国内外主要电液比例插装阀产品现状分析

中国地质大学研究生课程论文

课程名称电液伺服控制技术教师姓名

研究生姓名

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研究生专业机械工程

所在院系机械与电子信息学院类别: 硕士

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国内外主要电液比例插装阀产品现状分析

摘要：电液比例插装阀是电液比例技术、插装阀技术、传感技术、测试技术、微电子技术、精密加工技术等高度融合的高科技产品。本文主要对电液比例插装阀的工作原理和分类进行了概述，并对国内外相关公司及产品进行介绍、对比分析，最后对对电液比例控制技术的未来的发展趋势进行了分析和展望。

关键词：电液比例插装阀；分类；产品现状；电液比例控制技术；发展趋势

Major domestic and foreign electro-hydraulic proportional valves Cartridge

Situation Analysis

Abstract:Electro-hydraulic proportional cartridge valves are electro-hydraulic proportional technology, cartridge valve technology, sensor technology, test technology, microelectronics, precision machining technology, high degree of integration of high-tech products.This article mainly discusses the working principle of electrohydraulic proportional cartridge valve and classification were summarized,and the related companies and products both at home and abroad is introduced, and comparison analysis.

Keyword: Electro-hydraulic proportional cartridge valves; classify; products present situation;electricity liquid proportion controlling technology; development tendency.

1 概述

电液比例插装阀是电液比例技术、插装阀技术、传感技术、测试技术、微电子技术、精密加工技术等高度融合的高科技产品，能方便地和微机控制系统相结合，连续、成比例地调节受控腔的压力、速度、流量等，有效地改善系统稳态控制精度和动态品质。比例控制和插装技术相结合符合模块化、集成化和可配阻等液压发展趋势。电液比例插装阀属于电液比例阀中的一大类，其阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。它是以传统的工业用液压控制阀为基础，采用电──机械转换装置，将电信号转换为位移信号，按输人电信号指令连续、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。[1]

插装式比例阀就是根据机电装备发展需要而研发的新型液压元件，它将电的快速性、灵活性等优点与液压传动力量大的优点结合起来，因此其具备响应快、密封性好、小型化、耐高压和使用寿命长等优点，并减少了元件的使用量，并能防止压力或速度变换时的冲击现象。

比例阀与伺服控制系统中的伺服阀相比，在某些方而还有一定的性能差距，但它显著的优点是抗污染能力强，大大地减少了因污染所造成的工作故障，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。比例阀相对伺服阀和开关阀的主要性能比较如表1所示。[2]

表1 三种阀类主要性能比较

伺服阀 3 7 1~3 0.5~ 20~200 无 3

开关阀25~50 0.25~0.5 ———有0.5

2 电液比例插装阀简介

2.1 电液比例插装阀的构成

尽管比例阀种类繁多，但其工作原理及结构均可用图3-1中双点划线框内所示的框图来表示。图3-1所示为一个闭环控制的电液比例系统框图。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、液压执行器之间的关系。

图 2-1

从电液比例控制阀的原理框图中可以看出，它主要由以下几个部分组成：电──机械转换元件、电──机械转换元件、液压功率放大级、检测反馈元件四大部分组成。

电──机械转换元件将小功率的电信号转换成阀芯（或喷嘴挡板）的运动，然后又通过阀芯的运动去控制流体的压力与流量，完成了电──机──液的比例转换。如果要求输出的功率并不大，这时阀的输出可直接驱动执行器，这就是直动式比例阀。在流量比较大的场合，由于力（矩）马达输出的力（矩）较小，它无法直接驱动功率级主阀，这时就需要增加液压先导级，将电──机械转换元件的输出加以适当的放大，再来控制主阀级。这样就构成了多级比例阀。其中的第一级被称为先导控制级，先导级可以采用滑阀、锥阀、喷嘴挡板阀或插装阀，而主阀常采用插装阀。

为提高电液比例插装阀的性能，在它的内部应具有适当的级间反馈回路。图3-1虚线所示的为采用机械、液压及电气反馈的可能方案。有些比例阀，例如闭环比例阀和整体式比例阀，把电控器或部分电子装置也集成在比例阀内，使用起来更方便，性能也得到提高。[3]

2.2 电液比例插装阀的工作原理简介

在液压系统中，电液比例阀种类基本上都是与普通阀的种类一一对应的。本文中以电液比例插装减压阀为例来说明电液插装阀的工作原理。

主阀A、B口分别为减压阀进、出油口，先导控制油液引自出油口B通过阻尼孔R1、R2进入主阀弹簧腔，当出口压力低于先导阀设定压力时，溢流阀无溢流，主阀阀芯上液压力相等并在弹簧力作用下完全开启，减压阀不工作，当进油压力达到先导阀设定压力时，溢流阀阀芯开启产生溢流，此时压力p2>p4，阀芯在液压力的作用下克服弹簧力上移，阀口开度减小，阀口处阻力增大，压降增大，直到出油口压力降低至调定值，通过控制输入先导阀电信号的大小即可实现插装式减压阀出口压力的比例控制。

图2-2 电液比例插装减压阀结构简图

2.3 电液比例插装阀的分类

比例控制元件的种类比较繁多电液比例插装阀是通过螺纹将电磁比例插装件固定在油路集成块上的元件，插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来在工程机械上的应用越来越广泛。常用的螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主要是比例节流阀，它常与其它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主要是比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多的比例阀，它主要是对液动操作多路阀的先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统的手动减压式先导阀，它比手动的先导阀具有更多的灵活性和更高的控制精度。[4]

