二级电液比例节流阀
第8讲 电液比例压力阀
当电磁换向阀通电使电梯下降时，阀芯运动很快，这表明 液压缸活塞很快加速到其最大速度（最大速度通过设定流 量控制阀F来确定）。电梯的这种突然启动会使乘客感到非 常不舒服。
F
同样，当电梯到达目的地时，因电磁换向阀的很快关闭，也会使电梯突 然停止，从而再次使乘客感到不舒服。在实际液压系统中，由执行元件 的突然启停而产生的冲击还会造成压力尖峰，这也是容易引起系统泄漏 的情况之一。
力
时间
在这种情况下， 不仅需要控制执 行元件的最大压 力，而且还需控 制施加或消除压 力的速率。
力
时间
实际上，机器 工作循环由一 系列斜坡和保 持周期组成， 这些周期都可 以通过比例阀 来实现。
力
时间
在机器工作循环末段，对许多过程 来说，压力下降速率也是非常关键 的。
力
因此，采用比例阀可 以实现运动和力控制 ，且在有些场合，同 一种比例阀既可用于 运动控制，也可用于 力控制。这通常涉及 到 “ PQ” 控 制 ， 如 控 制 压 力 (P) 和 流 量 (Q) 。
三、电子控制
通常，比例电磁铁的线圈电流由功率放
大器（电子放大器）来控制。功率放大 器本身需要一个电源（一般为12 或 24 VDC ）和一个输入信号。
功率放大器输出（电流）由输入信号控制，当输 入信号为零时，输出信号也为零。
24 V DC
当输入信号增大时，功率放大器的输出信号也相 应地增大。
24 V DC
距离
加速度
时间
2. 控制执行元件速度，若有必要，对于变负载， 应保持其恒定。
距离
速度
加速度
时间
3. 平滑减加速度，并使压力峰值最小。
距离
减速度 速度
加速度
各种液压控制阀图型符号和功用
各种液压控制阀图型符号和功用一、方向控制阀：按—拉式手柄式踏板式双向踏板式或门型与门型二、压力控制阀：先导型溢流阀先导型电磁溢流阀卸荷溢流阀直动型减压阀先导型减压阀定比减压阀定差减压阀直动型外控顺序阀先导型顺序阀单向顺序阀（平衡阀）可调节流阀单向节流阀温度补偿型调速阀先导型比例减压阀先导型比例顺序阀比例溢流节流阀大管轮41、42期《船舶辅机》各部分试题量1.液压元件及设备（甲板机械）48题；2.船舶制冷装置40题；3.船舶辅锅炉装置12题。
《船舶辅机》试题库需要掌握的试题一、液压元件、设备【共593题】：232～261 30题644～651 8题 662～683 22题687～788 2题689～829 41题830～910 67题（扣除不要求的径向泵）911～1008 98题 1056～1254 199题1255～1325 71题 1352～1406 55题二、船舶制冷装置【共312题】：1407～1418 12题1419～1529 111题15-30、31、33、38、39、48～51、55、62～73 22题1574～1618 45题1653～1735 83题1736～1831 150题三、船舶辅锅炉装置【共161题】：2004～2014 11题2080～2088 9题2089～2150 62题2151～2157 7题2178～2192 15题2193～2216 24题2268～2300 33题注：1. 注意叶片马达结构、特点，《船舶辅机》试题库无此类题目。
2. 注意螺杆式制冷压缩机结构、特点，《船舶辅机》试题库无此类题目。
3．注意起货机、自动绞缆机液压系统图各元件的功用，《船舶辅机》试题库较少此类题目。
三管轮41期《船舶辅机》各部分试题量1.船用泵30题；2.空压机8题；3.液压元件及设备（甲板机械）23题；4.船舶制冷装置15题；5.空调6题；6.船舶辅锅炉装置13题；7.海水淡化5题。
电液伺服阀和电液比例阀的概述
电液伺服阀和电液比例阀的概述摘要 介绍了电液伺服阀和电液比例阀的组成及功能特点，同时对两种阀进行了比较，得出两种阀的使用特点和使用场合。
关键词 电液伺服阀 电液比例阀 闭环控制 力矩马达 比例电磁铁 反馈装置1.前沿阀对流量的控制可以分为两种： 一种是开关控制：要么全开、要么全关，流量要么最大、要么最小，没有中间状态，如普通的电磁换向阀、电液换向阀。
另一种是连续控制：阀口可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，这类阀有手动控制的，如节流阀，也有电控的，如比例阀、伺服阀。
所以使用比例阀或伺服阀的目的就是：以电控方式实现对流量的节流、压力控制。
2.电液伺服阀电液伺服阀是一种自动控制阀，它既是电液转换组件，又是功率放大组件，其功用是将小功率的模拟量电信号输入转换为随电信号大小和极性变化、且快速响应的大功率液压能[能量（或）和压力]输出，从而实现对液压执行器位移（或转速）、速度（或角速度）、加速度（或角加速度）和力（或转矩）的控制。
电液伺服阀通常由电气-机械转换器、液压放大器（先导阀和功率级主阀）和检测机构组成。
电液伺服阀的基本组成有前置级液压放大器的伺服阀，无论是射流放大器还是喷嘴挡板放大器，其产生阀芯驱动力都要比比例电磁铁大得多(高一个数量级)。
就这个意义上讲，伺服阀阀芯卡滞的几率比比例阀小。
特别是射流管伺服阀的射流放大器因为没有压力负反馈，前置级流量增益与压力增益都较高，推动阀芯的力更大，所以伺服阀有更高的分辨率和较小的滞环。
简单地说，所谓伺服系统就是带有负反馈的控制系统，而伺服阀就是带有负反馈的控制阀。
伺服阀的主阀一般来说和换向阀一样是滑阀结构，只不过阀芯的换向不是靠电磁铁来推动，而是靠前置级阀输出的液压力来推动，这一点和电液换向阀比较相似，只不过电液换向阀的前置级阀是电磁换向阀，而伺服阀的前置级阀是动态特性比较好的喷嘴挡板阀或射流管阀。
伺服阀的主阀是靠前置级阀的输出压力来控制的，而前置级阀的压力则来自于伺服阀的入口p，假如p口的压力不足，前置级阀就不能输出足够的压力来推动主阀芯动作。
常用电液比例阀
滞环％
重复精度％ 频宽-3dbHz
1~3
0.5 20~200
1~3
0.5 1~30
4~7
±1 1~5
无
<0.1% 5 有 0.5
线圈功率W
中位死区 价格因子
0.05~5
无 3
10~24
有 1
10~30
有 1
1.电液比例压力阀
比例压力阀用来实现压力控制，压力的升降随时可以通过电信号加以改
变。
