为P口至B 口流量的两倍（对于2:1 的液 压缸），所以A口至T口之间 的压降将是P口至B口压降的 4倍（如为32 bar ）。
8 bar
2:1
A B 2:1 SPOOL
P = 8 bar
PT
非对称阀芯
不过，若2:1 的阀芯控制2:1 的液压缸，则A口至T口的压 降也为8 bar。
2:1
8 bar
A B 2:1 SPOOL
P = 8 bar
PT
非对称阀芯
无杆腔的背压力为8 bar ，有 杆腔的压力为16 bar， P口的 最小压力为24 bar 。
进口节流阀芯
AB PT
AB
TPT 22A
进口节流阀芯仅在KDG4V 3S 型比例阀上使 用，其在P口至A口和P口至B口的流道上具有 节流作用。
非对称阀芯
AB PT
AB
TPT 20N10
为了最优控制非对称液压执行元件，大多数比 例方向阀都采用非对称阀芯结构，在这种情况 下，P口至A口或P口至B口流道上的节流作用 比P口至B口或B口至T口的要小，例如， 若2:1 的阀芯用于2:1的液压缸，则进口节流控制和出 口节流控制的作用就相同。
8 bar
2:1
AB PT
P = 32 bar
对称阀芯
1) 无杆腔背压为32 bar ，有 杆腔的压力就应为64 bar 。
32 bar
2) 因此，为使空载液压缸 移动， P口最小压力应为 72 bar 。
8 bar
72 bar
2:1
AB PT
64 bar P = 32 bar
非对称阀芯
若将比例阀阀芯变为非对称 式（比例为2:1 ），P口至B 口的压降则为8 bar，其由压 力调节器设定 。
A2
F
P2 然而，因比例阀可以控制进
入和流出液压执行元件的流 量，所以，正确选择比例阀 大小并不像选择普通换向阀 那样简单。
PT
压力计算
A1
A2
P1.A1
P2.A2
F
P1
P2
P1.A1 = P2.A2 + F
PS
PT
为了确定比例阀的阀口压降，有必要
估算压力P1和P2，这可以通过液压缸 活塞的力平衡方程 ...
AB PT
AB
T PT 20N
这是最常见的比例阀阀芯，这里，在给定开度 情况下，所有阀口的过流面积都是相等的。对 于对称液压执行元件（如液压马达），这种阀 同时可实现进口节流和出口节流控制，对于非 对称液压执行元件（如液压缸），根据运动方 向，进口节流或出口节流控制中的一个将占主 导地位。
阀芯结构
3) 然而，随着液体流过 比例阀，液动力也作用
在阀芯上，以抵消电磁 力。
P Q
2) 在最大开度处，阀口流量 将与阀口压降的平方根成正 比。
功率容量，比例阀，无反馈
1) 液动力的影响将部分 关闭阀口...
P Q
2) ... 这会导致实测曲线 与理论曲线不一致，且
5C
额定流量
阀芯结构 额定流量 功率容量 开环 / 闭环 阀响应 线性度 重复性 再现性 滞环 压力增益 遮盖形式
额定流量
QR l / min
2) 通过改变阀芯节流槽的大小、形状或数量，可获得 不同的额定流量。
5 bar P
AB PT
1) 额定流量可以定义为阀口压降为5 bar（最大开口度）时，比例 阀所通过的流量。
压力计算
A1
A2
P1
Q. A2
Q
A1
P Q2
PS
F
P2
P1.A1 = P2.A2 + F
来自百度文库
PT
P2 PS
– –
PT P1
=
A2 2 A1
... 和阀口流量与压降之间的关系来完 成。
比例阀大小选择软件
不过，最方便的办法就 是使用计算机软件来完 成计算过程。
阀芯结构 额定流量 功率容量 开环 / 闭环 阀响应 线性度 重复性 再现性 滞环 压力增益 遮盖形式
使用非对称阀芯将会使P口最小 压降从72 bar 降至为24 bar。
8 bar
2:1
16 bar
8 bar
24 bar
A B 2:1 SPOOL
P = 8 bar
PT
阀芯选择
AB
AB
TPT
TPT
20N
因此，选择阀芯节流特性是 由执行元件类型和负载性质 所决定的。
28S
AB
AB
TPT 22A
TPT 20N10
阀芯结构 额定流量 功率容量 开环 / 闭环 阀响应 线性度 重复性 再现性 滞环 压力增益 遮盖形式
出口节流阀芯
AB PT
AB
TPT 28S
出口节流阀芯只在A口至T口和B口至T口的流 道上具有节流作用，而在P口至A口和P口至B 口的流道上无节流作用（就像在普通换向阀中 一样）。 出口节流阀芯可用于液压缸和液压马达，常用 于控制拉力负载。
Steve Skinner, Eaton Hydraulics, Havant, UK
Copyright Eaton Hydraulics 2000
比例阀选择
阀芯结构 额定流量 功率容量 开环 / 闭环 阀响应 线性度 重复性 再现性 滞环 压力增益 遮盖形式
进口节流和出口节流（对称）阀芯
QR 3 l/min
3) 目前，比例阀的额定流量范围为3 ~ 550 l/min。
550 l/min
流量计算
A1
Q1 QR = ?