3 电液比例阀产品现状

3.1 国内电液比例阀产品现状

3.1.1 武汉力富特液压科技有限公司

（1）公司信息

武汉力富特液压科技有限公司位于湖北省武汉市，是一家拥有机械结构加工，电液系统集成和软件工程等多学科联合设计能力的企业。有加工装配基地及液压电控实验室。公司设计制造液压传动系统，电液比例控制系统，电液伺服控制系统及工程机械控制装置等。同

时公司经销国内外液压泵，液压阀（传统阀，比例阀，伺服阀，电液比例插装阀），液压马达，传感器，过滤器等元器件。

（2）产品信息

该公式在插装阀上的研究不多，因此该公司就只有一个系列关于电液比例插装阀的产品。LEQZ0电液比例插装节流阀的结构示意图和实物图如图3-1，液压符号图如图3-2所示，MA-LEQZO-A(ES)是二通型插装式比例节流阀，集成块式安装。它主要由比例减压导阀1来控制阀芯7在阀套6内作直线开闭运动。根据输入电信号的大小提供流量控制。此类阀与放大器协同工作，放大器向比例阀提供适当的驱动电流，以校准阀的调整量，使之与供给放大器的输入信号相对应。流量调节是通过作用在主阀芯7上腔密闭面积上的压力控制油，与安装在主阀芯7上的压缩弹簧5之间达到一个力平衡而实现的。改变控制油压力大小，让主阀芯7在阀套6中作往复移动，因此而改变阀口的通油面积，以实现通流大小的控制。控制导阀是一个MA-DHRZO型比例减压阀。主要特征是：缩短了响应时间和精确的流量控制与良好的重复精度。

图3-1 LEQZ0电液比例插装节流阀的结构示意图和实物图

图3-2 LEQZ0电液比例插装节流阀的结构简图

LEQZ0电液比例插装节流阀的主要技术参数如表3-1所示。

表3-1 LEQZ0电液比例插装节流阀的主要技术参数

LEQZ0电液比例插装节流阀特性曲线如图3-3所示（以EFBG-03型为例）。

1=MA-LEQZ0-A(ES)-162S4，2=MA-LEQZ0-A(ES)-162L4，3=MA-LEQZ0-A(ES)-252S4，4=MA-LEQZ0-A(ES)-252L4，5=MA-LEQZ0-A(ES)-322S4，6=MA-LEQZ0-A(ES)-322L4。

图3-3 EFBG-03型的特性曲线

3.1.2 上海国瑞液压科技有限公司

（1）公司信息

GRH设计并生产：液压齿轮泵及恒流泵/片式多路阀及整体多路阀（包括电液比例

插装阀）/液压齿轮马达及液压分流器；这些零部件主要应用于工业机械、物料搬运、工程机械、农业和其它领域。

（2）产品信息（下文以GSXS08系列电液比例插装为例进行详述）

GSXS08系列电液比例插装通过电磁控制，二位二通，为螺纹插装阀其实物图与结构简图如图3-4所示。其主要应用于高压系统中用于阻碍或负载保持。当线圈断电时，GSXS08阀就像单向阀一样允许油液从油口1流向油口2，且油口2到口1不通。当线圈通电时，锥阀位移并打开油口2到口1的通路。这个操作模式下，油口1到口2的流量受到限制。

图3-4 GSXS08阀实物图与结构简图

GSXS08电液比例插装节流阀的主要技术参数如表3-2所示。

表3-2 GSXS08电液比例插装节流阀的主要技术参数

技最大操

作压力

最大流量內泄温度方位安装扭矩重量

350bar 40l/min 350bar压力下最

大5drops/min

-30~110℃无限制40-45Nm

0.196k

g

GSXS08电液比例插装节流阀性能曲线如图3-5所示

图3-5 GSXS08阀性能曲线

3.2 国外电液比例阀产品现状

3.2.1 美国sun hydraulics公司

（1）公司信息

美国sun hydrauli是一家产品定位标准系列的螺纹插装阀的公司，该公司生产的产品中浮动结构和孔道设计保证了产品在更高的运行压力和更大的流量下同样适用。更大的流道面积，结合阀块的结构设计，使sun产品的阀块比其他品牌阀块小了50%，该公司经过四十年的发展，现已成为液压领域的领军者。

（2）产品信息（下文以RPKS8WN电液比例插装溢流阀为例进行详述）[5]

sun hydrauli公司电液比例插装阀主要信息如下表所示：

表3-3 力士乐公司的主要电液比例阀的产品信息

电

液

比

例

溢

流

阀

先导控制式, 平衡滑阀顺序主级

带集成T-8A控制插孔

RSDC8 60

RSFC8 120

RSHC8 240

RSJC8 480

先导控制式, 平衡锥阀顺序主级

带集成T-8A控制插孔

RSDS8 60

RSFS8 120

RSHS8 240

RSJS8 480 接下来以RPKS8WN电液比例插装溢流阀为例进行详述。

此类阀为带集成先导级控制插孔的常闭调节元件。它为平衡锥阀结构设计。先导级控制插孔可接受任何T-8A插孔的压力控制插装阀。当进口（口1）压力达到先导级控制阀的设定，阀开始向油箱（口2）溢流，节流以调节压力。先导级控制阀的设定决定了口1与口2之间的压力降。其结构图及结构简图分别如图3-6、3-7所示