工作系统的压力可根据生产过程的需要，通过电信号的设定值来加以变 化，这种控制方式常称为负载适应控制。 根据在液压系统中的作用不同，可分为比例溢流阀，比例减压阀和比例 顺序阀。根据控制的功率大小不同，可分为直动式和先导式两种，根据是否 带位置检测反馈，可分为：带位置检测和不带位置检测比例压力阀两种。
FD F f
p d 2 C d Cv dx sin 2 4
从上式可以看出，当忽略运动摩擦力和稳态液动力时，锥阀的开启压力 p 与 输入电流 I 成正比，因此连续地按比例控制输入电流 I 的大小，便可连续地按比 例调控先导阀的开启压力 p。 由于比例电磁铁有磁滞和摩擦力 Ff 的存在，因此当电流增加和减小时，电流 I 与压力 p 的关系曲线不能重合，为了减少滞环，除在设计时应尽量减小磁滞和 摩擦力外，在使用时，常在电控器中叠加一个频率为 100HZ 的颤振信号到直流 电源。
坏。
12
1
13
6
2
9 8 3
11 10
4 5
X
7
A
B
先导式比例益流阀机构图（DBEM 型） 1－先导阀体；2－比例电磁铁；3－限压阀；4－主阀体；5－主阀芯；6－先导阀 芯； 8、9－阻尼；10－控制油通道；11－主阀弹簧；12－先导阀；13－泄油孔
电液比例阀工作原理
电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。
阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。
电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。
近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。
它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。
特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。
2 工程机械电液比例阀种类和形式电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。
工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。
螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。
常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。
利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。
可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。
四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。
滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。
电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。
电液比例阀设计(DOC)
带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计摘要：电液比例技术发展迅猛，以其控制精度较高、结构简单、成本合理等优点在工业生产中获得了越来越来广泛的应用，它的发展程度也可从一个侧面反映一个国家液压工业技术水平，因而日益受到各国工业界的重视。
本设计的课题是电液比例阀中的一类——二级电液比例节流阀。
在对该阀各部分的结构、原理及性能参数进行详细分析的基础上，完成了功率级为二通插装阀，先导级为电液比例三通减压溢流阀，通径为32mm，最大流量为480L/min，进油口额定工作压力为31.5MPa，出油口额定工作压力为30.5MPa的电液比例节流阀的结构设计与参数设计。
关键词：电液比例节流阀；插装阀；比例电磁铁The design of two stage electro-hydraulic proportional throttle valve with displacement electricity feedbackMajority:Machine Design ＆Manufacturing and AutomationAbstrac t: The technology of electro-hydraulic proportional develops swiftly and violently, it has more and more come the widespread application in the industrial production by its precision control, the simply structure, the reasonable cost and so on, its degree of development also might reflect a national hydraulic pressure industrial technology level from a side, so this technology received more and more value by the various countries' industrial field.The topic of this graduation project is precisely one kind of electro-hydraulic proportional valve----two stage electro-hydraulic proportional throttle valve. This design will first carry on detailed analysis to the structure, principle and function parameter of various part of this kind of valve, then complete the structural design and