比例阀比例阀的工作原理

下图1所示为比例阀工作原理框图。指令信号经比例放大器进行功率放大，并按比例输出电流给比例阀的比例电磁铁，比例电磁铁输出力并按比例移动阀芯的位置，即可按比例控制液流的流量和改变液流的方向，从而实现对执行机构的位置或速度控制。在某些对位置或速度精度要求较高的应用场合，还可通过对执行机构的位移或速度检测，构成闭环控制系统。

比例阀由直流比例电磁铁与液压阀两部分组成，比例阀实现连续控制的核心是采用了比例电磁铁，比例电磁铁种类繁多，但工作原理基本相同，它们都是根据比例阀的控制需要开发出来的。

随着液压传动和液压伺服系统的发展， 生产实践中出现一些即要求能够连续的控制 压力、流量和方向，又不需要其控制精度很 高的液压系统。由于普通的液压元件不能满 足具有一定的伺服性要求，而使用电液伺服 阀又由于控制精度要求不高而过于浪费，因 此近几年产生了介于普通液压元件 （开关控制） 和伺服阀 （连续控制） 之间的比例控制 阀。

电液比例控制阀（简称比例阀）实质上是一种廉价的、抗污染性能较好的电液控制阀。比例阀的发展经历两条途径，一是用比例电磁铁取代传统液压阀的手动调节输入机构，在传统液压阀的基础下：发展起来的各种比例方向、压力和流量阀；二是一些原电液伺服阀生产厂家在电液伺服阀的基础上，降低设计制造精度后发展起来的。

按比例阀控制方式分类是指按照比例阀的先导控制阀中的电气一机械转换方式来分类，其电控制部分有比例电磁铁、力矩马达、直流伺服电动机等多种形式。

（1）电磁式 电磁式是指采用比例电磁铁作为电气一机械转换元件的比例阀，比例电磁铁将输入的电流信号转换成力、位移机械信号输出．进而控制压力、流量及方向等参数。

（2）电动式 电动式是指采用直流伺服电动机作为电气一机械转换元件的比例阀，直流伺服电动机将输入的电信号．转换成旋转运动转速，再经丝杆螺母、齿轮齿条或齿轮凸轮等减速装置和变换机构，输出力与位移，进一步控制液压参数。

（3）电液式 电液式是指采用力矩马达和喷嘴挡板的结构为先导控制级的比例阀。对力矩马达输入不同的电信号，并通过同它连接在一起的挡板（有时力矩马达的衔铁就是挡板）输出位移或角位移，改变挡板和喷嘴之间的距离，使喷嘴喷出的油液流阻产生变化，进而控制输小参数。

比例控制阀是一种按输入的电信号连 续、按比例地控制液压系统的流量、压力和 方向的控制阀，其输出的流量和压力可以不受负载变化的影响。

比例阀与普通液压元件相比，有如下特点：

（1）电信号便于传递，能简单地实现远 距离控制。

（2）能连续、按比例地控制液压系统的 压力和流量，实现对执行机构的位置、速 度、力量的控制，并能减少压力变换时的冲 击。

（3）减少了元件数量，简化了油路。

同时电液比例阀的使用条件和保养与一 般液压元件相同，比伺服阀的抗污染性能 强，工作可靠。

比例系统特点与种类

电液比例阀是比例控制系统中的主要功率放大元件，按输入电信号指令连续地成比例地控制液压系统的压力、流量等参数。与伺服控制系统中的伺服阀相比，在某些方面还有一定的性能差距，但它显著的优点是抗污染能力强，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；另一方面比例阀的成本比伺服阀低，结构也简单，己在许多场合获得广泛应用。

比例阀按主要功能分类，分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类，每一类又可以分为直接控制和先导控制两种结构形式，直接控制用在小流量小功率系统中，先导控制用在大流量大功率系统中。比例阀的输入单元是电一机械转换器，它将输入的电信号转换成机械量。转换器有伺服电机和步进电机、力马达和力矩马达、比例电磁铁等形式。但常用的比例阀大都采用了比例电磁铁，比例电磁铁根据电磁原理设计，能使其产生的机械量(力或力矩和位移)与输入电信号(电流)的大小成比例，再连续地控制液压阀阀芯的位置，进而实现连续地控制液压系统的压力、方向和流量。

比例阀有三大类：

（1）比例压力阀，有溢流阀、减压阀，分别有直动和先导两种结构;

（2）比例方向阀，有直动和先导两种结构，直动阀有带位移传感器和不带位移传感器两类;