图3-6RPKS8WN电液比例插装溢流阀结构图

图3-7 RPKS8WN电液比例插装溢流阀结构简图及性能曲线及相关参数

3.2.2 博世力士乐（Rexroth）公司

（1）公司信息

博世力士乐（Rexroth）公司注册总部位于德国斯图加特，而营运总部及董事局总办事处则设于德国洛尔。原公司早于1795年成立，及后不断致力在各制造技术领域犮展。最近50年来，博世力士乐Rexroth在国际液压市埸一直处于世界领先的位置。力士乐是全球领先的传动与控制专家。力士乐为工业及工厂自动化、行走机械、以及可再生能源等领域的客户提供传动、控制与移动的个性化解决方案。目前，作为全球超过50万客户的共同选择，力士乐正不断为客户提供着高质量的电控、液压、气动以及机电一体化元件和系统。

（2）产品信息（下文以S20P1A/200电液比例换向阀为例进行详述）

力士乐公司的主要电液比例阀的产品信息如表3-4所示。

表3-4 力士乐公司的主要电液比例阀的产品信息

现以DBDS20P1A/200型电液比例插装换向阀为主对该公司产品进行详述。其实物图如图3-9所示。

图3-8 S20P1A/200型电液比例插装换向阀实物图

S20P1A/200型电液比例插装换向阀液路系统中用来实现液路的通断或液流方向的改变，它一般具有一个可以在线圈电磁力驱动下滑动的阀芯，阀芯在不同的位置时，电磁阀的通路也就不同。阀芯的工作位置有几个，该电磁阀就叫几位电磁阀：阀体上的接口，也就是电磁阀的通路数，有几个通路口，该电磁阀就叫几通电磁阀。电磁阀安装后，一般所有接口都应该是连接好了的，所谓工作位置指的是阀芯的位置。阀芯在线圈不通电时处在甲位置，在线圈通电时处在乙位置，阀芯在不同位置时，对各接口起到或接通或封闭的作用。其相关技术参数如表3-5所示

表3-5 S20P1A/200型电液比例换向阀的详细技术参数

型号类型公称压力使用温度流量安装方式

S20P1A/200比例阀48MPa 45℃180L/min 插装S20P1A/200型电液比例流量阀的主要工作特性曲线如图3-9所示。

图3-9 流量对控制值电压的依赖性

3.2.3 美国威格士（VICKERS）公司

（1）公司信息

威格士（VICKERS）是伊顿集团流体动力部门旗下的一个全球知名的液压品牌，其主要产品包括液压泵、马达、油缸、液压阀等。伊顿的流体动力产品应用广泛，包括土方机械、农业、建筑、航空、采矿、林业、公共设施和物料搬运。伊顿是全球领先的多元化工业产品制造商，在全球的工业领域享有技术先进、质量可靠的声誉。在全球6大洲超过125

个国家拥有5万5千名员工。年销售额为98亿美元。产品涉及汽车、卡车、重型设备、民航、国防军事、居住、电讯和数据传输、工业设备和公共设施、商业机构和政府机关、以及运动和娱乐的各个领域。

（2）产品信息（下文以DGMX2电液比例换向阀为例进行详述）[10]

DGMX2电液比例换向阀主要参数列表3-8如下所示：

表3-8 DGMX2型电液比例换向阀的详细技术参数

型号类型公称压力使用温度流量安装方式DGMX2控制阀35MPa 45℃180L/min 插装

DGMX2系列电磁换向阀采用湿式电磁铁和5腔式阀体结构，使流路设计合理化，从而实现了世界高水平的高压、大流量、低压降。其主要特点有：

1、相对一般的换向阀而言，其耐压力和流量有很大幅度的提高，最高工作压力为35MPa，最大流量为180L/min；另外，该系列的阀的压降值相对一般的阀下降了10%左右，因此能更有效地节能；

2、该系列的阀小型、紧凑，能实现高压、大流量、低压降，阀中带有两个直流电磁铁，全长为205~210mm，重量为1.85~2.2kg；

3、该系列的阀除了有高压、大流量的通用型外，还有减小阀芯换向引起的噪声和管道振动的无冲击型；阀中采用高吸力电磁铁和强力弹簧，保证了污染工况下仍有良好的动作稳定性。

DGMX2系列电磁换向阀的机械结构示意图及其实物图及技术参数图如图3-10所示。

图3-10 DGMX2阀实物图及技术参数图

3.3 国内外电液比例插装阀技术比较

国外插装阀技术最先起于20世纪70年代初，根据各类控制阀阀口在功能上都可视作固定的、或可调的、或可控液阻的原理发展起来的一类覆盖压力、流量、方向以及比例控制等的新型阀类,至今己形成完整的产品品种、规格系列，并对己成熟的产品，。目前世界上生产插装阀最多的公司有:德国的Rexroth、美国的Sperry Vickers和sun hydraulic公司。

我国早在80年代就开始大量采用二通插装阀控制技术，由上海704所研制开发的符合DIN24342标准的TJ /TG /TJK型二通插装阀及其集成控制元件适用于冶金设备、连铸设备和连轧设备并迅速在中小型电炉和连铸设备中获得应用。20世纪90年代二通插装阀控制技术进入大中型电炉、连铸和连轧,开始被广泛接受和大量采用。大中型热轧工程关键装备———步进式加热炉中广泛采用电液比例二通插装阀技术，达到了国际先进水平[6] [7]。