V1
正确确定比例阀大小是非常重要的， 若比例阀太小，则将不能保证执行元 件的运动速度，若比例阀太大，则需 要产生很小的阀口开度，这样就很难 控制。
压力计算
A1
P1
PS
阀芯中位机能
AB
AB
AB
PT
PT
PT
2C
33C
对于大多数比例方向阀而言，也可以使用不同的中位机能。 中位机能的正确选择主要取决于负载特性和系统中其它控制 阀，例如，若比例阀用于防止执行元件运动，则中位机能应 选择为O型（ 2C ），但若使用电磁阀或先导式单向阀，则选 用Y型（ 33C ）中位机能更合适。
功率容量，比例阀，无反馈
2) 对于无反馈的比例阀，当 比例电磁铁通电时，就会产 生电磁力，其将压缩弹簧推 动阀芯。
P
Q
1) 当选择比例阀的最佳流量 时，也应考虑其功率容量，即 为了防止液动力将阀口关闭， 比例阀应具有将阀芯保持在期 望位置的能力。
功率容量，比例阀，无反馈
1) 然后，阀口开启，直至电 磁力与弹簧力相平衡。
对称阀芯
在图示简单举例中，可说明对 称阀芯的优点。在该图示中， 空载液压缸由比例阀和压力调 节器来控制。
8 bar
2:1
AB PT
对称阀芯
当液压缸活塞杆回缩时，压力调 节器将使比例阀P口至B口之间 的流道压降保持为8 bar 。
2:1
8 bar
AB PT
P = 8 bar
对称阀芯
因A口至T口的流量为P口至B 口流量的两倍（对于2:1 的液 压缸），所以A口至T口之间 的压降将是P口至B口压降的 4倍（如为32 bar ）。
8 bar
2:1
A B 2:1 SPOOL
P = 8 bar
PT
非对称阀芯
不过，若2:1 的阀芯控制2:1 的液压缸，则A口至T口的压 降也为8 bar。
2:1
8 bar
A B 2:1 SPOOL
P = 8 bar
PT
非对称阀芯
无杆腔的背压力为8 bar ，有 杆腔的压力为16 bar， P口的 最小压力为24 bar 。
进口节流阀芯
AB PT
AB
TPT 22A
进口节流阀芯仅在KDG4V 3S 型比例阀上使 用，其在P口至A口和P口至B口的流道上具有 节流作用。
非对称阀芯
AB PT
AB
TPT 20N10
为了最优控制非对称液压执行元件，大多数比 例方向阀都采用非对称阀芯结构，在这种情况 下，P口至A口或P口至B口流道上的节流作用 比P口至B口或B口至T口的要小，例如， 若2:1 的阀芯用于2:1的液压缸，则进口节流控制和出 口节流控制的作用就相同。
8 bar
2:1
AB PT
P = 32 bar
对称阀芯
1) 无杆腔背压为32 bar ，有 杆腔的压力就应为64 bar 。
32 bar
2) 因此，为使空载液压缸 移动， P口最小压力应为 72 bar 。
8 bar
72 bar
2:1
AB PT
64 bar P = 32 bar
非对称阀芯
若将比例阀阀芯变为非对称 式（比例为2:1 ），P口至B 口的压降则为8 bar，其由压 力调节器设定 。
A2
F
P2 然而，因比例阀可以控制进
入和流出液压执行元件的流 量，所以，正确选择比例阀 大小并不像选择普通换向阀 那样简单。
PT
压力计算
A1
A2
P1.A1
P2.A2
F
P1
P2
P1.A1 = P2.A2 + F
PS
PT
为了确定比例阀的阀口压降，有必要
估算压力P1和P2，这可以通过液压缸 活塞的力平衡方程 ...
AB PT
AB
T PT 20N
这是最常见的比例阀阀芯，这里，在给定开度 情况下，所有阀口的过流面积都是相等的。对 于对称液压执行元件（如液压马达），这种阀 同时可实现进口节流和出口节流控制，对于非 对称液压执行元件（如液压缸），根据运动方 向，进口节流或出口节流控制中的一个将占主 导地位。
阀芯结构
3) 然而，随着液体流过 比例阀，液动力也作用
在阀芯上，以抵消电磁 力。
P Q
2) 在最大开度处，阀口流量 将与阀口压降的平方根成正 比。
功率容量，比例阀，无反馈
1) 液动力的影响将部分 关闭阀口...
P Q
2) ... 这会导致实测曲线 与理论曲线不一致，且
5C
额定流量
阀芯结构 额定流量 功率容量 开环 / 闭环 阀响应 线性度 重复性 再现性 滞环 压力增益 遮盖形式
额定流量
QR l / min
2) 通过改变阀芯节流槽的大小、形状或数量，可获得 不同的额定流量。
5 bar P
AB PT
1) 额定流量可以定义为阀口压降为5 bar（最大开口度）时，比例 阀所通过的流量。
压力计算
A1
A2
P1
Q. A2
Q
A1
P Q2
PS
F
P2
P1.A1 = P2.A2 + F
来自百度文库
PT
P2 PS
– –
PT P1
=
A2 2 A1
... 和阀口流量与压降之间的关系来完 成。
比例阀大小选择软件
不过，最方便的办法就 是使用计算机软件来完 成计算过程。
阀芯结构 额定流量 功率容量 开环 / 闭环 阀响应 线性度 重复性 再现性 滞环 压力增益 遮盖形式
使用非对称阀芯将会使P口最小 压降从72 bar 降至为24 bar。
8 bar
2:1
16 bar
8 bar
24 bar
A B 2:1 SPOOL
P = 8 bar
PT
阀芯选择
AB
AB
TPT
TPT
20N
因此，选择阀芯节流特性是 由执行元件类型和负载性质 所决定的。
28S
AB
AB
TPT 22A
TPT 20N10
阀芯结构 额定流量 功率容量 开环 / 闭环 阀响应 线性度 重复性 再现性 滞环 压力增益 遮盖形式
出口节流阀芯
AB PT
AB
TPT 28S
出口节流阀芯只在A口至T口和B口至T口的流 道上具有节流作用，而在P口至A口和P口至B 口的流道上无节流作用（就像在普通换向阀中 一样）。 出口节流阀芯可用于液压缸和液压马达，常用 于控制拉力负载。