the parameter design of the two stage electro-hydraulic proportional throttle valve ,this valve's main stage is cartridge valve ,its forerunner stage is three contacts reduced pressure overflow valve .This valve's rectum is 32mm,and its max regulated flow is 480L/min,the oil input port fixed working pressure is 31.5MPa, the output port fixed working pressure is 30.5MPa.Keyword: Electro-hydraulic proportional throttle valve; Cartridge valves; Proportion electro-magnet ratio electromagnet1目录前言 (1)正文 (2)1 绪论 (2)1.1 电液比例阀概述 (2)1.2 电液比例阀的特点与分类 (2)1.3 电液比例阀的发展阶段 (3)1.4 电液比例技术在我国的发展 (5)1.5 比例流量阀 (5)2 流量阀控制流量的一般原理 (7)2.1 流量控制的基本原理 (8)2.4 主阀阀芯节流口形式的确定 (8)3 比例节流阀结构设计 (9)3.1 插装阀介绍 (9)3.2 控制盖板的设计 (9)3.3 插装式主阀设计 (11)3.4 先导阀设计 (21)3.5 弹簧的选用 (30)3.6 公差与配合的确定 (31)3.7 比例放大器 (33)3.8 比例电磁铁 (36)3.9 结构设计小结 (37)4 节流阀工作总原理分析及其性能参数指标 (38)4.1 原理分析 (38)4.2 静态性能指标 (39)4.3 动态性能指标 (40)5 比例控制系统 (41)25.1 反馈的概念 (41)5.2 闭环控制与开环控制 (41)5.3 电液比例控制系统的组成 (42)5.4 电液比例控制系统的特点 (43)5.5 比例控制系统的分类 (43)5.6 比例控制系统的发展趋势 (44)5.7 小结 (44)结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)3前言现代工业的不断发展对液压阀在自动化、精度、响应速度方面提出了愈来愈高的要求，传统的开关型或定值控制型液压阀已不能满足要求，电液伺服阀因此而发展起来，其具有控制灵活、精度高、快速性好等优点。
2D电液比例换向阀(shanhai)
力反馈型比例换向阀 1-比例电磁铁 2-先导阀心 3-反馈杆 4-主 阀心 5-阻尼孔 6-弹簧 7-调节螺钉 8-阀体
电反馈型双级比例阀 1-比例电磁铁 2-先导控制阀阀心 3-主阀阀体 4-对中复位弹簧 5-主阀阀心 6-位移传感器
导控式电液比例换向阀由导阀控制主阀敏感腔的压力变化，产生较大的 液压静压力驱动主阀心运动，可以实现大流量控制，但其结构复杂，且 无法在零导控压力下工作
As the connection device between the handle and multi-way valve, PLC can improve the intelligent level of the valve; PLC作为手柄与多路阀的连 接设备，提高多路阀的智能 化水平；
According to the size of the input signal,A new type Loading port independent control twodimensional multi-way valve can accrate control Construction Machinery,and have remarkable Energy saving effect. 新型2D负载口独立控制电液多路 换向阀按手柄输入信号的大小，精 确控制挖掘机的运动，且节能效果 显著。
T
A1
P
B1
T
施振对象
x v1
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
x v1
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
阀芯
阀套 窗口
沟槽
(a) 2D高频激振阀的工作原理
(b)
2D高频激振阀（3000Hz）
电液比例阀
液压传动
液压传动
电液比例阀
1.1 电液比例压力阀 1.2 电液比例流量阀 1.3 电液比例换向阀
1.1 电液比例压力阀
图所示为电液比例压力先导阀。它与普通溢流阀、减压阀、顺序阀的主阀组合 可构成电液比例溢流阀、电液比例减压阀和电液比例顺序阀。
1—比例电磁铁；2—推杆； 3—传力弹簧；4—阀芯 图 电液比例压力先导阀
1.2 电液比例流量阀
普通电液比例流量阀是将本章第五节所介绍的流量阀的手调部分改换为比例 电磁铁而成。下面介绍带内反馈的比例二通节流阀的结构和工作原理。
1—比例电磁铁；2—先导滑阀；3—反馈弹簧； 4—复位弹簧；5—主阀芯 图 电液比例二通节流阀
1—比例电磁铁；2—先导滑阀； 3—反馈弹簧；4—复位弹簧；5—主阀芯
放大级由阀体、主阀芯、左右端盖和阻尼螺钉6，7 等零件组成。当前置级输出 的控制压力 pc 经阻尼孔缓冲后作用在主阀芯 5 右端时，液压力克服左端弹簧力使阀 芯左移，开启阀口，阀芯左端弹簧腔通回油 pd ，油口 ps 与B 口通，A 口与 T 口通。 主阀开口大小取决于输入电流的大小。当前置级输出的控制压力为 pc ' 时，主阀反 向位移，开启阀口，连通 ps 口与 A 口、B 口与 T 口，油流换向并保持一定的开口， 开口大小与输入电流大小成比例。
图 电液比例二通节流阀
1.3 电液比例换向阀
）两部分组成。前置级由两端比例电磁铁 4，8 分别控制双向减压阀阀芯 1 的位移。
1—减压阀阀芯； 2，3—流道；
4，8—比例电磁铁； 5—主阀芯；
6，7—阻尼螺钉 图 电液比例换向阀
电液比例阀