对比国内外产品，不难发现，国外产品在结构性能上都优于国内大部分厂家，见表3-9

所示：

表3-9 部分国内外厂家性能参数

结合上面列举的国内外一些代表性产品，本文对其部分性能做了如下一些分析：

a、从工艺性能上看，因为电液比例插装阀技术相对国内更加成熟，因此在设计优化上

优于国内，所以，国外大部分同功能同系列的产品，国外在工艺上明显优于国内，

其结构精巧，同时具有更小的体积。

b、在性能上，参照表3-9，可以发现，在性能要求上，国外产品具有更宽压力与流量

区间。

c、国内针对电液比例插装阀的开发比较有限，因此产品很少，国外很多公司研制相对

而言比中国走得更远，其基本构件为标准化、通用化、模块化程度很高，具有各种

不同的系列产品，因此市场上该插装阀的产品还是以国外的产品为主。

d、在价格上，同种性能的插装阀进行对比，国内产品还是具有很大的优势，因此在满

足精度要求的前提下，可以优先考虑国内产品[8] [9]。

总的来看，我国电液比例插装技术与国际水平相比有较大差距，主要表现在：缺乏主导系列产品，现有产品型号规格杂乱，品种规格不全，各类比例插装阀等，国内设计生产的品种少，并缺乏足够的工业性试验研究；在控制技术方面，自动化程度不高，性能水平较低，品质不稳定，可靠性较差等，都有碍于该项技术进一步地扩大应用，急待尽快提高[10]。

4 电液比例控制技术的发展趋势

21世纪比例控制和插装阀技术将随现代控制技术、计算机技术、微电子技术、摩擦磨损技术、可靠性技术及新材料新工艺和制造技术的发展而不断得到改进和更新。按照可组配、模块化和开放式的原则[13],其主要的发展趋势将集中在以下几方面。

(1)电液比例控制技术与插装阀技术相结合，形成二通和三通比例插装阀，特点是结构简单，性能可靠，流动阻力小，通油能力大,易于实现集成[11]。

(2)比例控制和插装阀技术的控制性能不断提高，适应机电液一体化的发展潮流[12]。流量-位移-力反馈闭环控制及级间速度-动压反馈的应用、比例电磁铁、传感器、放大器等电液控制系统组件性能的不断提高、现代控制技术的不断发展,这些都将极大地提高比例控制和插装阀的控制性能。

（3）比例控制和插装阀技术的集成化和复合化。随着液压元件的标准化和小型化，集成化和模块化的液压回路顺应了时代要求，通过功能单元的按需配置和灵活附加，以及多样化的设计变型和个性化定制来实现液压系统的无泄漏和无管连接，块式集成控制已经在几乎整个液压控制的规格参数范围和不同介质中采用,集成化规模和程度空前[13]。

5 结语

通过对国内外电液比例产品商的产品的进行汇总分析，了解到我国的电液比例插装阀产品与世界先进水平还有一定的差距，主要体现在制造技术、工艺性能、测试技术以及系列化

等方面的差距。电液比例插装技术虽然起步比较晚，但是由于近年来耐高压电磁铁和比例放大器技术的成熟，使得电液比例元件的工作性能更大的得到了提高。电液伺服技术的发展也在原有高精度、高性能的基础上朝着标准化、虚拟化、智能化、数字化、微型化以及绿色化等更高的方向发展。相信，随着电子技术、液压技术的不断发展，它们的结合会越来越紧密，电液比例插装技术以及电液伺服技术也都会不断的向前发展[14]。

因此研制性能优良、结构简单、工作可靠、成本低廉、能同时为生产厂家和用户欢迎的电液比例产品，对推动整个液压技术领域的向前发展具有重要的理论意义和实用价值。

参考文献

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[2] Prof.Dr.Ing. Hubertus Murrenhoff. Trends in Valve De-velopment[J]. Olhydraulick und Pneumatik,2003,

[3] 牛占海，王宏武，刘榛. 对电液比例插装控制系统的综述. 机械研究与应用，2004 6期.

[4]张弓等.电液比例阀的研究综述[J].液体传动与控制,2008(6).

[5]黄人豪.沈志远,胡伟民,等.二通插装阀控制技术的研究开发及其在水利水电工程中的应用[J] .机电

设备,19987.

[6]黄人豪.濮凤根.二通插装阀和比例控制技术在我国重大工程和装备中的应用[J] .机电工程,2002

[7]肖旺.刘军营.比例插装式减压阀的设计及其在注射系统中的应用.液压与机床[J].2014年第9期

[8]Sihvo，Varis J.The wear of single flute gun dirl and tool life tests [M].MECHANIKA,2008

[9]杨尔庄.21世纪液压技术现状及发展趋势[J] .液压与气动,2001(3).

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[11]张弓,于兰英,吴文海,柯坚. 电液比例阀的研究综述[J]. 流体传动与控制，2008，.

[12] 陈彬,易孟林.电液伺服阀的研究现状和发展趋势[J].液压与气动,2005(6)

[13] 吴根茂等.新编实用电液比例技术[M].杭州:浙江大学出版社,2006

[14]Ian C, Mathewsa, R. A. Jeans .An acoustic boundary integral formula-tion for open shells allowing different

impedance conditions, top andbottom. Journal of Sound and Vibration, 2007.

