001 力士乐电液比例技术,67页
REXROTH力士乐电液换向阀选用要点与使用需知
REXROTH力士乐电液换向阀选用要点与使用需知REXROTH电液换向阀的先导控制方式及选用注意要点力士乐电液换向阀的先导油供油方式有内部供油和外部供油方式，简称为内控、外控方式。
对应的先导油回油方式也有内泄和外泄两种。
(1)外部油先导控制方式外部油控制方式是指供给先导电磁阀的油源是由另外一个控制油路系统供给，或在同一个液压系统中，通过一个分支管路作为控制油路供给。
前者可单独设置-台辅助液压泵作为控制油源使用;后者可通过减压阀等，从系统主油路中分出一支减压油路。
注意:外部控制形式由于电液换向阀阀芯换向的*小控制压力一般都设计得比较较小，多数在1MPa以下，因此控制油压力不必太高，可选用低压液压泵。
注意:它要增加一-套辅助控制系统。
(2} 内部油先导控制方式主油路系统的压力油进人电液换向阀进油路后，再分出一部分作为控制油，并通过阀体内部的孔道直接与上部先导阀的进油腔相沟通，特点是不需要辅助控制系统，省去控制油管，简化整个系统的布置。
注意:控制压力就是进.入该阀的主油路系统的油液压力，当系统工作压力较高时，这部分高压流量的损耗是应该加以考虑的，尤其是在电液换向阀使用较多，整个高压流量分配受到限制的情况下，更应该考虑这种控制方式所造成的能量损失。
注意:内部控制方式一般是在系统中电液动换向阀使用数目较少，而且在总的高压流里有剩余的情况下，为简化系统的布置而选择采用。
措施1:当采用内部油控制方式而主阀中位卸荷时，必须在回油管路上加设背压阀，使系统保待有一定的压力。
背.压力至少应大于电液动换向阀主阀的*小控制压力。
措施2:在电液换向阀的进油口P中装预压阀，它实际上是一个有较大开启压力的插人式单向阀，当电液换向阀处于中间位置时，油流先经过预压阀，然后经电液换向阀内流道由T口回油箱，从而在预压阀前建立所需的控制压力。
REXROTH电液换向阀采用内控形式时，是靠主阀P腔给导阀提供压力，当主阀阀芯中位机能会造成主阀P腔失压时，先导阀就失去了控制主阀换向的压力，该阀就不能工作。
德国力士乐比例阀的原理和分类有哪些
德国力士乐比例阀的原理和分类有哪些德国力士乐比例阀的原理和分类有哪些比例控制阀主要用於开回路控制（openloopcontrol）。
比例控制阀的输出量与输入信号成比例关系，且比例控制阀内电磁线圈所产生的磁力大小与电流成正比。
在传统型式的液压控制阀中，只能对液压进行定值控制，例如：压力阀在某个设定压力下作动，流量阀保持通过所设定的流量，方向阀对於液流方向通/断的切换。
因此这些控制阀组成的系统功能都受到一些限制，随著技术的进步，许多液压系统要求流量和压力能连续或按比例地随控制阀输入信号的改变而变化。
液压伺服系统虽能满足其要求，而且精度很高，但对於大部分的工业来说，他们并不要求系统有如此高的品质，而希望在保证一定控制性能的条件下，同时价格低廉，工作可靠，维护简单，所以比例控制阀就是在这种背景下发展起来的。
比例控制阀可分为压力控制阀，流量控制及方向控制阀三类。
压力控制阀：用比例电磁阀取代引导式溢流阀的手调装置便成为引导式比例溢流阀，其输出的液压压力由输入信号连续或按比例控制。
流量控制阀：用比例电磁阀取代节流阀或调速阀的手调装置而以输入信号控制节流阀或调速阀之节流口开度，可连续或按比例地控制其输出流量。
故节流口的开度便可由输入信号的电压大小决定。
方向控制阀：比例电磁阀取代方向阀的一般电磁阀构成直动式比例方向阀，其滑轴不但可以换位，而且换位的行程可以连续或按比例地变化，因而连通油口间的通油面积也可以连续或按比例地变化，所以比例方向控制阀不但能控制执行元件的运动方向外，还能控制其速度。
力士乐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。
REXROTH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。
