常用电液比例阀
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
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
电液比例溢流阀的工作原理
电液比例溢流阀的工作原理电液比例溢流阀是一种常见的液压元件，它通过控制液压系统中的流量来实现对液压执行元件的控制。
它是利用电磁阀和液压阀相结合的一种技术，可以根据电信号的大小来控制液压系统中的流量大小。
电液比例溢流阀的工作原理可以简单描述为：当控制电压信号作用于电磁阀时，电磁阀会打开或关闭，从而改变液压阀的开度。
液压阀的开度决定了液压系统中流过的流量大小。
当电磁阀打开时，液压阀开度增大，流过的流量也相应增大；当电磁阀关闭时，液压阀开度减小，流过的流量也相应减小。
通过不断调节电磁阀的开闭状态，就可以实现对液压系统中流量的精确控制。
电液比例溢流阀的核心部件是电磁阀和液压阀。
电磁阀通常由铁芯、线圈、阀芯和弹簧等组成。
当控制电压信号作用于线圈时，电磁阀的铁芯会受到电磁力的作用，从而使阀芯打开或关闭。
液压阀由阀芯和阀座组成，当阀芯向开口方向移动时，流经阀座的液体流量增大；当阀芯向关闭方向移动时，流经阀座的液体流量减小。
通过调节阀芯的位置，就可以实现对流量的调节。
电液比例溢流阀广泛应用于工程机械、冶金设备、船舶、航空航天等领域。
它具有以下几个特点：1. 精确控制：电液比例溢流阀可以根据电信号的大小来控制液压系统中的流量大小，具有精确的控制性能。
2. 灵活性：电液比例溢流阀可以根据实际需要对流量进行调节，适应不同工况的要求。
3. 高效性：电液比例溢流阀的控制方式可以实现对系统流量的准确控制，从而提高系统的工作效率。
4. 可靠性：电液比例溢流阀采用了先进的电磁阀和液压阀技术，具有较高的可靠性和稳定性。
总结起来，电液比例溢流阀通过控制液压系统中的流量来实现对液压执行元件的精确控制。
它具有精确控制、灵活性、高效性和可靠性等特点，广泛应用于各个领域。
随着科技的不断进步，电液比例溢流阀的性能将会不断提升，为液压系统的控制提供更加可靠和高效的解决方案。
第三章 电液比例控制阀
图3-2 直动式比例溢流阀 1.插头；2.衔铁推杆；3.传力弹簧；4.锥阀芯； 插头； 衔铁推杆 衔铁推杆； 传力弹簧 传力弹簧； 锥阀芯 锥阀芯； 插头 5.防振弹簧；6.阀座；7.阀体 防振弹簧； 阀座 阀座； 阀体 防振弹簧
图3-3 带位置反馈的直动溢流阀 1. 位移传感器；2. 传感器插头；3.放气螺钉；4.比例电磁铁；5.线圈插头； 位移传感器； 传感器插头； 放气螺钉 放气螺钉； 比例电磁铁 比例电磁铁； 线圈插头 线圈插头； 6. 弹簧座；7.调压弹簧；8.防振弹簧；9.锥阀芯；10.阀体；11.阀座；12.调节螺塞 弹簧座； 调压弹簧 调压弹簧； 防振弹簧 防振弹簧； 锥阀芯 锥阀芯； 阀体 阀体； 阀座 阀座； 调节螺塞
带位置反馈先导型比例溢流阀结构如图3-6所示。 带位置反馈先导型比例溢流阀结构如图 所示。 所示
图3-6 带位置调节型比例电磁铁的先导型比例溢流阀 1.位移传感器；2.行程控制型比例电磁铁；3.阀体；4.弹簧；5.锥阀芯； 位移传感器； 行程控制型比例电磁铁 行程控制型比例电磁铁； 阀体 阀体； 弹簧 弹簧； 锥阀芯 锥阀芯； 位移传感器 6.阀座；7.主阀芯；8.节流螺塞；9.主阀弹簧；10.主阀座（阀套） 阀座； 主阀芯 主阀芯； 节流螺塞 节流螺塞； 主阀弹簧 主阀弹簧； 主阀座 阀套） 主阀座（ 阀座
图3-1 闭环的电液比例控制系统及比例阀框图
上图所示框图为一个闭环比例系统框图， 上图所示框图为一个闭环比例系统框图，红色方框内为电液比例阀 的组成部分。从图中可以看出比例阀在系统中所处的地位以及与电控器、 的组成部分。从图中可以看出比例阀在系统中所处的地位以及与电控器、 液压执行其之间的关系。 液压执行其之间的关系。 从电液比例阀的原理框图中可以看出，它主要有以下几部分组成： 从电液比例阀的原理框图中可以看出，它主要有以下几部分组成： 1）电—机械转换元件； ） 机械转换元件； 机械转换元件 2）液压先导级； ）液压先导级； 3）液压功率放大级； ）液压功率放大级； 4）检测反馈元件。 ）检测反馈元件。