附录：

基于excel开发的模糊数据查询程序截图

附图1 查询系统界面

附图2 输入一个参数查询

附图3 输入多个数据的查询

电液比例阀工作原理

电液比例阀工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。 螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。 滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。 出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，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高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术

电液比例阀性能测试实验指导书..

电液比例阀性能测试实验指导书 实验项目 1. 电液比例方向阀性能实验 2. 电液比例溢流阀性能实验 3. 电液比例调速阀性能实验 唐山学院机电工程系

实验一电液比例溢流阀性能测试 一、实验液压原理图 二、液压元件配置 1－变量叶片泵 2－先导式溢流阀 3－电磁阀 4－电液流量伺服阀2FRE6~20/10QM 5－蓄能器 6－被试阀电液比例溢流阀DBETR-10B/80M 7、8－压力传感器 9－加载用节流截止阀 10－流量传感器 11、12－截止阀 13－压力表 三、实验内容 1、稳态压力控制特性测试 测试阀控制电流与阀输出压力之间关系，画特性曲线，计算死区、滞环、非线性度。 2、稳态负载特性（压力-流量特性） 测试控制输入电流、输出压力、负载干扰（流量）之间关系。 3、输入信号阶跃响应测试（选做） 测试阀输出压力相对一定幅值输入电信号阶跃变化的过渡过程响应特性，画特性曲线，计算滞后时间、上升时间、过渡过程时间等。

4、频率响应特性测试 测试阀对一组不同频率的等幅正弦输入信号的响应特性，画频响特性曲线（博德图），算幅频宽、相频宽。 四、实验方法 ●测试电回路接线操作： 1）压力传感器－把P A、P B压力传感器信号线分别扦入控制面板上的模拟信号输入口1、2口。 2）电液比例溢流阀－把比例溢流阀电磁铁A线圈扦入比例溢流阀放大器电磁铁A扦座上，位移传感器信号线扦入放大器的阀蕊反馈扦座。 比例溢流阀放大器输入测试信号、输出测试信号用四蕊测试线分别扦入控制面板上的模拟信号输入口5、6口上，差动信号输入信号用二蕊测试线扦入控制面板上的模拟信号输出口1口上。转换开关转入自动位置。3）电液比例流量阀－把比例流量阀电磁铁A线圈扦入比例流量阀放大器电磁铁A扦座上，位移传感器信号线扦入放大器的阀蕊反馈扦座。 电液比例流量阀放大器差动输入信号号用二蕊测试线分别扦入控制面板 上的模拟信号输出口2口上。转换开关转入自动位置。 4）流量传感器－把大流量传感器、小流量传感器信号线分别扦入控制面板上的脉冲信号输入口1、2口上（模拟输入信号分别9、10通道）。 ●软件操作 每个电液比例溢流阀性能实验之前都必须先根据流量来调节开口度，即开度设置画面。而且其信号发生器的幅度都为-10V~+10V；起止频率为0.1hz。同时流量计参数中的量程为0~5。 1、稳态压力控制特性 测试油回路各阀体操作： 1）打开截止阀9、11，关闭截止阀12、电磁阀3； 2）调节变量泵1，使输出流量为10L/min，由小流量传感器(10)观测输出流量为0L/min； 3）调节溢流阀2，调整压力为8MPa，做安全阀用。压力由压力表1观测；4）向电液比例流量阀输入一定幅值电信号，使流过被试电液比例溢流阀6的流量为3L/min，流量由流量传感器10观测； 5）向被试阀6输入频率为0.01Hz，在起始电流和额定电流之间变化的三角波电流信号，由压力传感器9测出被试阀6进口压力值； 5）以电流信号横坐标，以输出压力为纵坐标，画p—i特性曲线。 ●软件操作说明

国内外主要电液比例插装阀产品现状分析

中国地质大学 研究生课程论文 课程名称电液伺服控制技术教师姓名 研究生姓名 研究生学号 研究生专业机械工程 所在院系机械与电子信息学院类别: 硕士日期:

评语 对课程论文的评语 注： 1、无评阅人签名成绩无效； 2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效； 3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。

国内外主要电液比例插装阀产品现状分析 摘要：电液比例插装阀是电液比例技术、插装阀技术、传感技术、测试技术、微电子技术、精密加工技术等高度融合的高科技产品。本文主要对电液比例插装阀的工作原理和分类进行了概述，并对国内外相关公司及产品进行介绍、对比分析，最后对对电液比例控制技术的未来的发展趋势进行了分析和展望。关键词：电液比例插装阀；分类；产品现状；电液比例控制技术；发展趋势 Major domestic and foreign electro-hydraulic proportional valves Cartridge Situation Analysis Abstract: Electro-hydraulic proportional cartridge valves are electro-hydraulic proportional technology, cartridge valve technology, sensor technology, test technology, microelectronics, precision machining technology, high degree of integration of high-tech products. This article mainly discusses the working principle of electrohydraulic proportional cartridge valve and classification were summarized, and the related companies and products both at home and abroad is introduced, and comparison analysis. Keyword: Electro-hydraulic proportional cartridge valves; classify; products present situation; electricity liquid proportion controlling technology; development tendency. 1 概述 电液比例插装阀是电液比例技术、插装阀技术、传感技术、测试技术、微电子技术、精密加工技术等高度融合的高科技产品，能方便地和微机控制系统相结合，连续、成比例地调节受控腔的压力、速度、流量等，有效地改善系统稳态控制精度和动态品质。比例控制和插装技术相结合符合模块化、集成化和可配阻等液压发展趋势。电液比例插装阀属于电液比例阀中的一大类，其阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。它是以传统的工业用液压控制阀为基础，采用电──机械转换装置，将电信号转换为位移信号，按输人电信号指令连续、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。[1] 插装式比例阀就是根据机电装备发展需要而研发的新型液压元件，它将电的快速性、灵活性等优点与液压传动力量大的优点结合起来，因此其具备响应快、密封性好、小型化、耐高压和使用寿命长等优点，并减少了元件的使用量，并能防止压力或速度变换时的冲击现象。 比例阀与伺服控制系统中的伺服阀相比，在某些方而还有一定的性能差距，但它显著的优点是抗污染能力强，大大地减少了因污染所造成的工作故障，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。 比例阀相对伺服阀和开关阀的主要性能比较如表1所示。[2] 表 1 三种阀类主要性能比较