电液比例技术6
3 n Ps FL / A1 ' P 1 1 n3
液压缸换向时压力突变值为：
无杆腔：
有杆腔：
2 nP (1 n ) ' s P 1 P 1 P 1 1 n3 2 P (1 n ) ' s P2 P2 P2 1 n3
7
电 液 比 例 技 术
阀与缸不完全匹配的情况
实例
电 液 比 例 技 术
系统压力选择
电 液 比 例 技 术
回路增益图
电 液 比 例 技 术
位置精度计算
Kx-位置反馈增益
电 液 比 例 技 术
位置精度计算
伺服阀反响回差产生的误差 反响回差误差一般取0.2%的额定信号 负载变化产生的误差 取负载变化FH=6000N
电 液 比 例 技 术
位置精度计算
KA =
KV×KC×KT×KD
电 液 比 例 技 术
79F2012B3-HR5 的主要参数: 主阀芯驱动轴直径 D=0.75”=1.905cm; 主阀芯位移 XR=0.09”=0.2286cm(Q=800 L/Min); LVDT 灵敏度 SL=0.42 1/cm. 先导阀主要参数: 额定流量 QR=26.5 L/ Min=441.67 cm3/S ;额定电流 IR=+/-40 mA (并联接线) 推荐最大环路增益 KL=590 1/s. 计算: KV=441.67•SQR(210/70)/40=19.12 cm3/ s/ Ma (此处假定先导控制压力为 210bar,如果实际使用中不是此数值,则要重新 按实际压力进行计算) KC=0.351 1/ cm2 (AV =2.85 cm2) 取 LVDT 初级激励电压为: VLP-P=8VP-P KT=SL • VLP-P =0.42X8=3.36 VP-P/cm. 取额定输入 ER=+/-2V= KT • KD • XR = 3.36 •KD •0.2286 可得激励/解调器解调增益 KD=2.6 VDC/ VP-P 由 KL=KA • KV •KC • KT •KD=590 1/S 可得伺服放大器增益 KA=10.1 Ma/V. 这是最大取值,一般为保证稳定性,实际伺服放大器增益要小于此数值. 取 KA=7 Ma/V.
电液比例技术
传统的液压控制方式是开关型控制，这是迄今为止用得最多 的一种控制方式。它通过电磁驱动或手动驱动来实现液压流体的 通、断和方向控制，从而实现被控对象的机械化和自动化。但是 这种方式无法实现对液流流量、压力连续地按比例地控制，同时 控制的速度比较低、精度差、换向时冲击比较大，因此在许多场 合下不宜采用。第二次世界大战期间，由于以飞机、火炮等军事 装备为对象的控制系统，要求快速响应、高精度等高性能指标， 在这个背景下迅速发展了电液伺服控制。这种控制方式可根据输
主讲人 张金涛
电液比例技术
1．4 电液比例控制系统的分类
按被控量是否被检测和反馈来分类，可分为开环比例控制和 闭环比例控制系统。目前的应用以开环控制为主，由于整体闭环比 例阀的性能与伺服阀无异，采用闭环控制的场合会越来越多。
按控制信号的形式来分类，可以分为模拟式控制和数字式控 制。后者又分为脉宽调制，脉码调制和脉数调制等。
入信号(如电流)的大小连续、按比例地改变液流的流量、压力和
方向，克服开关型控制的缺点，实现高性能的控制要求。 主讲人 张金涛
电液比例技术
1．1 电液比例技术的发展概况
60年代电液伺服控制日趋成熟 ，迅速向民用工业推广。但 是在向民用工业推广的过程中，液压伺服系统暴露出了它致命的 弱点：元件的制造精度要求很高，成本昂贵；对油污染十分敏感， 因此对系统的维护要求高；控制损失(阀压降)较大。因为一般工 业控制系统，它要求精度不那么高，响应也不需要那么快速，却 要求系统对油液污染不敏感，维护简单，成本低廉，于是人们就 想到如何发展廉价的伺服控制，这便导致研究和发展电液比例控 制技术。
主讲人 张金涛
电液比例技术
电液比例技术
