东北大学 液压知识点总结

第一章概论

1.2 电液比例控制的概念

从广义上讲，凡是输出量如压力，流量，位移，速度，加速度等能随输入信号连续的按比例的变化的控制系统都称为比例控制系统。

伺服控制也是一种比例控制。

比例控制主要用于开环系统，伺服控制主要用于闭环系统。

在伺服控制系统中，平衡状态控制信号，理论上为零，而比例控制系统却永远不会为零。比例系统中的主控元件可以有无限种状态，分别对应受控对象的无限种运动；而开关控制中控制元件只有两种状态。

1.3电液比例控制系统的工作原理及组成。

1.3.1工作原理

电液比例控制可以分为开环控制和闭环控制。

当通过电液比例阀进行开环控制时，输入电压经电子放大器放大后，驱动比例电磁铁使之产生一个与驱动电流成比例的力，去推动液压控制阀芯。

液压控制阀输出一个大功率的液压信号，使执行元件拖动负载以所期望的速度运动。

改变输入信号的大小，便可改变负载的运动速度。

若需提高控制性能，可以采用闭环控制。

这时可在开环控制的基础上增加一个测量反馈元件，不断测量系统的输出量，并将它转换成一个与之成比例的电压反馈到系统的输入端，同收入信号比较，形成偏差。

此偏差信号经放大矫正后加到电液比例阀上，放大成大功率的液压信号p和q去驱动执行元件，以拖动负载朝着消除偏差的方向运动，直到偏差e趋近于零为止。

电液比例控制系统同电液伺服系统相似，只是用电液比例阀取代了伺服系统中的电液伺服阀而已。

1.3.2电液比例系统的组成。

指令元件，电控器，比较元件，电～机械转换，液压放大器。液压执行器，输出量，测试反馈，测试反馈。

包含了外反馈回路控制系统的才称为闭环控制系统，不包含外反馈的称为开环系统。

如果存在比例阀本身的内反馈也可以构成实际的局部小闭环控制，但一般不称其为闭环系统。

组成电液比例控制系统的基本元件有

①指令元件

②比较元件

③电控器

④比例阀可分为电~机械转换器，液压放大元件两部分

⑤液压执行器

⑥检测反馈元件

1.4电液比例控制系统的分类

比例流量控制系统

比例压力控制系统

比例流量压力控制系统

比例速度控制系统，

比例位置控制系统

比例力控制系统

比例同步控制系统

电液比例控制的主要优点

一，操作方便，容易实现电器远程控制

二，自动化程度高，容易实现编程控制

三，工作平稳，控制精度较高

四，结构简单，使用元件较少，对污染不敏感

五，系统的节能效果好

主要缺点为

一，成本较高

二，技术较复杂

第二章比例电磁铁

2.1电机械转换元件的作用及形式

2.1.1 形式

目前生产上应用的电~机械转换元件大多采用电磁式设计，并且利用电磁力与弹簧力相互平衡的原理，实现电机械的比例转换。

最常见的有直流伺服电机，步进电机，力矩马达，动圈式力马达，动铁式力马达。

动铁式力马达一般称为比例电磁铁。

2.1.2要求

2.1.3比例电磁铁概述

比例控制的核心是比例阀。

比例阀的输入单元式电~机械转换器。

比例电磁铁原理:

依据法拉第电磁感应原理设计，其产生的机械量与输入电信号的大小成比例，再连续的控制液压阀阀芯的位置，实现连续的控制液压系统的压力，方向和流量。

比例电磁铁是电子技术与液压技术的连接环节，是一种直流行程式电子铁可产生一个与输入量成比例的输出量:力和位移。

2.2电磁铁的结构与工作原理

2.2.1普通螺线管型电子铁

由外壳，激磁线圈，挡板，衔铁组成。

当线圈通有直流电流时，线圈便在铁芯中产生磁场，并形成闭合的磁力线路。

电磁铁存在两个间隙，一个是工作间隙，另一个是非工作间隙。

在电磁铁吸合过程中形成两个变化的磁通，即主磁通和变化的磁通，衔铁所受到的吸力主要由两部分组成。主磁通产生的力称为端面力，而漏磁通产生的力称为螺管力。两个力的方向是一致的，这两个力的合力就构成了总的电磁力。