电液比例控制阀概述
电液比例控制阀概述电液比例控制阀（Electric-Hydraulic Proportional Valve）是一种用电信号控制液压流量的装置。
它由一个电磁阀和一个液压阀组成，通过精确控制电流信号来调节液压流量，实现对液压系统的精确控制。
电液比例控制阀主要包括两个部分：电磁阀和液压阀。
电磁阀负责接收控制信号，并将电信号转换为机械运动，控制液压阀的打开和关闭。
液压阀负责调节液压系统的流量和压力，并将其转化为机械力或工作输出。
这两个部分通过连接杆、阀芯、弹簧等机械结构相互配合，形成一个控制系统。
电液比例控制阀的工作原理是基于电液转换技术。
当输入一个电信号时，电磁阀内的线圈产生磁场，使得铁芯被吸引或推动。
吸引或推动铁芯时，通过连接杆的作用，将液压阀的阀芯推动到不同的位置。
阀芯的不同位置决定了溢流口的大小，从而控制了液压系统中的流量。
当电信号的大小发生变化时，液压阀的阀芯位置也会改变，进而改变液压系统的流量和压力。
电液比例控制阀具有多种优点。
首先，由于采用了电信号控制，其控制精度高，可以实现非常精确的流量和压力控制。
其次，由于采用了电信号输入，可以实现远程和自动控制，减少了人工操作的繁琐和工艺参数的调整。
此外，电液比例控制阀响应速度快，动态性能好，适用于对速度和位置等变量要求较高的系统。
另外，电液比例控制阀在工程实践中有着广泛的应用。
它可以用于工业生产中的自动化设备、大型机械工程、航空航天、船舶、冶金、石油、矿山等领域。
例如，在塑料注射成型机上，电液比例控制阀可以控制液压缸的流量，实现对注射过程的精确控制，从而保证产品的质量和稳定性。
在液压机械中，电液比例控制阀可以实现对液压缸运动的精确控制，提高工作效率和产品质量。
在航空航天领域，电液比例控制阀可以用于飞机起落架的液压系统，实现对起落架的顺畅升降。
需要注意的是，电液比例控制阀的使用需要遵循一定的操作规范和维护保养要求。
首先，操作人员需要了解并熟悉控制系统的工作原理和操作规程，正确使用和调整电液比例控制阀。
电液比例控制阀结构及原理
电液比例控制阀结构及原理电液比例控制阀（Electro-hydraulic proportional control valve）是一种通过电信号控制液压工作机构运动的装置。
它将电信号转化为液压信号，通过控制液压系统的液压阀门来调节油液的流量和压力，从而达到对液压系统运动进行精确控制的目的。
首先是电磁比例阀部分，它是通过电磁线圈的磁性效应控制液压阀门的开启和关闭。
电磁比例阀由铁芯、阀芯、阀阀座和电磁线圈等组成。
电磁线圈环绕在铁芯上，在线圈中通电产生磁场时，铁芯会被磁化，吸引阀芯与阀座之间的间隙关闭。
电磁线圈通电后，油液进入阀芯的控制腔，从而控制阀芯的位置和开口大小，进而控制液压油的流量和压力。
当电磁线圈断电时，铁芯失去磁性，阀芯与阀座之间的间隙打开，油液再次流动。
其次是液压比例执行机构部分，它是通过液压油的力学性能将电信号转化为液压信号，并通过调节活塞的位移或液压系统的压力来控制液压工作机构。
液压比例执行机构由油缸、活塞和杆等组成。
当电磁线圈通电时，液压油从阀芯的控制腔进入液压比例执行机构的缸腔，使活塞移动，从而实现对液压工作机构的控制。
当电磁线圈断电时，液压油从液压比例执行机构的缸腔排出，活塞回到初始位置。
整个电液比例控制阀工作的原理是将电信号转化成了液压信号，通过控制液压系统的流量和压力，来精确控制液压工作机构的运动。
通常情况下，电液比例控制阀通过调节电磁比例阀的阀芯位置来控制油液的流量，通过调节液压比例执行机构的液压力来控制油液的压力。
通过不同的电信号输入可以实现对液压工作机构的精确控制，达到所需的运动参数。
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）
电液比例压力阀符号
电液比例压力阀符号