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)
⑥ 先导液桥是由液阻构成的 无源网络，需要由外部压 力供油。
液压半桥的基本类型
类 输入 输出 型 液阻 液阻
符号
A 可变 可变
B 固定 可变
C 可变 固定
相对出 增益 现率
5% 2
93% 1
2% 1
先导液桥中的液阻
液阻的功能
说A明、：桥路液阻 1、B、若固动定态液阻阻工尼作在零流量附近， C则 a、)工流动作量时压压，差反其增馈流益量很压小差；动而态如增图 D益、很限大。流故在用阻尼液阻时， E导 作、入 于稳稳 图压定a)位流（置量隔以可提使压高固）增定益液；阻工
表示
油液的压缩率(压缩系数)：
1ห้องสมุดไป่ตู้
(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。
液压伺服和电液比例控制技术 ppt课件
液压伺服和电液比例控制技术
• 当阀进油口p处作用在锥阀上的液压力超过 弹簧力时，锥阀打开，油液通过阀口由出 油口Ｔ排出，这个阀的阀口开度是不影响 电磁推力的，但当通过阀口的流量变化时， 由于阀座上的小孔d处压差的改变以及稳态 液动力的变化等，被控制的油液压力依然 会有一些改变。
液压伺服和电液比例控制技术
• 优点：伺服阀控制精度高， 响应速度快，特别是电液 伺服系统易实现计算机控 制。
• 在工业自动化设备、航空、 航天、冶金和军事装备中 得到广泛应用。
• 缺点：伺服阀加工工艺复 杂，对油液污染敏感，成 本高，维护保养困难。
液压伺服和电液比例控制技术
二、电液伺服系统的应用
• 电液伺服系统通过电气传动方式，将电气 信号输入系统，来操纵有关的液压控制元 件动作，控制液压执行元件使其跟随输入 信号动作。其电液两部分之间都采用电液 伺服阀作为转换元件。
液压伺服和电液比例控制技术
• 近年来在国内外得到重视，发展较快，电 液比例控制的核心元件式电液比例阀，简 称比例阀。本节主要介绍常用的电液比例 阀及其应用。
液压伺服和电液比例控制技术
一．电液比例控制器
• 电液比例控制阀由常用的人工调节或开关控制的 液压阀加上电－机械比例转换装置构成。常用的 电－机械比例转换装置是有一定性能要求的电磁 铁，它能把电信号按比例地转换成力或位移，对 液压阀进行控制。
• 图8-6所示为直动式压力阀，它可以直接使 用，也可以用来作为先导阀以组成先导式 的比例溢流阀，比例减压阀和比例顺序阀 等元件。
液压伺服和电液比例控制技术
• ⒉电液比例换向阀 • 电液比例换向阀一般由电液比例减压阀和
液动换向阀组合而成，前者作为先导级,以 其出口压力来控制液动换向阀的正反向开 口量的大小，从而控制液流的方向和流量 的大小。
力士乐电液比例摆角控制
电磁比例摆角控制 | RC 92 708/04.05
ED
RC 92707
ED
EP.ED
相匹配(不超过)。
与所需的系统流量 ED
工作压力 [bar]
PWM
L L1
B
-
ED
250
140
0
I/ Imax 1
-
< 3 bar
n = 1500 rpm; tÖl = 50
qv max
L2
S
20 bar
14-22 bar
RC 92 708/04.05│电磁比例摆角控制
博世力士乐
/8
电磁比例摆角控制
技术数据表
适用于变量泵
A10VO系列53 工作于开式回路
目录
型号代码-标准产品
2
电磁比例摆角控制
3
可停用EP功能的电磁比例摆角控制
4
电液压力控制A10VO
6
元件尺寸
7
插头选项和电子控制
变量泵的详细元件尺寸和技术参数在主数据表中提供（在准备中）。 1) 将电磁铁旋转至所需的位置可选择插头的安装方向。旋转电磁铁后，必须以5+1 Nm的扭矩重新拧紧塑料螺钉。
/8 博世力士乐
P DEUTSCH DT 04-2P
IP 69K DT 06–2S–EP041
02601804
1
22
– A10VO – – –
/8 博世力士乐
EP
EK
EK...
