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。
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。 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。 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。 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。
先导型比例减压阀与先导型比例溢流阀工作原理基本相同。 先导型比例减压阀与先导型比例溢流阀工作原理基本相同。它们 的先导阀完全一样，不同的只是主阀级。溢流阀采用常闭式锥阀， 的先导阀完全一样，不同的只是主阀级。溢流阀采用常闭式锥阀，减 压阀采用常开式滑阀，如图3-8 所示。 所示。 压阀采用常开式滑阀，如图
图3-7 直接检测式比例溢流阀 1.推杆；2.先导阀阀芯；3.比例电磁铁；4.主阀阀芯 推杆； 先导阀阀芯 先导阀阀芯； 比例电磁铁 比例电磁铁； 主阀阀芯 推杆
测压面a 检测p 形成反馈力信号与衔铁的输出力F 测压面 0检测 s，形成反馈力信号与衔铁的输出力 m直接进行比 较。
3.2.3 先导型比例减压阀
比例电磁铁接受指令电信号后，输出相应电磁力，经弹簧 将先 比例电磁铁接受指令电信号后，输出相应电磁力，经弹簧4将先 导锥阀芯5压在阀座 上 进入主阀的一次压力油， 导锥阀芯 压在阀座6上。由B进入主阀的一次压力油，经减压节流口 压在阀座 进入主阀的一次压力油 11后的二次压力油，经主阀芯7的径向孔经 口输出，二次压力油同 后的二次压力油，经主阀芯 的径向孔经 口输出， 的径向孔经A口输出 后的二次压力油 时经阀芯7上的节流螺塞 至主阀芯弹簧腔 右腔)、通路a、 时经阀芯 上的节流螺塞10至主阀芯弹簧腔 右腔 、通路 、先导阀座 上的节流螺塞 至主阀芯弹簧腔(右腔 6作用于先导阀芯 上。若二次压力不能使导阀 开启，则主阀芯左、 作用于先导阀芯5上 若二次压力不能使导阀5开启 则主阀芯左、 开启， 作用于先导阀芯 右两腔压力相等。在弹簧 的作用下 减压节流口11为全开状态 的作用下， 为全开状态， 右两腔压力相等。在弹簧9的作用下，减压节流口 为全开状态， B→A流向不受限制。当二次压力超过比例电磁铁设定值时，导阀芯5 流向不受限制。当二次压力超过比例电磁铁设定值时，导阀芯 流向不受限制 开启，液流经 、 口泄回油箱 由于节流螺塞10的作用 口泄回油箱。 的作用， 开启，液流经c、Y口泄回油箱。由于节流螺塞 的作用，主阀芯弹 簧腔压力下降，主阀芯左、右两腔的压差使主阀芯克服弹簧 之作用 之作用， 簧腔压力下降，主阀芯左、右两腔的压差使主阀芯克服弹簧9之作用， 使减压节流口11关小，使二次压力降至设定值。 使减压节流口 关小，使二次压力降至设定值。 关小 为防止二次压力过高，可在 口接一手动式直动型溢流阀起保护 为防止二次压力过高，可在X口接一手动式直动型溢流阀起保护 作用。 作用。
图3-9 带限压阀的先导比例减压阀工作原理图 1.比例溢流阀先导级；2.限压阀；3.主阀；4.先导油流道 比例溢流阀先导级； 限压阀 限压阀； 主阀 主阀； 先导油流道 比例溢流阀先导级
3.2.4 三通比例减压阀
3.2.4.1 直动式三通比例减压阀 直动式三通比例减压阀如图3-10所示。 所示。 直动式三通比例减压阀如图 所示
图3-5 先导型比例溢流阀结构原理图
先导型比例溢流阀下部与普通溢流阀的主阀相同， 先导型比例溢流阀下部与普通溢流阀的主阀相同，上部则为比例 先导压力阀。该阀还附有一个手动调整的安全阀（先导阀） ， 先导压力阀。该阀还附有一个手动调整的安全阀（先导阀）9，用以 限制比例溢流阀的最高压力。 限制比例溢流阀的最高压力。
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， 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。 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。 直动型比例溢流阀结构及工作原理如图 所示。直动式压力阀的 所示 结构与普通压力阀的先导阀相似， 结构与普通压力阀的先导阀相似，所不同的是阀的调压弹簧换为传力弹 簧3，手动调节螺钉部分换装为比例电磁铁。 ，手动调节螺钉部分换装为比例电磁铁。
第三章 电液比例控制阀