电液比例压力阀是一种具有控制压力的重要组件，在液压系统工程中被广泛应用。
它一般用于液压系统中的调压和流量控制，并作为一种保护装置，可以避免系统压力过高或过低而导致的工作故障。
下面将介绍电液比例压力阀的符号及其工作原理。
1.符号表示：
电液比例压力阀通常由以下三个部分组成：电磁比例阀、二位三通换向阀、单向阀。
其符号如下图所示：
其中，方框内表示整个组件，P表示油液进入的口，T表示油液流出的口，C表示控制信号输入口。
电磁比例阀细节如下：斜线表示电磁铁，中间是散热片，晶片上面有打印文字表示不同的电压与流量，电磁铁的位置决定了流量。
2.工作原理：
当油液从P口进入组件时，通过二位三通换向阀和单向阀控制，进入静压室，将静压力传递给调节阀芯的力。
同时，通过控制口C输入控制信号，调节电磁阀中的铁的位置。
电磁铁的位置可以通过晶片中的电阻值或电流大小读取。
电阻值或电流越大，电磁铁就越靠近调节阀芯，在芯上产生越大的压力，从而增加系统的输出压力。
电磁铁越靠近编码器芯片，将流量控制在更小的范围内。
在改变输出压力的同时，压力传感器将感受到相应的变化，使电磁铁的位置自动调整，确保输出压力的稳定性。
当输出压力等于设定值时，阀芯平衡，油液从组件的T口流出。
此时，系统的输出压力就达到预定值。
总之，电液比例压力阀是一种关键的液压元件，可以控制液压系统的压力范围，从而保证系统的安全和稳定性。
正确的符号表示和工作原理可以帮助工程师更好地理解和操作这一装置，从而为液压系统的正确运行提供良好的保障。
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
电气比例阀分类
电气比例阀分类电气比例阀是一种用于控制液压系统中流量、压力等参数的重要元件。
根据其结构和工作原理的不同，可以将电气比例阀分为多种类型。
下面将详细介绍几种常见的电气比例阀分类。
一、按照结构分类1. 节流型电气比例阀节流型电气比例阀是最简单的一种电气比例阀，主要由节流口和伺服电机组成。
其工作原理是通过改变节流口的开度来控制液体流量的大小，从而实现对液压系统中流量的调节。
2. 柱塞型电气比例阀柱塞型电气比例阀主要由柱塞、弹簧、伺服电机等部件组成。
其工作原理是通过改变柱塞在阀芯内的位置来控制液体通过阀口的大小，从而实现对液压系统中流量和压力的调节。
3. 转子型电气比例阀转子型电气比例阀主要由转子、定子、伺服电机等部件组成。
其工作原理是通过改变转子在定子内旋转时与定子之间形成的间隙大小来控制液体通过阀口的大小，从而实现对液压系统中流量和压力的调节。
二、按照控制方式分类1. 模拟电气比例阀模拟电气比例阀是一种基于模拟信号进行控制的电气比例阀。
其输入信号为模拟电压或电流信号，输出信号也是模拟电压或电流信号。
该类型的电气比例阀具有响应速度快、精度高等优点，但受到干扰较大。
2. 数字电气比例阀数字电气比例阀是一种基于数字信号进行控制的电气比例阀。
其输入信号为数字信号，输出信号为模拟电压或电流信号。
该类型的电气比例阀具有抗干扰能力强、稳定性好等优点，但响应速度相对较慢。
三、按照功能分类1. 流量型电气比例阀流量型电气比例阀主要用于控制液体在管道中的流量大小，通常用于需要精确控制液体流量的场合，如注塑机、锻压机等。
2. 压力型电气比例阀压力型电气比例阀主要用于控制液压系统中的压力大小，通常用于需要精确控制液压系统中压力的场合，如模具夹紧、冲床等。
3. 位移型电气比例阀位移型电气比例阀主要用于控制液压系统中的位置变化，通常用于需要精确控制机械运动轨迹的场合，如数控机床、自动化生产线等。
总结：电气比例阀是一种广泛应用于液压系统中的重要元件。
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。
电液伺服控制阀和比例阀
当挡板偏转使其与两个喷 嘴间隙不等时，间隙小的 一侧的喷嘴腔压力升高， 反之间隙大的一侧喷嘴腔 压力降低。这两腔压差作 用在滑阀的两端面上，使 滑阀产生位移，阀口开启 。这时压力油经P口和滑阀 的一个阀口并经通口A或B 流向液压缸，液压缸的排 油则经通口B或A和另一阀 口并经通口T与回油相通。