EP...
EP EP
DFR
14 bar
Vg maxIres
EK...
3
PWM
Vg max
EK.DS
德国力士乐比例阀又称分配阀,是移动式机械液压系统最基
德国力士乐比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本的元件之一，是能实现方向与流量调节的复合阀。
电液滑阀式比例多路阀是比较理想的电液转换控制元件，它不仅保留了手动多路阀的基本功能，还增加了位置电反馈的比例伺服操作和负载传感等先进的控制手段。
所以它是工程机械分配阀的更新换代产品。
出于制造成本的考虑和工程机械控制精度要求不高的特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，也不具有电子检测和纠错功能。
所以，阀芯位移量容易受负载变化引起的压力波动的影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业的完成。
在电控、遥控操作时更应注意外界干涉的影响。
近来，由于电子技术的发展，人们越来越多地采用内装的差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动的检测，实现阀芯位移闭环控制。
这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器和其它电子电路组成的高度集成的比例阀，具有一定的校正功能，可以有效地克服一般比例阀的缺点，使控制精度得到较大提高。
REXROTH力士乐比例阀一般采用两端承压面积不等的差径活塞结构。
比例阀不工作时，差径活塞2在弹簧3的作用下处于上极限位置，此时阀门1保持开启，因而在输入控制压力P1与输出压力P2从零同步增长的初始阶段，总是P1等于P2。
但是压力P1的作用面积A1为π（D2-d2）/4，压力P2的作用面积A2为πD2/4，因而A2大于A1，故活塞上方液压作用力大于活塞下方液压作用力。
在P1、P2同步增长过程中，当活塞上、下两端液压作用之差超过弹簧3的预紧力时，活塞便开始下移。
当P1和P2增长到一定值PS时活塞2内腔中的阀座与阀门1接触，进油腔与出油腔即为隔绝，使比例阀进入平衡状态。
若进一步提高P1则活塞将回升，阀门再度开启，油液继续流入出油腔而使P2不断升高，但由于A2大于A1，P2尚未增长到新的P1值，活塞又下降到平衡位置。
在任一平衡状态下，差径活塞的力的平衡方程为：P2路A2=P1路A1+F（此处F为平衡状态下的弹簧力）。
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f 滞环 ≤ 6%
电液比例元件
带反馈的先导式比例方向阀: WRKE
f 精度较高, 响应较快 f 滞环 ≤ 1 % f 灵敏度: ≤ 0. 5% ; f 频响 15~20 Hz
电液比例阀的性能
f 滞环 同一输入讯号上 增量时与减量时所得出输出量的偏差 以4WRKE
为例 滞环少于1
(80)
P→A →/T B or
P→B →/T A
QNOM
4
1 ∆p = 10 bar constant
3 2
2 ∆p = 20 bar constant
3 ∆p = 30 bar constant
1
4 ∆p = 50 bar constant
5 ∆p = 100 bar constant
0 15 20
电液闭环
使用闭环位置控制的例子 1. 机械式液压闭环控制
F
2. 电控式液压闭环
F S U
Posi位tio移n T传ra感ns器ducer
反馈 Feedback
误差 Error
命令 Command
Co控n制tro器ller
CV控oan制lvtreo阀l
机械设计对电液闭环系统有甚麽影响 ?
