比例阀溢流阀详细介绍

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。

a

b

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。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。先导压力油从内部先导油口（取下螺堵13）或从外部先导油口X处进入，经流道口和节流3后分成两股，一股经节流孔5作用在先导阀芯7上，另一股经节流孔4作用在阀芯撒谎女上部。只要A油口压的压力不足以使导阀打开，主阀芯的上下腔的压力就保持相等，从而主阀芯保持关闭状态。这是因为主阀芯上下有效面积相等，从而主阀芯保持关闭状态。这是因为主阀芯上下有效面积相等，而上面有一个软弹簧向下施加一个力，使阀芯关闭。

当主阀芯是锥阀，它既小又轻，要求的行程也很小，所以这种阀

的响应很快。阀套上有三个径向分布的油孔，当阀开启时使油流分散流走，大大减少噪声。节流孔4起动态压力发亏作用，提高阀芯的稳定性。

图3-3 先导式比例溢流阀

1—先导油流道2—主阀弹簧 3.、4、5—节流口6—先导阀

7—外泄口8—先导阀芯9—比例电磁铁10—安全阀

11—主阀级12—主阀芯13—内部先导油口螺堵

A—进油口B—出油口X—外部先导油口Y—外部先导卸油口与传统的先导式溢流阀不同，比例溢流阀的压力等级的获得是靠改变先导阀的阀座孔径来实现的。这点与比例直动式溢流阀完全相同。较大的阀座孔径对应着较低的压力等级。小阀座孔径可获得较高的额定值。阀座的孔径通常由制造厂根据阀座的压力等级在制造时已经确定。

图3-4 先导式比例溢流阀原理框架图

从图3-4所示的原理框架图可以看出。阀座孔的面积A用来检测

主阀芯上腔的压力P，当PA的积大于电磁力F m时，导阀开启，进而主阀开启，间接控制主压力P A.,显然P x属于中间变量,这种溢流阀的检测方式属于间接检测方式。从图中可见，主阀在小闭环之外，主阀中的各种干扰量，例如摩擦。液动力等的都会影响都得不到抑制，比例电磁铁也在闭环之外。所以其压力偏差和超调量都较大，常达15%以上。改进办法可以采用直接检测方式。

2.比例溢流阀的主要性能参数

1）静态特性

图3-5 溢流阀的静态特性曲线

a）设定压力与输入电流的关系曲线b)最低设定压力与

流量关系曲线c）压差—流量特性

比例溢流阀的静态特性主要由三条特性曲线来表示，见图3-5.一条为设定压力P A与输入电流I之间的关系曲线，称为控制特性曲线，还有一条是溢流阀的前后压差与流量的关系曲线。从此图中可以确定溢流阀的主要性能参数；最高，最低设定压力、滞环、线性度以及稳态调压偏差等压力特性。这些性能数据时设计的重要依据。

2）动态特性

比例溢流阀的动态特性一般用阶跃响应和频率响应曲线来表示（图3-6）。从阶跃响应曲线可以找到滞后时间τ，响应时间t s及超调量σ（见图3-6a）。频率特性曲线可以找出最高工作频率或频宽。

a b

图3-6 比例溢流阀的动态特性曲线

a）单位阶跃响应曲线b）频率响应曲线

3.3.2定差减压型比例调速阀

在比例节流阀中，受控量只是节流口的面积。但经节流口的流量还与节流口的前后压差有关，为了补偿由于负载而引起的流量偏差，

需要利用压力补偿控制原理来保持节流口前后压差恒定，从而实现对流量的单参数控制。

将直动式比例节流阀与具有压力补偿功能的定差减压阀组合在一起，就构成了直动式比例调速阀。因为它是在传统的调速阀。因为它是在传统的调速阀的基础加上比例电磁铁构成，又称传统型的比例调速阀，或因它只有两个主油口，又称为二通比例调速阀。

在图3-15中，压力补偿的减压阀位于主节流口的上游，且与主节流口串联。它由一个软弹簧保持在开启位置上。比例节流阀无输入信号时，也由一个软弹簧保持关闭。当比例电磁铁接收到输入信号后，产生电磁力直接作用子啊阀芯上，使阀芯向下压缩弹簧，打开阀口使液流从A口流向B口。阀的开度与控制电流对应，必要时可以加上一个位移传感器，提供位置反馈，可使开度控制更为准确。

压力补偿的获得是靠把节流口的前后压差反馈到减压阀芯的两端，经减压阀的调节作用，近似使节流口前后压差ΔP保持恒定，从图中可以看出

ΔP=P A-P B=F S/A

式中F S —弹簧预压缩力；

A—减压阀芯截面积。

二通比例调速阀中，常常内置几个单向阀，使适应反向自由流动的需要，使流量从B流向A油口。图3-16所示这种二通比例调速阀的结构图。行程限制器的作用是限制减压阀的最大开口量h（见图3-15）。节流口的位置由输入信号给定位置偏差由传感器检测，而偏差通过电