双喷嘴挡板阀
由四同用四压质一图它油另的通口图 制 控 了 和 压 图 它 x压 和 通 动s量上的以边般边缸一一开流有 ，b2液流缸有向制缸4cx式时是为s-为好可 。 控 式 说滑。路路口回两并48运，压量四油边左，控是双0，见单制用来阀控四进经和油个经动它a缸 ， 个 箱的、x制控边但边来，的，单制s边为入滑 液 箱控控1的有中 从 控 的开 右压制和结式控四滑杆单边控滑单液阀 压 。制 制速一的 而 制 。口 油力左x构，制边的边数制阀阀边s压控 缸 当边 边4度个油 改 边 当量 腔油、工双式液、双多作增控控滑缸制 右 滑。x和控液 变 。 滑的艺x边控压杆双用时进右大s制2s制阀左压边 腔 阀控的性式制缸的边是控方制，压 了 阀x入油，式s式控腔相移力x1制差只 用液开和；相制向边力 液 移x液和腔s，ls，，。3。。 于的动或x这s精系时相2样和度统，反就x和；sx，3控减s稳单1这增制小边定样大了，性式就, 进要、或x控s入双求2相减制较边液反小了高式压，， 控统度对液而速缸 和 压要制油。改压度左流缸求则 液滑变缸和的、量较用的阀了右方运右 ，高于污式液腔向动腔 从，一染伺压的。速的 而价般也服缸压度油 控格精较阀的力和液 制也度敏装，运较的感配方压 了动因贵系 。精向力 液，。
反馈杆
动圈式伺服阀
反馈杆
动圈式伺服阀
二、 喷嘴挡板式力反 馈电液伺服阀
电液伺服阀的电-
第四章电液伺服阀与比例阀
第四章电液伺服阀与比例阀电液比例与伺服控制《电液比例与伺服控制》机械电子工程研究生选修课编号：S201E002 24学时主讲：肖聚亮电液比例与伺服控制第四章电液伺服阀与比例阀4.1电液伺服阀的组成与分类4.2典型两级电液伺服阀4.3电液伺服阀的主要性能参数4.4电液比例阀的分类与构成 4.5电液比例压力控制阀 4.6电液比例方向控制阀 4.7步进液压马达和步进液压缸天津大学机械工程学院2电液比例与伺服控制4.1电液伺服阀的组成与分类4.1.1电液伺服阀的组成电液伺服阀通常由电-机械转换元件、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)三部分组成。
4.1.2电液伺服阀的分类1、按液压放大级数分为：单级伺服阀：结构简单、价格低廉，但由于力矩马达或力马达输出力矩或力小、定位刚度低，使阀的输出流量有限，对负裁动态变化敏感，阀的稳定性在很大程度上取决于负载动态，容易产生不稳定状态。
只适用于低压、小流量和负载动态变化不大的场合。
两级伺服阀：此类阀克服了单级伺服阀缺点，是最常用的型式。
天津大学机械工程学院3电液比例与伺服控制4.1电液伺服阀的组成与分类4.1.2电液伺服阀的分类三级伺服阀：此类阀通常是由一个两级伺服阀作前置级控制第三级功率滑阀。
功率级滑阀阀芯位移通过电气反馈形成闭环控制，实现功率级滑阀阀芯的定位。
三级伺服阀通常只用在大流量的场合。
2、按第一级阀的结构形式分类：喷嘴挡板阀(单、双):响应快、线性好，抗污能力差、效率低射流管阀、偏转板射流阀：抗污能力强、可靠性高，响应慢滑阀：压力、流量增益大，流量、驱动力、输出功率大，滞环大3、按反馈形式分类：滑阀位置反馈：位置力反馈、位置直接反馈、机械位置反馈、位置电反馈等负载流量反馈负载压力反馈天津大学机械工程学院电液比例与伺服控制4.2典型两级电液伺服阀无控制电流时，衔铁由弹簧管支承在上、下导磁体的中间位置，挡板也处于两个喷嘴的中间位置，滑阀阀芯在反馈杆小球的约束下处于中位，阀无液压输出。
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。
电液比例方向控制阀
Fs xV K fs
(2)
K fs —稳态液动力弹簧刚度。 式中 Fs —稳态液动力变化量； X V —阀芯位移偏差； 式（2）表明，当稳态液动力增大，阀口会关小，这是液动力超过比例电磁铁驱 动力的结果。 这种单级阀只能在流量不大、压力较小且流量控制精度要求不高的场合使用， 阀芯的位移和阀的功率域分别受到比例电磁铁的有效行程及电磁力的限制。