（3）比例流量阀，有比例调速阀和比例溢流流量控制阀。

比例阀与放大器配套使用，放大器采用电流负反馈，设置斜坡信号发生器，控制升压、降压时间或运动加速度及减速度。断电时，能使阀芯处于安全位置。

比例系统选用原则

（1）根据用途和被控对象选择比例阀的类型；

（2）正确了解比例阀的动、静态指标，主要有额定输出流量、起始电流、滞环、重复精度、额定压力损失、温飘、响应特性、频率特性等；

（3）根据执行器的工作精度要求选择比例阀的精度，内含反馈闭环阀的稳态性、动态品质好。如果比例阀的固有特性如滞环、非线性等无法使被控系统达到理想的效果时，可以使用软件程序改善系统的性能；

（4）如果选择带先导阀的比例阀，要注意先导阀对油液污染度的要求。一般应符合ISO 18/15标准，并在油路上加装过滤精度为10μm以下的进油过滤器；

（5）比例阀的通径应按执行器在最高速度时通过的流量来确定，通径选得过大，会使系统的分辨率降低；

（6）比例阀必须使用与之配套的放大器，阀与放大器的距离应尽可能地短。

比例控制系统系统中的作用

电液比例阀是比例控制系统中的主要功率放大元件，按输入电信号指令连续地成比例地控制液压系统的压力、流量等参数。与伺服控制系统中的伺服阀相比，在某些方面还有一定的性能差距，但它显著的优点是抗污染能力强，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;另一方面比例阀的成本比伺服阀低，结构也简单，已在许多场合获得广泛应用。

比例控制系统分类

比例阀按主要功能分类，分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类，每一类又可以分为直接控制和先导控制两种结构形式，直接控制用在小流量小功率系统中，先导控制用在大流量大功率系统中。比例阀的输入单元是电-机械转换器，它将输入的电信号转换成机械量。转换器有伺服电机和步进电机、力马达和力矩马达、比例电磁铁等形式。但常用的比例阀大都采用了比例电磁铁，比例电磁铁根据电磁原理设计，能使其产生的机械量(力或力矩和位移)与输入电信号(电流)的大小成比例，再连续地控制液压阀阀芯的位置，进而实现连续地控制液压系统的压力、方向和流量。

比例阀有三大类:

(1)比例压力阀，有溢流阀、减压阀，分别有直动和先导两种结构;

(2)比例方向阀，有直动和先导两种结构，直动阀有带位移传感器和不带位移传感器两类;

(3)比例流量阀，有比例调速阀和比例溢流流量控制阀。

比例阀与放大器配套使用，放大器采用电流负反馈，设置斜坡信号发生器，控制升压、降压时间或运动加速度及减速度。断电时，能使阀芯处于安全位置。

比例控制系统比例阀的选用

(1)根据用途和被控对象选择比例阀的类型;

(2)正确了解比例阀的动、静态指标，主要有额定输出流量、起始电流、滞环、重复精度、额定压力损失、温飘、响应特性、频率特性等;

(3)根据执行器的工作精度要求选择比例阀的精度，内含反馈闭环阀的稳态性、动态品质好。如果比例阀的固有特性如滞环、非线性等无法使被控系统达到理想的效果时，可以使用软件程序改善系统的性能;

(4)如果选择带先导阀的比例阀，要注意先导阀对油液污染度的要求。一般应符合ISO18/15标准，并在油路上加装过滤精度为10μm以下的进油过滤器;

(5)比例阀的通径应按执行器在最高速度时通过的流量来确定，通径选得过大，会使系统的分辨率降低;

(6)比例阀必须使用与之配套的放大器，阀与放大器的距离应尽可能地短。

感载比例阀利用车身与车桥之间的距离变化(外界作用力)来改变弹簧的预紧力，随着车辆载荷的增加，相应地进行调整，使得在任何载荷条件下都能得到一个近似理想的制动力分配。它安装在制动总泵与后轮制动分泵之间的管道上，由壳体、柱塞、阀门、弹簧等组成。壳体进油孔与制动总泵出油孔相通，出油孔与车轮制动分泵相通。当外界作用力小时，感载比例阀的柱塞在弹簧预紧力的作用下被推至最右边，两孔相通，总泵与分泵压力相等。当外界作用力大于弹簧预紧力，迫使柱塞左移，令柱塞与阀门接触并关闭了阀门，切断总泵通向分泵的通道；若外界作用力压力继续增大，又会使柱塞右移，柱塞与阀门脱离接触，阀门又被打开，总泵与分泵又相通。这样比例阀反复动作使分泵的液压不断得到调整，也即不断调整了后轮制动力。2100433B