电液比例阀现代工业的不断发展对液压阀在自动化、精度、响应速度方面提出了愈来愈高的要求，传统的开关型或定值控制型液压阀已不能满足要求，电液伺服阀因此而发展起来，其具有控制灵活、精度高、快速性好等优点。
而电液比例阀是在电液伺服技术的基础上，对伺服阀进行简化而发展起来的。
电液比例阀与伺服阀相比虽在性能方面还有一定差距, 但其抗污染能力强，结构简单，形式多样，制造和维护成本都比伺服阀低，因此在液压设备的液压控制系统应用越来越广泛。
今天，一个国家的电液比例技术发展程度将从一个侧面反映该国的液压工业技术水平，因此各发达国家都非常重视发展电液比例技术。
我国在电液比例技术方面，目前已有几十种品种、规格的产品，年生产规模不断扩大，但总的看，我国电液比例技术与国际水平比有较大差距，主要表现在：缺乏主导系列产品，现有产品型号规格杂乱，品种规格不全，并缺乏足够的工业性试验研究，性能水平较低，质量不稳定，可靠性较差，以及存在二次配套件的问题等，都有碍于该项技术进一步地扩大应用，急待尽快提高。
1电液比例阀概述电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。
阀芯位移也可以以机械、液压或电的形式进行反馈。
由于电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制的各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，因此应用领域日益拓宽。
近年研发生产的插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械的使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。
它的出现对移动式液压机械整体技术水平的提升具有重要意义。
特别是在电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好的应用前景。
2电液比例阀的特点与分类比例阀把电的快速性、灵活性等优点与液压传动力量大的优点结合起来，能连续地、按比例地控制液压系统中执行元件运动的力、速度和方向，简化了系统，减少了元件的使用量，并能防止压力或速度变换时的冲击现象。
比例流量阀课件（PDF）
1、电液比例流量控制阀1.1 分类与应用图1.1 电液比例流量阀分类简图1.2 节流与调速qα=Δ≠常数，调节A后，q还受负载变化的影响；节流阀——pΔ=常数，调节A后，q不受负载变化的影响；调速阀——p1.3 节流阀的控制特性在比例节流阀中，阀芯位移是输入电信号的单调函数，如图1.2。
图1.2 稳态控制特性I-x所示为阀口形状为三角形、矩形及双矩形的比例节流阀，在阀口工作压差为三种不同恒定值时，其输出流量与输入电信号的关系曲线簇。
图1.3 流量稳态控制特性1.4 节流阀的功率域所示为比例节流阀的功率域示意图。
在使用比例节流阀时，要尽量避免超越阀的功率域。
否则，比例节流闽的阀芯位移将会出现如图所示的饱和现象，从而使阀丧失比例控制特性。
特别是不带位移传感器的单级比例节流闽，在较大压差作用下，这种直控阀的流量大到功率界限时，稳态液动力会自动将阀口关小，通过阀口的流量不会随着压差的增加而增加，存在着一种“自然”的功率域现象。
图1.4 比例节流阀的功率域示意图图1.5 超过功率域工况的稳态控制特性曲线1.5直动式比流节流阀参见BOSCH教程P24-25用比例电磁铁直接驱动阀芯，与弹簧力平衡定位，特点：1、简单，工作可靠，可附加手动，一般能做到NG6，NG10；2、阀口开度受液动力、摩擦力影响，精度不高；3、最大流量NG6（35l/min），NG10（80l/min）；4、由于比例电磁铁输出力有限，存在着功率域；5、注意P24倍流量工况，此时更要注意功率域限制1.5先导式比流节流阀参见力士乐插装式比例节流阀样本1、原理特点：大流量电液比例阀以比例阀或伺服阀作为先导级，以插装阀作为主级，具有流量大、响应快、耐高压和使用寿命长等优点。
它能连续、成比例地调节受控腔的压力或流量等，主要应用在铸造机械、压铸机、注塑机、吹塑机、陶瓷机械、高速冲床、钢厂等。
2、应用要求，不同的应用场合对阀的性能要求也有所侧重，如：快锻压机上使用的大流量电液比例阀不仅响应速度快，而且具有控制精度和重复精度高的特点；模锻压机上用于控制主缸速度、快慢速切换的大流量比例阀，则对响应速度和控制精度要求不太高，只需成比例可连续调节即可，但要求价格低廉；压铸机上所使用的大流量比例阀对精度要求不高，但要求阀具有极快的响应速度和低廉的价格。
大流量双主动双电反馈电液比例插装式节流阀简介
５ ５
仿 真分 析 ， 化其设 计理 论 。 优 （） ２ 电液 比例 节流 阀总体 结构 的研 究 主 要包 括 先导 部 分 、 制 盖板 、 阀 阀套 、 控 主 检 测元 件 、 控制 器等 。 先导 部分 和主 阀芯结 构 可 以有 以下 几种 组合 形
式Байду номын сангаас
（ ） 理创 新 １原
阀产品 ，山东泰 丰液压公 司作 为 国内生产二通 插装 阀的龙头 企业 ，无论是 在产 品加工 上还是在 产品应
用 规模 上 已赶 上 并 在某 些 领 域 超 过 了 欧美 发 达 国 家。
路甬祥教授针对采用位移一 力反馈的电液比例
插装 阀 已提 出 了一些 专利 ，对 国内这方 面 的研究 起
２ 涉 及 的 关键 技 术
（） １ 先导控 制技术 （） ２ 总体结 构 的设计
行程 的 限制 ， 只适应 于小流量 场合 ， 主要作 为板 式 阀 应用 。０年代末 、０年 代初 ， ７ ８ 电液 比例 技术开始 和插 装技 术相结 合 ， 直到 ８ ０年代末 、０年 代初适 应 于高 ９
于 良振 王 明 琳
（山东泰丰液压设备有 限公司 济宁 ２ ２ ０ ７ ０ ０）
摘要 ： 文章介绍 了大流量双主动双电反馈电液比例插装式节流阀的国内外研究现状 、 主要研究内容和主要的技术创
电液比例阀的研究综述及发展趋势
文章编号: 1005—0329(2008)08—0032—06技术进展电液比例阀的研究综述及发展趋势张 弓,于兰英,吴文海,柯 坚(西南交通大学,四川成都 610031)摘 要: 电液比例阀是电液比例控制技术的核心元件,它按照输入电信号指令,连续成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。