电液比例方向控制阀
1.电液比例方向控制阀概述
2.举例介绍单级电液比例方向阀
3.比例方向阀的特性分析和选用方法
1.电液比例方向控制阀概述
在电液比例方向控制阀中，与输入电信号成比例的输出量是阀芯的位移 或输出流量，并且该输出量随着输入信号的正负变化而改变运动方向。因 此，电液比例方向控制阀本质上是一个方向流量控制阀。 比例方向阀有以下几种方法： 1）根据阀内是否包含有内部反馈闭环，比例方向阀可以分为带内部反馈闭 环和不带内部反馈闭环两种类型。其中带内部反馈闭环的比例方向阀又有 位移—点反馈、位移—力反馈和直接位置反馈等形式，且以位移—电反馈 型居多。 2）根据对流量的控制方式，可分为节流控制型与流量控制型比例方向阀。 节流控制型比例方向阀与比例节流阀都是控制功率级阀芯的轴向位移 （对应阀口开度），输出流量受负载压力和供油压力变化的影响；流量控 制型比例方向阀与比例流量阀一样，可由节流控制型比例方向阀与定差减 压阀或定差异流量阀组成压差补偿型或压力适应型比例方向流量阀，或由 流量检测反馈装置构成带内部反馈闭环的流量控制型比例方向阀，其受控 流量由输入信号决定，与供油压力或负载压力的变化无关。 3）根据阀芯的结构的形式，比例方向阀可分为滑阀式（滑阀结构）和插装 式（锥阀结构）。 4）按照阀内液压功率放大的级数，比例方向阀可以分为单级阀、二级阀、 三级阀。
电液比例控制阀
职能符号——带位置反馈
第二十二页，共52页。
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
第二十三页，共52页。
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
第四十页，共页。
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
第三十七页，共52页。
流量特性
不同公称流量的阀的流量特性曲线
第三十八页，共52页。
流量特性
不同公称流量的阀的流量特性曲线
第三十九页，共52页。
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。
第三十五页，共52页。
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。
电液比例阀的工作原理
电液比例阀的工作原理电液比例阀是一种常用的控制元件，它可以将电信号转换为液压信号，从而实现对液压系统的精确控制。
本文将从电液比例阀的工作原理、结构组成、应用领域等方面进行详细介绍。
电液比例阀的工作原理是利用电磁铁的磁场作用，控制阀芯的运动，从而调节液压系统的流量和压力。
具体来说，电液比例阀由电磁铁、阀芯、弹簧、阀体等组成。
当电磁铁通电时，产生磁场，使阀芯受到磁力作用，向开口方向移动，从而改变阀口的大小，调节液压系统的流量和压力。
当电磁铁断电时，弹簧的作用下，阀芯回到原位，阀口关闭，液压系统停止工作。
二、电液比例阀的结构组成电液比例阀的结构组成主要包括电磁铁、阀芯、弹簧、阀体等部分。
其中，电磁铁是电液比例阀的核心部件，它通过电流控制阀芯的运动，从而实现对液压系统的精确控制。
阀芯是电液比例阀的关键部件，它的运动状态直接影响液压系统的流量和压力。
弹簧是电液比例阀的辅助部件，它的作用是使阀芯回到原位，保证液压系统的正常工作。
阀体是电液比例阀的外壳部分，它起到固定和保护阀芯等内部部件的作用。
三、电液比例阀的应用领域电液比例阀广泛应用于各种液压系统中，如机床、冶金、船舶、航空、军工等领域。
具体来说，电液比例阀可以用于控制液压缸的速度、位置和力量，实现对机械运动的精确控制。
此外，电液比例阀还可以用于控制液压泵的流量和压力，保证液压系统的稳定性和安全性。
在现代工业生产中，电液比例阀已成为不可或缺的重要控制元件。
电液比例阀是一种重要的液压控制元件，它通过电磁铁的磁场作用，控制阀芯的运动，从而实现对液压系统的精确控制。
电液比例阀具有结构简单、控制精度高、响应速度快等优点，广泛应用于各种液压系统中，为现代工业生产提供了重要的技术支持。