一个 真正的 液压驱动如何不同于一个 理想 驱动? 响应
定量泵系统
变量泵系统
电液比例之速度控制
f 速度比例控制多用於自动化控制 注塑机 压力机等 f 速度和流量比例控制的分别是流量控制是只控制供油量,并不控制驱
动元件之运动方向,若系统负载及变速要求也高, 则要使用速度控制 系统
配合定量泵使用之速度控制
–速度比例控制可使用多种类 的比例方向阀:如 4WRA,4WRZ,4WRE 及4WRK等
阀门的流量曲线
f众所周知, 阀门进出口之间的压差是系统压力和负载压力之
间的差别 f说明韦一般提供的 公称流量 是在 公称压力 下量得
的
pP = 10 bar
比例阀
采用的压降 Pv = 10 bar
QNom
阀门由零开启到最大 并记录下典型的非线性流量
曲线
阀门压降的选择
试验配置和伺服阀门试验相同 产生出 流量与和阀芯-行程的 关系 的图表 为免需要在不同的压差计算流量 说明书提供了一组在不同压差 下的流量曲线: Pv = 20 bar
最高压力的 ± 3.5 % f开 关 时 间 :
30~150ms
电液比例元件
带反馈的比例谥流阀 0 810 402 073
f 滞环 ≤ ± 0.2 % f 重复精度: ≤ ± 0.1% f 开关时间: 10~30ms
电液比例控制系统
f 电液比例元件 f 电液比例阀大小的估算 f 常用之电液比例迴路
电液轴控系统的选择
传动与控制系统
f 传动与控制系统的主要功能是控制系统的
f 位置
Position
f 速度
Velocity
f 加 减速度
Acceleration / deceleration
f 加 减速度的变化 Jerk
f 输出力
Force
传动与控制参数在液压系统中的变换
f 在液压系统中 相对应参数是
重复精度 在重复调节同一输入信号时 输出值所出现的偏差 以 4WRKE为例 重复误差少于0.5
电液比例阀的性能
f 流量曲线是指在一固定压差下 比例信号与流量之曲线
电液比例阀的性能
f 带内置放大板的比例电磁阀
Type 4WS2EE
电液比例元件
比例谥流阀 DBET
f 滞环 ≤ ± 1.5 % f 重复精度: ≤ ± 2 % f 线性度:
1. 固有频率 2. 阻尼
例如:
1. 每秒钟振荡的的次数是
T= 1
fo
T
m
固有频率 fo
2. 在一段时间之后, 振荡会 在阻尼影响下衰变
固有频率的计算
固有频率全是有以下项式决定: – 传动系统的弹性常数 "C" – 连接刭驱动的质量 "M"
C
fo =
M
2π
为什么固有频率应该是愈高愈好的?
一个简单的实验证明:
–放大器一般会选用带指令值 的产品, 如VT-VSPA2,VTVSPD-1及VT-VRPD等
为何需使用闭环
f 使用闭环的主要原因
f 保持设定值不受外来干扰所影响 • 在不同的工作压力下保持稳定的速度 • 在不同的输出力下保证相同位置 • 在带偏载的情况下作同步移动
f 提高精度要求 • 位置误差低于 1 mm • 压力误差低于 1 bar • 需要控制加 减速度
f 位置 Position 也是位置 f 速度 Velocity 对应的是流量 Flow f 加 减速度 Acceleration / deceleration 对应的
是阀门开启速度 Ramp f 加 减速度的变化 Jerk 对应的是阀门开启速度的变化 f 输出力 Force 对应的是压力 Pressure
PL = 0 bar
不同材料的强度
1T ∆X = 0.7 cm
液压油 99.3 cm
1T
∆X = 0.4 cm
水 99.6 cm
PL = 100 bar
1T
PL = 100 bar
空气
∆X = 99 cm
PL = 100 bar
1 cm
1T ∆X = 0.002 cm
钢铁 99.998 cm
PL = 100 bar
比例阀门大小的估算
压降 压降 (∆p) 的定义为系统 油泵 压力与负载压力之间的差别