电液比例阀工作原理 (2)

电液比例阀就是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作,使工作阀阀芯产生位移,阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点,应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀与比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点,具有先导控制、负载传感与压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别就是电控先导操作、无线遥控与有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类与形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点,以结构形式划分电液比例阀主要有两类:一类就是螺旋插装式比例阀(screwin cartridge proportional valve),另一类就是滑阀式比例阀(spool proportional valve)。 螺旋插装式比例阀就是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件,螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路与成本低廉等特点,近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通与多通等形式,二通式比例阀主比例节流阀,它常它元件一起构成复合阀,对流量、压力进行控制;三通式比例阀主比例减压阀,也就是移动式机械液压系统中应用较多比例阀,它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀,它比手动先导阀具有更多灵活性与更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀,不同输入信号,减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。 滑阀式比例阀又称分配阀,就是移动式机械液压系统最基本元件之一,就是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀就是比较理想电液转换控制元件,它保留了手动多路阀基本功能,还增加了位置电反馈比例伺服操作与负载传感等先进控制手段。它就是工程机械分配阀更新换代产品。 出于制造成本考虑与工程机械控制精度要求不高特点,一般比例多路阀内不配置位移感应传感器,具有电子检测与纠错功能。,阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响,操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来,电子技术发展,人们越来越多采用内装差动变压器(ＬＤＶＴ)等位移传感器构成阀芯位置移动检测,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、驱动放大器与其它电子电路组成高度集成比例阀,具有一定校正功能,可以有效克服一般比例阀缺点,使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术 节约能量、降低油温与提高控制精度,同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰,现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与压力补偿就是一个很相似概念,都就是利用负载变化引起压力变化去调节泵或阀压力与流量以适应系统工作需求。负载传感对定量泵系统来讲就是将负载压力负载感应油路引至远程调压溢流阀上,当负载较小时,溢流阀调定压力也较小;负载较大,调定压力也较大,但也始终存一定溢流损失。变量泵系统就是将负载传感油路引入到泵变量机构,使泵输出压力随负载压力升高而升高(始终为较小固定压差),使泵输出流量与系统实际需要流量相等,无溢流损失,实现了节能。 压力补偿就是提高阀控制性能而采取一种保证措施。将阀口后负载压力引入

电液比例阀

3.2.1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。 3.2.2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。

工程机械电液比例阀特点

工程机械电液比例阀特点、原理及应用 工程机械电液比例阀的特点及其应用—感谢山东科技大冯开林教授 1 引言 电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电的形式进行反馈。由于电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制的各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，因此应用领域日益拓宽。近年研发生产的插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械的使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它的出现对移动式液压机械整体技术水平的提升具有重要意义。特别是在电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等 方面展现了其良好的应用前景。 2 工程机械电液比例阀的种类和形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。根据工程机械液压操作的特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。 螺旋插装式比例阀是通过螺纹将电磁比例插装件固定在油路集成块上的元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来在工程机械上的应用越来越广泛。常用的螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主要是比例节流阀，它常与其它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主要是比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多的比例阀，它主要是对液动操作多路阀的先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统的手动减压式先导阀，它比手动的先导阀具有更多的灵活性和更高的控制精度。可以制成如图1所示的比例伺服控制手动多路阀，根据不同的输入信号，减压阀使输出活塞具有不同的压力或流量进而实现对多路阀阀芯的位移进行比例控制。四通或多通的螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独的控制。 滑阀式比例阀又称分配阀，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

比例电磁铁综述-完整版讲课教案

1. 比例电磁铁的结构原理比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻。 图1 比例电磁铁的结构 动子由两种不同的材料组成，中间的是导磁材料(电磁纯铁—中间开孔)，左边的推杆导磁，右边的推杆非导磁。动子由油布轴承支承，推杆用以输出力。为了动子可以左右运动，在左端右挡板，在右端装有弹簧组成的调零机构。 导套前后两段由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料—隔磁环。导套前段和极靴组合，形成带锥形端部的盆形极靴，导套和外筒间配置同心螺线管式控制线圈。外壳采用导磁材料，以形成磁回路。本电磁铁中因为有导套中隔磁环的特殊设计才有了输出力是准恒定的特性。 图2 隔磁环（焊铜） 在一定的位移范围内，动子的输出力为一准恒定值。根据电磁铁基本工作原理，在动子运动过程中，磁阻会越来越小，动子受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环就是使动子输出力恒定的原因。 当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势左右下，形成两条磁路，一条磁路1φ由前端盖经盆形极靴底部沿轴向工作气隙进入衔铁，穿过导套后段、导磁外壳回到前端盖极靴，产生轴向力1a F ；另一条磁路2φ经盆形极靴锥形周边（导套前段）径向穿过工作气隙，再进入衔铁，而后与1φ汇合形成附加轴向力2a F ，二者综合得到比例电磁铁输出力a F 相对于衔铁位移的水平特性。

