液压电液比例技术培训

电液比例技术（吴根茂）
一． 压力与流量 二． 比例控制放大器（魏建华） 三． 先导控制液压桥路 四． 压力阀与比例压力阀 五． 电液比例流量控制阀 六． 比例控制液压泵
压力与流量
✓ 油液的可压缩性
一封闭容腔中压力为P时体积为V的液体，压力加
大为P+ΔP时,体积为V-ΔV。油液的压缩性用压缩
系数k，即在单位压力变化下的体积相对变化量来
一、电液比例技术 二、纯水液压传动技术 三、电液伺服阀
制造业发展科技问题研究
《国家中长期科学与技术发展规划战略研究》专题报告（杨华勇）
1、世界制造业的发展趋势
① 绿色制造 ② 与高新技术相互融合 ③ 与信息技术相结合 ④ 极端条件下制造技术
2、中国制造业的发展 依靠科技进步、资源消耗少、环境污染轻、技术 含量高的发展道路
中矿物油内混入的空气量可达10－20。但随着压力上升，一部分混入的 气体将溶解于液体中，不再对液体的有效弹性模量产生明显的影响。
比例控制放大器
一． 作用：
起功率放大及其它作用（死区补偿、颤振、缓冲、阀芯位移控制等）
起功率放大：
输入信号：0－10V； 0－10V（方向阀）；0－20mA，0－20mA(电流抗干扰， 但获得不便)
示例1：设油源系统压力容腔为3550 cm3（相当于20mm内径、长11.3m
的圆管所包容的容积），油的体积弹性模量E=12500 bar ，根据容腔压力 基本公式，当压力变化为△P=200 bar时，容积油液体积变化量为：
△V=-3550X200/12500=-56.8 cm3 根据上述结果，再用容腔压力基本公式来计算油源流量。如果△P=200 bar的压力变化是发生在△T=0.015s的时间内，则计算出来的产生上述压 缩体积的油液流量将达到qv= 227 L/min之多： △VL＝V△P/(E△T)=3550×200×60/(12500×0.015×1000)=227.2 如泵阀的出口直连液压缸，则可以认为△VL为流进封闭容腔的泵的流量 减去液压缸活塞移动的体积。如果不进行上述计算，按常规计算的油源流 量就达不到所要求的快速升压特性。
先导式（带主级位移反馈、带先导级及主级位移反馈、不带位移反馈） （带与不带缓冲）
比例电磁铁
❖ 典型结构和工作原理
1、力的大小与电流成比例； 2、在工作行程区，力的大小与气隙宽度无关。
❖ 比例电磁铁的分类
➢ 力控制型比例电磁铁直接输出力，工作行程较短。其输出力只与输入电 流成比例，而与位移无关，一般用在比例阀的先导控制级上。
输出信号：0－800mA（常用，推力4－5kg）；0－1500mA；0－2500（输出力 15kg）mA；0－2700mA；（磁材料抗饱和，漆包线耐温国外200－300度， 放大器PWM不发热）
死区补偿：当阀处于零位时，为了达到可靠密封，及降低加工成本，阀口取正遮盖 形式，因此要在放大器中加入死区补偿环节，以消除正遮盖的影响。
➢ 行程控制型比例电磁铁是由力控制型比例电磁铁与负载弹簧共同工作而 形成的。输出量是与电流成比例的位移，工作行程较大，多用在直接控 制型比例阀上。
➢ 位置调节型比例电磁铁是上述比例电磁铁的衔铁位置通过位移传感器检 测，构成位置电反馈闭环所形成。在工作区域内，其衔铁就保持与输入 电信号相对应的位置不变，而与所受反力无关，即它的负载刚度很大， 多用于控制精度要求较高的直接控制式比例阀上。
二． 结构形式及分类：
➢
结构形式：
板式（工业应用最多，性能最好，要有安装机箱）
盒式（行走机械，有保护外壳，防水防灰）
插头式（结构紧凑，功能较弱，不带位移控制）
集成功放（工业应用）
➢ 分类：
按比例阀形式分：压力阀（溢流阀、减压阀）、流量阀（节流阀、PQ阀）、 方向阀用放大器
按比例阀工作原理：
直动式（带与不带位移反馈）（带与不带缓冲）
Vg一油中所含气体容积；
Eg一近似为气体的绝热弹性模量；
Eg
cp cv
p
对于空气Eg＝1.4p，其中C p/Cv是定压比热容与定容比热容之比。
高压软管的弹性模量很低，一般只在700－3500MPa之间。
示例：设工作油压为３MPa，工作液体含有１空气，管道内径为壁厚的
６倍。此时有
Ec＝1/6（2.1105）＝3.5 104（MPa）
先导控制液压桥路
❖ 液压半桥的结构图
❖ 半桥构成的基本原则
① 两个液阻中，至少有一个 可变液阻；
表示
油液的压缩率(压缩系数)：
1
(V )
p V
弹性模量：E 1 V • P V
ΔV V-ΔV
V
P+ΔP
P
5 4
得到静压封闭容腔压力基本公式
p E • V V
3 2
1
液压系统压力容腔压力公式
P E VL V
液压系统压力区的划分
在压力伺服机构中，实际上出现的许多不稳定现象，都是由于 压力介质的压缩性所引起的。这种压缩性，表现为介质在一定温度下，压 力变化引起的密度变化。油源设计时，考虑到这一情况，按压力基本公式 进行如下的计算。
示例2：某大型锻造操作机示意图和简化油路图
夹紧 回转
行走 锻造操作机
3
4
2
1
✓ 有效体积弹性模量
工作液体的有效体积弹性模量可用下列近似公式估算：
1 1 1 Vg 1 Ee Ec El V Eg
式中 EC一管道等形成压力区的固定容器的弹性模量 El一液体体积弹性模量物理值；
Ec
T D
Ep
Baidu Nhomakorabea
由 1 1 1 Vg 1 Ee Ec El V Eg
得
1 Ee
1 3.5 104
1 1.5 103
0.01 1.4 3
3.076 103
Ee＝325MPa 当压力为30MPa，并有１％空气混入时，则
Ee＝1077.5MPa 而无空气混入时
Ee＝1449MPa 由此可见，混入1％空气所引起的有效弹性模量的下降程度，并可看出， 压力较高时，混入空气对有效弹性模量的影响较小。在常压下，液压系统
颤振：用于减小摩擦力及磁滞所造成的滞环，并有利于消除卡涩现象。（幅值外特 性不穿透为限，100－120HZ。PWM不能替代颤振。颤振信号不要乱动，不 能随便改变阀与放大器的配对，国产阀100HZ 不匹配，可降为80HZ）
缓冲：使电液比例阀的过渡过程比较平缓，减小冲击。
位移传感器：提高阀芯控制精度（电感式、LVDT式）