负载压力需要使用进口节流迥路才能直接量得 例子 1:
pL
Q
AP
∆PV pP = 100%
∆F
pL =
∆F Ap
∆pV = pP – pL
电液比例阀门选择的例子 设汁例子 二个工程师为相同的应用程序选择阀门
工程师 #1 计算出工作压力为 P = 100 bar 流量 Q = 60 升 分 工程师 #2 计算出与上述相同的结果
30
40 50
60 70
80
90 100
Co mman d value in %
∆p = Valve pressure differential to DIN 24 311 (input pressure pP minus load pressure pL minus return line pressure pT)
解决刚性限制
为了要维持液压缸固定的位置不受负载变化影响,可使用下列 各项方法:
1. 机械限位( 金属对金属) 或
2. 闭环控制 相同的条件对于恒速驱动也是需要的, 同样地可使用下列各项
解决方法: 1. 电的伺服驱动 (Indramat of BRC)
或 2. 在液压驱动中使用: 负荷传感的闭合回路, 负载保偿器或
电液比例控制系统
f 电液比例元件 f 电液比例阀大小的估算 f 常用之电液比例迴路
电液比例元件
直控式比例方向阀 4WRA
4 滞环 ≤ 5% 4 灵敏度 : ≤ 0.5% ; 4 反向域 : ≤ 1 % 4 相频特性(-900, 50%输入信号):10 ~ 25 Hz
电液比例元件
先导式比例方向阀: 4WRZ
增加阻尼的效果
阻尼比值 d ≈ 0.7 可达至 最佳的总体响应
不幸地 增加阻尼会引发 另外的一个问题
在输入和输出之间的时迟, 即所谓的 相滞 会 增大
改善阻尼
附注 一个液压驱动器的阻尼通常在 0.05~0.4之间, 而将会按 此响应
比例的阀门及伺服阀门 是以阻尼比率 0.75设计 它们并没有发生超调
每个机器皆有质量并且不是绝对坚硬 结果所有的机器都是 弹簧-质量 系统
在一个带fo的机器轴上, 在二个固定的位置 之间振动它
0 和 10
机器的极限被固有频率所限制
如果我们 慢慢地 移动轴,机器将会 理Bode Plot
100
Limit
10 幅度
即可控范围只有75% 降低压差来增加分解度并不是好辨 法 原因是压差会受液压油温度变化所影响 而降低压差 则使系统的速度会受油温影响
电液比例阀门大小的选择
1. 若系统所需流量在两个额定流量之中(如例子中 60
l/min) 则选用额定流量中较低的阀门(如例子中 4WREE10V50)
2. 如用变量泵系统 则应使用负荷传感迴路 如使用储能系
比例阀门选择的例子
设计提示
1. 工程师 #1 的选择较佳 原因一般的比例控制系统是恒压
差的而压力保偿阀的没定都在 1０ Bar 范围内 选用压差 高的阀门可提高控制的分解度 若速度末能达到要求 可 藉着增加压差来提高速度
2. 工程师 #2 将会得到一个效益较高的系统 适用于 非动
态系统 因为阀门的压差较小 但由于阀门的压差较小 在阀门的开口度为 75% 时 系统便以最高速度移动
理想 或 线性 驱动能把所有的输入(指令)讯号转换成输出 讯号而没有延迟或失真 输入信号的例子:
– 开/关,停止/去 – 模拟电压 – PLC程序的输入 输出 例:一枝棒或杆直接地把输入变成对应的输出
入
出
弹簧–质量系统的响应
稍後我们会证明, 液压传动是 弹簧-质量 系统
弹簧-质量 系统有二个观察得出的特性:
电液控制系统之选择
f 在选择电液控制系统时,先要确定液压系统中需要控制什麽参数
f流量 f压力
f – 到驱动元件之流量,并不理会驱动元件之运动方向
流量= Kf * A * ∆P
P – 用以设定系统中不同驱动元件之工作压力
f速度 V – 可控制驱动元件之运动方向及速度
f位置 S – 控制驱动元件之停止位置