图3 比例电磁铁的磁路分布 φ产生的端面力为： 1 φ产生的轴向附加力为： 2 图4 不同时刻电磁铁内部磁力线分布 2. 比例电磁铁的工作过程 对工作中的电磁铁来说，在通电或断电或一定电流(电压)下动子能快速准确地到达指定位置，但实际上由于存在电感和动子质量，或负载的原因，使得动子的运动过程变得复杂。 电磁阀吸合运动过程可分为两个阶段:吸合触动时间t1和吸合运动时间t2，t1是从线圈得到电压起到电流按指数曲线增至吸合电流为止的过程，在此过程中衔铁尚未运动，这段时间是由于电与磁的惯性引起的滞后时间，取决于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧预紧力大小；进入t2阶段后，吸力大于预紧力，衔铁开始运动，电流变化规律就比较复杂:由于工作气隙在衔铁运动过程中逐渐减小，使线圈电感逐渐增大并产生反电势，它与线圈自感电势一起，共同阻止线圈电流的增长，致使线圈电流增大到一定程度后不仅不再增大，反而有减小趋势，直到衔铁闭合，工作气隙不再变化，反电势为零，电流按新的指数曲线上升至稳态电流。这段时间取决于阀芯所受的各种阻力。对于电磁阀的释放过程，如果忽略磁导体中涡流的影响，当线圈信号切除后，电流立即降为零，衔铁随即开始运动，故其释放触动时间接近于零，远较吸合触动时间短。 图5 电磁铁的电流曲线

电液比例阀性能测试实验指导书模板

电液比例阀性能测试实验指导书

电液比例阀性能测试实验指导书 实验项目 1. 电液比例方向阀性能实验 2. 电液比例溢流阀性能实验 3. 电液比例调速阀性能实验 唐山学院机电工程系

实验一电液比例溢流阀性能测试一、实验液压原理图 二、液压元件配置 1－变量叶片泵 2－先导式溢流阀 3－电磁阀 4－电液流量伺服阀2FRE6~20/10QM 5－蓄能器 6－被试阀电液比例溢流阀 DBETR-10B/80M 7、8－压力传感器 9－加载用节流截止阀 10－流量传感器 11、12－截止阀 13－压力表 三、实验内容

1、稳态压力控制特性测试 测试阀控制电流与阀输出压力之间关系，画特性曲线，计算死区、滞环、非线性度。 2、稳态负载特性（压力-流量特性） 测试控制输入电流、输出压力、负载干扰（流量）之间关系。 3、输入信号阶跃响应测试（选做） 测试阀输出压力相对一定幅值输入电信号阶跃变化的过渡过程响应特性，画特性曲线，计算滞后时间、上升时间、过渡过程时间等。 4、频率响应特性测试 测试阀对一组不同频率的等幅正弦输入信号的响应特性，画频响特性曲线（博德图），算幅频宽、相频宽。 四、实验方法 测试电回路接线操作： 1）压力传感器－把P A、P B压力传感器信号线分别扦入控制面板上的模拟信号输入口1、2口。 2）电液比例溢流阀－把比例溢流阀电磁铁A线圈扦入比例溢流阀放大器电磁铁A扦座上，位移传感器信号线扦入放大器的阀蕊反馈扦座。 比例溢流阀放大器输入测试信号、输出测试信号用四蕊测试

线分别扦入控制面板上的模拟信号输入口5、6口上，差动 信号输入信号用二蕊测试线扦入控制面板上的模拟信号输出口1口上。转换开关转入自动位置。 3）电液比例流量阀－把比例流量阀电磁铁A线圈扦入比例流量阀放大器电磁铁A扦座上，位移传感器信号线扦入放大器 的阀蕊反馈扦座。 电液比例流量阀放大器差动输入信号号用二蕊测试线分别扦入控制面板上的模拟信号输出口2口上。转换开关转入自动位置。 4）流量传感器－把大流量传感器、小流量传感器信号线分别扦入控制面板上的脉冲信号输入口1、2口上（模拟输入信号 分别9、10通道）。 软件操作 每个电液比例溢流阀性能实验之前都必须先根据流量来调节开口度，即开度设置画面。而且其信号发生器的幅度都为-10V~+10V；起止频率为0.1hz。同时流量计参数中的量程为0~5。 1、稳态压力控制特性 测试油回路各阀体操作： 1）打开截止阀9、11，关闭截止阀12、电磁阀3； 2）调节变量泵1，使输出流量为10L/min，由小流量传感器(10)观测输出流量为0L/min；

电液比例阀基本原理

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BASIC SYSTEM1) 一般认为一个简单的液压系统由油箱（A）、电动机（B）、泵（C）、溢流阀（ D）、过滤器（ E）、流量控制阀（ F）、方向控制阀（ G）、和油缸（H）组成。 H2) 油缸的运动是由流量控制阀（确定运动的速度）和方向控制阀（油缸运动的方向）控制。 GFE DCBA

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BASIC SYSTEMA three position solenoid valve can: - extend the cylinder