综述了比例压力阀和比例流量阀国内外的研究进展,并且对比例阀未来的发展趋势进行了展望。
关键词: 电液比例阀;比例压力阀;比例流量阀;综述中图分类号: TH137.52 文献标识码: ARev i ew and D evelop m en t Trend of Electro2hydrauli c Proporti ona l Va lveZHANG Gong,Y U Lan2ying,WU W en2hai,KE J ian(South west J iaot ong University,Chengdu610031,China)Abstract: Electr o2hydraulic p r oporti onal valve is the key component in electr o2hydraulic p r oporti onal contr ol technique,accord2 ing t o the input electric signal,the para meters such as p ressure,fl ow and directi on of hydraulic system are contr olled continuous2 ly and p r oporti onally.An over revie w of the p r oporti onal p ressure valve and p r oporti onal fl ow valve at home and abr oad is su mma2 rized.Finally,the devel poment trend of p r oporti onal valve is discussed.Key words: electr o2hydraulic p r oporti onal valve;p r oporti onal p ressure valve;p r oporti onal fl ow valve;revie w1 前言电液比例阀,是电液比例控制技术的核心和主要功率放大元件,代表了流体控制技术的发展方向[1]。
WANDFLUH 比例节流阀M18x1.5 说明书
样本号2.6-510C 1/2版本 05 06北京分公司Tel: +86 10 5969 3960Fax: +86 10 5969 3958万福乐(上海)液压系统有限公司Tel: +86 21 6768 1216Fax: +86 21 6768 1218Wandfluh AG ******************.cn 比例节流阀螺纹插装式•直动型,不带压力补偿•单向节流调速•Q max = 12 l/min, p max = 250 bar • Q N max = 6.3 l/minM18x1.5ISO 7789说明直动型比例节流阀,M18×1.5螺纹,ISO 7789的插孔。
阀芯有“常开”和“常闭”两种,有2个流量等级。
采用万福乐比例电磁铁(标准VDE 0580)调节。
该阀具有很好的流量调节特性和低滞环特性。
钢质插件体表面镀锌，有效防止外侧腐蚀,并且减小控制阀芯的摩擦,电磁铁表面镀锌。
目录一般技术规格 .......................................1液压技术规格 .......................................1电气控制 .............................................1机能符号.............................................2特性曲线 .............................................2尺寸/剖面图..........................................2零件清单 .............................................2附件 (2)用途比例节流阀适用于精确的进给控制系统,具有非常灵敏的打开和关闭特性，以及要求平稳地控制运动状态的固定设备或移动设备,例如机床和公共车辆。
普通流量阀与比例流量阀的比较
普通流量阀与比例流量阀的比较学号：089054348 姓名：芮杨1.摘要：普通流量阀广泛应用于工业中，但是随着比例技术的诞生，将比例技术引入流量阀中，使比例流量阀与传统流量阀有很大的区别，而且在控制原理上有着本质的区别。
2.关键词：普通流量阀，比例流量阀，比例技术，节流阀，调速阀，溢流控制阀，压力补偿，压力控制，流量反馈等3．正文一．流量控制阀的定义：流量控制阀就是依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来改变液阻，控制流量，实现对执行元件运动速度（或转速）的调节和控制的液压阀。
常用的流量控制阀有普通节流阀、普通调速阀、温度补偿调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。
在介绍比例方向阀之前，我们首先了解一下什么是比例技术，怎么实现比例技术来控制流量大小。
电液比例控制是介于普通开关控制和伺服控制之间的一种新的控制方式。
它既可以根据输入电信号的大小连续地、成比例地对液压系统的流量、压力、方向实现远距离控制、计算机控制，又在制造成本、抗污染等方面优于伺服控制，因此被广泛应用于性能要求不是很高的一般工业部门。
严格上说，比例控制是实现元件或系统的被控制量与控制量之间线性关系的技术手段，依靠这一手段要保证输出量的大小按确定的比例随着输入量的变化而变化。
比例技术实现的核心是“比例电磁铁”和“比例放大器”，其中比例电磁铁将电信号转换成力和位移，而比例放大器相当于电脑的CPU，它处理信号并输出正确的控制信号。
这些都是实现比例技术的关键。
比例流量控制阀是通过电液比例技术控制阀芯的运动，能根据输入信号的大小来控制阀口的大小，从而控制流量的大小。
它的控制能实现连续控制，比普通方向阀的性能有很大提升。
按控制和反馈原理分为比例节流阀和比例调速阀，其中比例调速阀又有阀口的压差控制或流量的闭环反馈控制两种结构。