电液比例控制阀
第三章电液比例控制阀3.1 概述电液比例控制阀由于能与电子控制装置组合在一起，可以十分方便的对各种输入、输出信号进行运算和处理，实现复杂的控制功能。
同时它又具有抗污染、低成本以及响应较快的优点，在液压控制工程中获得越来越广泛的应用。
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。
最常见的分类方法是按其控制功能来分类，可以分为比例压力控制阀、比例流量控制阀、比例方向阀和比例复合阀。
前两者为单参数控制阀，后两者为多参数控制阀。
按压力放大级的级数来分，又可以分为直动式和先导式。
直动式是由电—机械转换元件直接推动液压功率级，由于转换元件的限制，它的控制流量都在15L/min以下。
先导控制式比例阀由一直动式比例阀与能输出较大功率的主阀级构成，流量可达到500L/min，插装式更可以达到1600L/min。
按比例控制阀的内含的级间反馈参数或反馈物理量的形式可以分为带反馈或不带反馈型。
反馈型又可以分为流量反馈、位移反馈和力反馈。
比例阀按其主阀芯的型式来分，又可以分为滑阀式和插装式。
图3-1 闭环的电液比例控制系统及比例阀框图上图所示框图为一个闭环比例系统框图，红色方框内为电液比例阀的组成部分。
从图中可以看出比例阀在系统中所处的地位以及与电控器、液压执行其之间的关系。
从电液比例阀的原理框图中可以看出，它主要有以下几部分组成：1）电—机械转换元件；2）液压先导级；3）液压功率放大级；4）检测反馈元件。
3.2比例压力控制阀比例压力控制阀应用最多的有比例溢流阀和比例减压阀，有直动型和先导两种。
3.2.1 直动型比例溢流阀直动型比例溢流阀结构及工作原理如图3-2所示。
它是双弹簧结构的直动型溢流阀，与手调式直动型溢流阀功能完全相同。
其主要区别是用比例电磁铁取代了手动的弹簧力调节组件。
图3-2 直动式比例溢流阀1.比例电磁铁；2.弹簧；3.阀芯；4.阀座；5.调零螺塞；6.阀体图3-3 带位置反馈的直动溢流阀1. 位移传感器；2. 传感器插头；3.放气螺钉；4.比例电磁铁；5.线圈插头；6. 弹簧座；7.调压弹簧；8.防振弹簧；9.锥阀芯；10.阀体；11.阀座；12.调节螺塞它包括力控制型比例电磁铁4以及由阀体10、阀座11、锥阀芯9、弹簧7等组成的液压阀本体。
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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一般取 Cd＝0.77
θ ——锥阀半锥角。
KI Ff
p
4
d
2
C
d
Cv
dx
sin
2
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
阀芯3上，对阀芯施加电磁力。系统压力P作用在
●
●
R2
●
●
●
●
主阀芯4的下端，流经阻尼孔R1后作用在锥阀芯3
●
●
R1
上。当系统工作压力达到比例电磁铁的调整压力
时，先导锥阀芯开启形成先导溢流。主阀芯4上端
5 4
●
●
的油压力降低，主阀芯开启而溢流。
p
限压阀5是一个开关型直动式微量溢流阀， 先导式比例溢流阀（DBE型）
检测元件
闭环控制原理框图
性能对照表
项目／类别 电液伺服阀 电液比例阀
介质过滤精度μ 3~10
25
阀内压降MPa
7~21
0.5~2
滞环％
1~3
1~3
重复精度％
0.5
0.5
频宽 Hz -3db
线圈功率W
20~200 0.05~5
1~30 10~24
中位死区
无
有
价格因子
3
1
早期电液阀 开关阀
25
25
0.25~0.5 4~7 ±1
工程机械液压元件及系统
(Hydraulic Component & System of Engineering Machine)
第三章 工程机械用阀
第二节 常用电液比例阀
电液比例压力阀 电液比例方向阀 电液比例流量阀