3.1 概述 3.2 比例压力控制阀 3.3 电液比例流量控制阀 3.4 电液比例方向阀 3.5 电液比例复合阀 3.6 闭环比例阀和整体式比例方向阀
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， 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。 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， 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。 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。 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， 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 比例流量控制阀、比例方向阀和比例复合阀。 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 后两者为多参数控制阀。 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。 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， 机械转换元件直接推动液压功率级， 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 以下。 控制流量都在 以下 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 输出较大功率的主阀级构成，流量可达到 ， 1600L/min。 。
3.2.2 先导型比例溢流阀
图3-4 先导型比例溢流阀 1.阀座；2.先导锥阀；3.轭铁；4.衔铁；5.弹簧； 阀座； 先导锥阀 先导锥阀； 轭铁 轭铁； 衔铁 衔铁； 弹簧 弹簧； 阀座 6.推秆；7.线圈；8.弹簧；9.先导阀 推秆； 线圈 线圈； 弹簧 弹簧； 先导阀 推秆
用比例电磁铁取代先导型溢流阀导阀的调压手柄，便成为先导型比例溢流阀。 用比例电磁铁取代先导型溢流阀导阀的调压手柄，便成为先导型比例溢流阀。
带位置反馈的直动溢流阀包括力控制型比例电磁铁4以及由阀体 、 带位置反馈的直动溢流阀包括力控制型比例电磁铁 以及由阀体10、 以及由阀体 阀座11、锥阀芯9、弹簧7等组成的液压阀本体 电信号输入时， 等组成的液压阀本体。 阀座 、锥阀芯 、弹簧 等组成的液压阀本体。电信号输入时，比例电 磁铁4产生相应电磁力 通过弹簧7作用于阀芯 产生相应电磁力， 作用于阀芯9上 磁铁 产生相应电磁力，通过弹簧 作用于阀芯 上。电磁力对弹簧预压 预压缩量决定溢流压力。预压缩量正比于输入电信号， 缩，预压缩量决定溢流压力。预压缩量正比于输入电信号，溢流压力正 比于输入电信号，实现对压力的比例控制。 比于输入电信号，实现对压力的比例控制。
图3-10 直动式三通比例减压阀 1.比例电磁铁；2.对中弹簧；3.阀芯；4.阀体 比例电磁铁； 对中弹簧 对中弹簧； 阀芯 阀芯； 阀体 比例电磁铁
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
无信号电流时，阀芯3在对中弹簧 作用下处于中位，P、T、A 无信号电流时，阀芯 在对中弹簧2作用下处于中位， 、 、 在对中弹簧 作用下处于中位 各油口互不相通。比例电磁铁接收信号电流时，电磁力使阀芯3右移， 各油口互不相通。比例电磁铁接收信号电流时，电磁力使阀芯 右移， 右移 P、A接通，油口A输出的二次压力油输入到执行元件。二次压力油 、 接通，油口 输出的二次压力油输入到执行元件。 接通 输出的二次压力油输入到执行元件 又经阀体通道a反馈到阀芯右端，作用于右端的油液压力与电磁力方 又经阀体通道 反馈到阀芯右端， 反馈到阀芯右端 向相反。二次压力与电磁力平衡时，滑阀芯3返回中位，A口压力保 向相反。二次压力与电磁力平衡时，滑阀芯 返回中位， 口压力保 返回中位 持不变，并与电磁力成正比例。若对阀芯的作用力大于电磁力，阀 持不变，并与电磁力成正比例。若对阀芯的作用力大于电磁力， 芯移至左端，A口与 接通，压力下降，直至新的平衡。三通比例减 芯移至左端， 口与T接通，压力下降，直至新的平衡。 口与 接通 压阀可以控制二次压力油的压力和方向。成对使用时，用作比例方 压阀可以控制二次压力油的压力和方向。成对使用时， 向阀的先导阀，如图3-11所示： 向阀的先导阀，如图 所示： 所示