若按照压差控制的调速阀有压差补偿型和负载适应型。
采用流量闭环反馈的调速阀有流量-位移-力反馈型和流量-电反馈型等结构。
按信号和液流方向特点分，有单向比例流量控制阀和双向比例流量控制阀，其中单向比例流量控制阀就是传统的比例流量阀。
电液比例阀
3.2.1直动式比例溢流阀直动式比例溢流阀的工作原理及结构见图3-2,。
这是一种带位置电反馈的双弹簧结构的直动式溢流阀。
它于手调式直动溢流阀的功能完全一样。
其主要区别是用比例电磁铁取代了手动弹簧力调节组件。
如图3-2a所示，它主要包括阀体6，带位置传感器1、比例电磁铁2、阀座7、阀芯5及调压弹簧4等主要零件。
当电信号输入时，电磁铁产生相应的电磁力，通过弹簧座3加在调压弹簧4和阀芯上，并对弹簧预压缩。
此预压缩量决定了溢流压力。
而压缩量正比输入电信号，所以溢流压力也正比于输入电信号，实现对压力的比例控制。
弹簧座德实际位置由差动变压器式位移传感器1检测，实际值被反馈到输入端与输入值进行比较，当出现误差就由电控制器产生信号加以纠正。
由图3-2b所示的结构框图可见，利用这种原理，可排除电磁铁摩擦的影响，从而较少迟滞和提高重复精度等因素会影响调压精度。
显然这是一种属于间接检测的反馈方式。
ab图3-2 带位置电反馈的直动式溢流阀a)工作原理及结构b）结构框图1—位移传感器2—比例电磁铁3—弹簧座4—调压弹簧5—阀芯6—阀体7—阀座8—调零螺钉普通溢流阀可以靠不同刚度的调压弹簧来改变压力等级，而比例溢流阀却不能。
由于比例电磁铁的推力是一定的，所以不同的等级要靠改变阀座的孔径来获得。
这就使得不同压力等级时，其允许的最大溢流量也不相同。
根据压力等级不同，最大过流量为2～10L/min。
阀的最大设定压力就是阀的额定工作压力，而设定最低压力与溢流量有关。
这种直动式的溢流阀除在小流量场合下单独作用，作为调节元件外，更多的是作为先导式溢流阀或减压阀的先导阀用。
另外，位于阀底部德调节螺钉8，可在一定范围内，调节溢流阀的工作零位。
3.2.2先导式比例溢流阀1.结构及工作原理图3-3所示为一种先导式比例溢流阀的结构图。
它的上部位先导级6，是一个直动式比例溢流阀。
下部为主阀级11，中部带有一个手调限压阀10，用于防止系统过载。
当比例电磁铁9通有输入信号电流时，它施加一个直接作用在先导阀芯8上。
比例流量阀
P2是指负载压力
图2-18 定差溢流型比例调速阀 1-定差溢流阀 2-比例节流阀 3-限压先导阀 它只适用于单执行机构或者同时只有一个执行器工作的进口调速 回路
4、先导式（位置反馈型）比例节流阀
直动式的比例流量阀只适用于较小通径的阀。当 通径大于10至16时，就要采用先导控制形式。
节流阀的流量随压差变化较大
调后速，阀其则流在量其就两不端随压压差差大的于变一化定而数变值化（。Δ在p调mi速n） 阀进出口压差很小时，由于定差减压阀阀芯被 弹簧推到最右端，减压口全部打开，不起减压 作用。
要使调速阀正常工作，
q
必须有一最小压力差，
节流阀
中低压调速阀压差值：Δp0.5MPa，
高压调速阀：Δp 1MPa
比例控制阀
伺服阀
伺服比例阀(20世纪 90年代中期出现)
比例阀(20世纪80年代初出现)
早期比例阀(20世纪60年代后期出现)
压力控制阀
流量控制阀
方向控制阀
电液比例流量控制阀：
比例流量阀按其是否对压差ΔΡ进行压力补 偿分为比例节流阀和比例调速阀.
1、比例节流阀：常用二位四通比例方向阀来 代替比例节流阀(这就告诉我们比例方向阀 既有换向功能,也具有节流功能)。
这种阀的最大开度受比例电磁铁的行程限制。R1是用来产生压降所必要的。R2是动 态反馈液阻，可减小主阀4左端的压力波动。增加主阀运动阻尼。先导阀芯的复位弹 簧刚度与比例电磁铁的静态特性有关。主阀芯复位弹簧刚度则影响阀的谐振频率和 最低工作压差。主阀芯与先导阀芯构成位置随动，即构成位置负反馈。但从随动理 论可知，这是一个有差系统，即主阀芯与先导阀芯的位移存移存在一个误差。
比例压力补偿阀和伺服驱动器的结合可实现高精度比例流量控制。LEMS阀是一种叠 装型阀，它能将比例流量控制系电磁阀与专用减压的压力补偿阀组合叠装连接，用作 对比例流量控制系统的T油口实现精确调节控制。
电液比例控制阀
职能符号——带位置反馈
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直动式比例方向阀——结构
1、阀体 2、比例电磁铁 3、电感式位移传感器 4、控制阀芯 5、复位弹簧
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比较——带与不带位置反馈的比例阀
不带位置电反馈的比例阀 优点：廉价 缺点：功率参数、重复精度、 滞环等将受到限制 应用：在工程机械应用领域， 这种牢靠的装置获得特别好的 效果。
快进工况，阀的压降 △ pv=12-6=6MPa
q快进 =60～150L／min 工进工况，阀的压降 △pv=12-11=1MPa
q工进 ＝5～20L／min
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快进工况时：
△p=6MPa
流量 q=150L／ min，仅利用了 额定电流的 66 ％左右；
流量q=60L／min 时，仅利用额 定电流的48％ 左右
工进速度范围内所需流量 q2=5--20L/min
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流量特性
不同公称流量的阀的流量特性曲线
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流量特性
不同公称流量的阀的流量特性曲线
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流量特性
我们如果像选用普通开关阀那样来选用比例阀 ---实际上人们常犯这样的错误（以q＝150L ／min为公称流量）；
这意味着阀的行程分辨 率相对较差。
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利用特性曲线合理选择比例方向阀