普通液压阀属开关式定值控制阀。由它们组成的系统属传统的开关 阀液压系统，大多采用机械式手动可调节手柄和普通的通断电磁铁、压 力继电器、行程开关来实现对液体压力、流量和方向的控制。运动部件 的加速或减速过程一般是通过机械凸轮曲线来实现。
0.25~5 无 <0.1%
1~5
5
10~30
有
有
1
0.5
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=KI K——比例系数；
I——输入激磁线圈电流；
Ff——运动摩擦力；当电磁力 FD 由小到大时，Ff 取（－）号，FD 由 大到小时，取（＋）号。一般情况下 Ff＝0.15G（G 为铁芯重 量）
d——锥阀座直径；
p——先导阀开启压力；
Cd——锥阀流量系数； Cv——锥阀速度系数； x——锥阀开启高度；
比例电磁铁1接收电信号以后，产生推力经推杆2和弹簧3作用在锥阀4上。 它是依靠阀芯上的液压作用力与弹簧力相平衡的原理而工作的，当阀芯上的液 压作用力大于弹簧作用力时，锥阀开启而溢流。若按比例连续地改变输入电流
大小，就可按比例连续地调控阀的开启压力，获得所需的压力调定值。
12 3 4
d
F
p
p
T
T
（a）
1.1 直动式比例溢流阀
直动式比例压力阀与传统的开关型压力阀相比，只是用比例电磁铁取代 了手动调压手柄，由输入电信号调控阀的输出压力，而且输出压力与输入电 信号成正比。
直动式比例溢流阀使用方便，重复精度高，滞环小，响应速度快。但由 于受到电磁推力的限制，其输出流量不能太大。因此，直动式比例溢流阀主 要作先导控制级使用。与开关型压力控制阀的先导阀不同的是，弹簧在整个 工作过程中，不是用来调压而是用来传递推力的，故称为传力弹簧。传力弹 簧由于没有预压缩量，因此无弹簧力作用在锥阀上。
主要起安全阀作用，保护系统不受峰值压力的损
1-比例电磁铁 2-推杆 3-先导阀芯 4-主阀芯 5-限压阀
坏。
12
1
13
6
2
9
8
3
11
4
10
5
X7A
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－泄油孔比例电磁铁；2—推杆；3—弹簧；4—阀芯
（b）
（1）阀体（2）比例电磁铁（3）阀座（4）锥阀
传力弹簧由于没有预压缩量，因此无弹簧力作用在锥阀上，故作用在先导阀 芯上的力平衡方程式为：
FD F f
p
4
d
2
C
d
Cv
dx
sin
2
式中
FD——比例电磁铁产生的电磁力；
1.3先导式比例减压阀
3
R2 p3
21 6
R3
4
R1
p1 A
A p1
T p2
5
p2 B
（a）
（b）
先导式比例减压阀工作原理及职能符号（DRE 型）
1－比例电磁铁；2－推杆；3－先导锥阀芯；4－主阀芯；5－单向阀
由比例电磁铁输出的电磁力直接作用在先导阀的锥阀芯上，输出压力由 输入的电信号大小调定。
电液比例阀能按输入的电信号连续地、按比例地控制液压系统的压 力、流量和方向。
比例阀控制系统实质上是一种模拟式开关控制系统，使用各种比例 阀和相配套的电子放大器，根据给定的模拟电信号，按比例地对液体的 压力、流量和方向进行有效的连续的控制。
根据一个输入电压值的大小，通过电子放大器，将输入电压信号（ 一般0～±10V之间）转换成相应的电流信号，如1mV=1mA。这个电流信号 作为输入量被送入电磁铁，从而产生和输入信号成比例的输出量——力 或位移。
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。
1.2 先导式比例溢流阀
结构上主要由比例电磁铁，先导阀，主阀和
3
限压阀组成。
1 2
与开关型溢流阀不同的是：先导阀没有调压 p1
弹簧，比例电磁铁的推杆2直接作用在先导阀锥阀
该力或位移又作为输入量加给比例阀，使比例阀产生一个与输入量 成正比例的流量或压力。
电控放大器 电流I
油源 比例阀
压力p、 流量q
液压缸 液压马达
速度v、力F、 转速n、转矩T
负载
开环控制原理框图
油源
电控放大器
－ 反馈信号
电流I
比例阀
压力p、 液压缸 流量q 液压马达
速度v、力F、
●
负载
转速n、转矩T