2.2.2单向比例电磁铁

直流比例电磁铁是电液比例控制元件中应用最广泛的电机械转换器。

是装甲式螺线管电磁铁，由于可动部分是衔铁，所以是一种动铁式马达。

按比例电磁铁输出位移的形式，除最常见的单向直动式外还有双向直动式。

线圈通电后形成的磁路，经壳体，导向套锥端到轭铁而产生斜面吸力；另一路是直接由衔铁端面到轭铁的输出力。

2.3比例电磁铁的特性

2.3.1电磁铁的吸力特性

衔铁在运动中所受到的电磁力与它的行程之间的关系成为吸力特性

A比例电磁铁基本结构。

比例电磁铁主要由推杆儿，衔铁，轴承环，隔磁环，导套和限位环组成。

导套前后两段由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料焊接。

衔铁前端有推杆，用于输出力或者位移；后端装有由弹簧和调节螺钉组成的调零机构。

B比例电磁铁工作原理。

当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势的作用下形成两条磁路，一条磁路由前端盖盆型极靴底部沿轴向工座间隙进入衔铁穿过导套后端和导磁外壳回到前端盖极靴。另一磁路2经盆形极靴锥形周边径向穿过工作气隙进入衔铁，而后与磁路1相汇合。由于电磁作用，磁通1产生了通常的端面力，磁通2则产生了一定数量的附加轴向力。

两力的综合就得到了整个比例电磁铁的输出力。

在工作区域内，电磁力相对于衔铁位移基本呈水平力特性关系。

静态吸力特性就是在稳态过程中得到的吸力特性。

比例电磁铁的静态吸力位移特性可分为三段

①吸合区②工作区③空行程区

C比例电磁铁的工作过程。

直动式比例电磁铁的吸力特性有以下特点:

在其工作行程范围内具有基本水平的位移~力特性，因此一定的控制电流对应一定的输出力，即输出力与输入电流成比例。

2.3.2电磁铁的负载特性

电磁铁在运动过程中必然要克服机械负载和阻力而做功。

对于普通电磁铁，一般都要求电磁吸力大于负载反力

对于比例电磁铁，则要求咁铁处于电磁吸力与负载反力相平衡的状态，只有这样，电磁铁才能正常工作。电磁铁可靠地工作应是吸力特性与负载特性有良好的配合。

对于吸合型电磁铁，在吸合过程中电磁吸力特性曲线应在负载反力曲线在上方，而在释放运动中负载反力必须大于电磁产生的剩磁力。

比例电磁铁在工作过程中电磁力总是与负载力相平衡，吸力特性曲线有很多条，而负载多为弹性负载，他工作时吸力特性与负载特性的配合情况如图负载弹簧的特性曲线与多条犀利特性曲线相交对应，不同的输入电流，电磁力的曲线水平上下平移，而他与弹簧特性曲线的相交点，便是对应电流下的工作点由图可以看出，当电流改变时，工作点也改变比例电磁铁正是利用这一特性来实现电机解信号的比例转换。

2.4比例电磁铁的分类与应用

2.4.1力控制型比例电磁铁

在力控制型比例电磁铁中，衔铁行程没有明显变化时，改变电流就可以调节其输出的电磁力。由于在电子放大器中设置有电流反馈环节，在电流设定值恒定不变，而词组变化时，可使磁通量不变，继而使电磁力保持不变。

在控制电流不变时，电磁力在其工作行程内保持不变。

由于行程较小，力控制型电磁铁的结构很紧凑。

由于行程小可用作比例压力阀和比例方向阀的先导级，将电磁力转化为液压力。

这种比例电磁铁是一种可调节型直流电磁体，在其衔铁腔中充满了工作油液。

力控制型比例电磁铁直接输出力，他的工作行程短，可直接与阀芯和通过传力弹簧与阀芯连接。

2.4.2行程控制型比例电磁铁

在行程控制型比例电磁铁中，衔铁的位置由一个闭环调节回路进行调节，只要电磁铁在其允许的工作区域内工作，其衔铁位置就保持不变，而与所受反力大小无关。

使用行程调节型比例电磁铁，能够直接推动诸如比例方向阀，流量阀及压力阀的阀芯，并将