流量q为25L／min，Δp=5MPa. 选择E15型滑阀
在98%阀的开口量时就能达到 25升/分的流量要求了，而仅 有2%的无用控制行程。
这种阀的行程分辨率相对较好. 在这种情况下，就必须选择
E15型滑阀。阀的分辨率越 好，就越容易实现控制调节 作用。
电液比例阀及比例控制回路
(1) 电—机械转换元件
电磁铁是一种依靠电磁系统产生的电磁吸力，使衔铁对外做功的一种电 动装置。其基本特性可表示为衔铁在运动中所受到的电磁力 Fm 与它的 行程x之间的关系，即Fm ＝f(x) 。这个关系称为吸力特性。对比例电磁 铁，要求它具有水平的吸力特性。（吸合区不能用采用限位片隔离）
力
时间
力控制
在机器工作循环末段，对 许多过程来说，压力下降 速率也是非常关键的。
力
时间
力控制
因此，采用比例阀可以实 现运动和力控制，且在有 些场合，同一种比例阀既 可用于运动控制，也可用 于力控制。这通常涉及到 “PQ”控制，如控制压力 (P)和流量(Q) 。
此外，所有这些控制功能 都可通过将电信号输入到 比例阀上来实现，而比例 阀具有与机器控制器相连 接的简单接口。
比例压力控制
在一台机器中，若使用比 例方向阀和比例压力阀， 则表明这台机器的液压功 能（运动和作用力）可由 电信号控制。
电磁换向阀的响应时间
比例阀的最大优势就在于其电控能力， 即通过电信号可无级控制其阀芯运动速 度。
电磁换向阀的响应时间
0.015
S
根据电磁换向阀的通径大小和电源电压，其 通电响应时间约为15ms。
距离
位置
减速度
速度
加速度
时间
力控制
比例阀也可以通过控制施加 于执行元件中的压力来控制 执行元件的输出力（例如在 压机或注塑机中）。
力
时间
力控制
在这种情况下，不仅需要控 制执行元件的最大压力，而 且还需控制施加或消除压力 的速率。
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带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计摘要：电液比例技术发展迅猛，以其控制精度较高、结构简单、成本合理等优点在工业生产中获得了越来越来广泛的应用，它的发展程度也可从一个侧面反映一个国家液压工业技术水平，因而日益受到各国工业界的重视。
本设计的课题是电液比例阀中的一类——二级电液比例节流阀。
在对该阀各部分的结构、原理及性能参数进行详细分析的基础上，完成了功率级为二通插装阀，先导级为电液比例三通减压溢流阀，通径为32mm，最大流量为480L/min，进油口额定工作压力为31.5MPa，出油口额定工作压力为30.5MPa的电液比例节流阀的结构设计与参数设计。
关键词：电液比例节流阀；插装阀；比例电磁铁The design of two stage electro-hydraulic proportional throttle valve with displacement electricity feedbackMajority:Machine Design ＆Manufacturing and AutomationAbstrac t: The technology of electro-hydraulic proportional develops swiftly and violently, it has more and more come the widespread application in the industrial production by its precision control, the simply structure, the reasonable cost and so on, its degree of development also might reflect a national hydraulic pressure industrial technology level from a side, so this technology received more and more value by the various countries' industrial field.The topic of this graduation project is precisely one kind of electro-hydraulic proportional valve----two stage electro-hydraulic proportional throttle valve. This design will first carry on detailed analysis to the structure, principle and function parameter of various part of this kind of valve, then complete the structural design and the parameter design of the two stage electro-hydraulic proportional throttle valve ,this valve's main stage is cartridge valve ,its forerunner stage is three contacts reduced pressure overflow valve .This valve's rectum is 32mm,and its max regulated flow is 480L/min,the oil input port fixed working pressure is 31.5MPa, the output port fixed working pressure is 30.5MPa.Keyword: Electro-hydraulic proportional throttle valve; Cartridge valves; Proportion electro-magnet ratio electromagnet1目录前言 (1)正文 (2)1 绪论 (2)1.1 电液比例阀概述 (2)1.2 电液比例阀的特点与分类 (2)1.3 电液比例阀的发展阶段 (3)1.4 电液比例技术在我国的发展 (5)1.5 比例流量阀 (5)2 流量阀控制流量的一般原理 (7)2.1 流量控制的基本原理 (8)2.4 主阀阀芯节流口形式的确定 (8)3 比例节流阀结构设计 (9)3.1 插装阀介绍 (9)3.2 控制盖板的设计 (9)3.3 插装式主阀设计 (11)3.4 先导阀设计 (21)3.5 弹簧的选用 (30)3.6 公差与配合的确定 (31)3.7 比例放大器 (33)3.8 比例电磁铁 (36)3.9 结构设计小结 (37)4 节流阀工作总原理分析及其性能参数指标 (38)4.1 原理分析 (38)4.2 静态性能指标 (39)4.3 动态性能指标 (40)5 比例控制系统 (41)5.1 反馈的概念 (41)5.2 闭环控制与开环控制 (41)5.3 电液比例控制系统的组成 (42)5.4 电液比例控制系统的特点 (43)5.5 比例控制系统的分类 (43)25.6 比例控制系统的发展趋势 (44)5.7 小结 (44)结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)3前言现代工业的不断发展对液压阀在自动化、精度、响应速度方面提出了愈来愈高的要求，传统的开关型或定值控制型液压阀已不能满足要求，电液伺服阀因此而发展起来，其具有控制灵活、精度高、快速性好等优点。
而电液比例阀是在电液伺服技术的基础上，对伺服阀进行简化而发展起来的。
电液比例阀与伺服阀相比虽在性能方面还有一定差距, 但其抗污染能力强，结构简单，形式多样，制造和维护成本都比伺服阀低，因此在液压设备的液压控制系统应用越来越广泛。
今天，一个国家的电液比例技术发展程度将从一个侧面反映该国的液压工业技术水平，因此各发达国家都非常重视发展电液比例技术。
我国在电液比例技术方面，目前已有几十种品种、规格的产品，年生产规模不断扩大，但总的看，我国电液比例技术与国际水平比有较大差距，主要表现在：缺乏主导系列产品，现有产品型号规格杂乱，品种规格不全，并缺乏足够的工业性试验研究，性能水平较低，质量不稳定，可靠性较差，以及存在二次配套件的问题等，都有碍于该项技术进一步地扩大应用，急待尽快提高。
基于以上所述，本设计将对电液比例阀中的一类——二级电液比例节流阀进行设计。
该阀的功率级为二通插装阀，先导级为电液比例三通减压溢流阀。
本说明书各章节安排如下：第一章给出了电液比例电液阀的定义，概述了电液比例阀特点、分类及其发展阶段。
另外还对电液比例流量阀、电液比例节流阀作了简单的介绍。
第二章对流量控制的基本原理进行阐述，是本设计理论依据的基础。
第三章是本阀结构设计的详细过程，依次对阀的组成部分如控制盖板、插装式主阀、先导阀进行了设计计算，并对比例放大器、比例电磁铁也进行了介绍与分析。
此章是整个说明书的核心章节。
第四章在结构设计完成之后对阀的具体控制原理和性能参数进行了阐述。
第五章是对比例控制系统的介绍。
由于比例阀在液压系统中最终应用效果将很大一部分取决于比例控制系统，故单独一章对比例控制系统做一个介绍。
由于本次毕业设计是我的第一次综合性设计，在设计的过程中，将有一定的困难，无论设计概念上的模糊或经验上的缺乏都可能导致设计的失误与不足，在此，恳请各位老师给以指正。
相信我一定会圆满完成本次毕业设计任务的。
41 绪论由于本毕业设计属于电液比例阀这一大类，故此先简略介绍一下电液比例阀：1.1 电液比例阀概述电液比例阀是以传统的工业用液压控制阀为基础，采用模拟式电气-机械转换装置将电信号转换为位移信号，连续地控制液压系统中工作介质的压力、方向或流量的一种液压元件。
此种阀工作时，阀内电气-机械转换装置根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出。
阀芯位移可以以机械、液压或电的形式进行反馈。
当前，电液比例阀在工业生产中获得了广泛的应用。
1.2 电液比例阀的特点与分类比例阀把电的快速性、灵活性等优点与液压传动力量大的优点结合起来，能连续地、按比例地控制液压系统中执行元件运动的力、速度和方向，简化了系统，减少了元件的使用量，并能防止压力或速度变换时的冲击现象。
比例阀主要用在没有反馈的回路中，对有些场合，如进行位置控制或需要提高系统的性能时，电液比例阀也可作为信号转换与放大元件组成闭环控制系统。
比例阀与开关阀相比，比例阀可简单地对油液压力、流量和方向进行远距离的自动连续控制或程序控制，响应快, 工作平稳，自动化程度高，容易实现编程控制，控制精度高，能大大提高液压系统的控制水平。
与伺服阀相比，电液比例阀虽然动静态性能有些逊色，但使用元件较少，结构简单，制造较电液伺服阀容易，价格低，效率也比伺服高(伺服控制系统的负载压力仅为供油压力的2／3)，系统的节能效果好，使用条件、保养和维护与一般液压阀相同，大大地减少了由污染而造成的工作故障，提高了液压系统的工作稳定性和可靠性。
下面是开关阀、比例阀和伺服阀几种阀的特性比较：表1-1 电液比例元件和伺服、数字、开关元件的特性比较过滤精度() 25 3 25～50阀内压降(MPa) 0.5～2 7 0.25～50滞环(%) 1～3 1～3 －重复精度(%) 0.5～1 0.5～－频宽(Hz/3dB) 25 20～200 －中位死区有无有价格比 1 3 0.5 比例控制元件的种类繁多，性能各异，有多种不同的分类方法。
5(1) 按其控制功能来分类，可分为比例压力控制阀，比例流量控制阀、比例方向阀（比例方向流量阀）和比例复合阀。
前两者为单参数控制阀，后两种为多参数控制阀。
比例方向阀能同时控制流体运动的方向和流量，是一种两参数控制阀，因此有的书上称之为比例方向流量阀。
还有一种被称作比例压力流量阀的两参数控制阀，能同时对压力和流量进行比例控制。
有些复合阀能对单个执行器或多个执行器实现压力、流量和方向的同时控制，这种分类方法是最常见的分类方法。
(2) 按液压放大级的级数来分，又可分为直动式和先导式。
直动式是由电一机械转换元件直接推动液压功率级。
由于受电一机械转换元件的输出力的限制，直动式比例阀能控制的功率有限，一般控制流量都在15L/min以下。
先导控制式比例阀由直动式比例阀与能输出较大功率的主阀级构成。
前者称为先导阀或先导级，后者称主阀功率放大级。