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国内外主要电液比例插装阀产品现状分析

中国地质大学研究生课程论文 课程名称电液伺服控制技术教师姓名 研究生姓名 研究生学号 研究生专业机械工程 所在院系机械与电子信息学院类别: 硕士 日期:

评语 注：1、无评阅人签名成绩无效； 2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效； 3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。

国内外主要电液比例插装阀产品现状分析 摘要：电液比例插装阀是电液比例技术、插装阀技术、传感技术、测试技术、微电子技术、精密加工技术等高度融合的高科技产品。本文主要对电液比例插装阀的工作原理和分类进行了概述，并对国内外相关公司及产品进行介绍、对比分析，最后对对电液比例控制技术的未来的发展趋势进行了分析和展望。 关键词：电液比例插装阀；分类；产品现状；电液比例控制技术；发展趋势 Major domestic and foreign electro-hydraulic proportional valves Cartridge Situation Analysis Abstract:Electro-hydraulic proportional cartridge valves are electro-hydraulic proportional technology, cartridge valve technology, sensor technology, test technology, microelectronics, precision machining technology, high degree of integration of high-tech products.This article mainly discusses the working principle of electrohydraulic proportional cartridge valve and classification were summarized,and the related companies and products both at home and abroad is introduced, and comparison analysis. Keyword: Electro-hydraulic proportional cartridge valves; classify; products present situation;electricity liquid proportion controlling technology; development tendency. 1 概述 电液比例插装阀是电液比例技术、插装阀技术、传感技术、测试技术、微电子技术、精密加工技术等高度融合的高科技产品，能方便地和微机控制系统相结合，连续、成比例地调节受控腔的压力、速度、流量等，有效地改善系统稳态控制精度和动态品质。比例控制和插装技术相结合符合模块化、集成化和可配阻等液压发展趋势。电液比例插装阀属于电液比例阀中的一大类，其阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。它是以传统的工业用液压控制阀为基础，采用电──机械转换装置，将电信号转换为位移信号，按输人电信号指令连续、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。[1] 插装式比例阀就是根据机电装备发展需要而研发的新型液压元件，它将电的快速性、灵活性等优点与液压传动力量大的优点结合起来，因此其具备响应快、密封性好、小型化、耐高压和使用寿命长等优点，并减少了元件的使用量，并能防止压力或速度变换时的冲击现象。 比例阀与伺服控制系统中的伺服阀相比，在某些方而还有一定的性能差距，但它显著的优点是抗污染能力强，大大地减少了因污染所造成的工作故障，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。比例阀相对伺服阀和开关阀的主要性能比较如表1所示。[2] 表1 三种阀类主要性能比较

二通插装阀和比例控制技术在我国重大工程和装备中的应用

二通插装阀和比例控制技术 在我国重大工程和装备中的应用 The Application of Two-Way Cartridge Valve and Proportional Control Technology in Domestic Key Projects and Machinery 中船重工上海７０４研究所黄人豪濮凤根 1 前言 电液比例和二通插装阀控制技术在20世纪的最后20年中得到了快速发展，被公认为现代液压技术最重要的进展和转折点。在这两项液压控制技术的发展历程中，长期后进的我国液压界，一改过去被动、落后和沉寂的表现，充当了紧跟技术发展前沿并不断有所创新的积极进取的角色。在路甬祥院士的带领和影响下，我国液压界产学研空前活跃，特别是电液比例和二通插装阀集成控制领域中，在自主产品研究开发、应用推广、理论学术和人才培养诸方面都取得了喜人进步，明显缩小了与发达国家的差距。在我国改革开放和持续发展的历史性机遇中，在一系列体现综合国力和核心竞争力的超大型国家级工程中，我国液压界独立自主地承担了关键技术装备的设计和制造任务，体现了与时代相适应的先进水平，极大地鼓舞和激励了液压界广大同仁在21世纪继续急起直追，努力使我国液压工业跻身于世界先进行列。 世纪之交，世界水利史上三大水电工程相继在我国开发建设。与此同时，我国冶金工业也经历了重大技术革新和进步，目前粗钢产量已雄居世界首位。非常荣幸的是，在一系列相关的重大工程和装备中都大规模地采用了液压技术特别是电液比例和二通插装阀控制技术，而笔者及同仁有幸直接参与，并在这里回顾和思考，愿同大家一起分享初步的成功，也希望同大家共同探讨我国液压工业的未来。2 液压技术的重要角色 在当今世界上一些著名的大型工程和装备中，液压技术充当了无可替代的关键角色，作者曾经撰文[1]概括重大工程和装备中大型液压系统的配置和特征。这些大型系统通常需要灵活可靠地控制成千上万吨级的巨大负载，液压系统的驱动功率通常在600kW以上甚至达到7000kW，液压泵供油流量超过1000L/min甚至高达150000L/min，相应的系统所用关键元件规格巨大，例如通常要采用规格NG40以上甚至NG160的二通插装阀，液压控制集成块的重量达到数吨之巨，相应的泵站油箱则达到了数万升之巨。 2.1 负载功率大、规格参数高，液压控制成为首选 表1列出了当今世界上若干典型的重大工程和装备中大型液压系统的特点。在大量的大中型工业和工程装备中液压系统的参数配置尽管规格不象表列那样庞大，但液压控制仍然是关键的首选技术，具有明显的技术优势。 2.2 目标要求高、综合复杂，电液比例和二通插装阀控制技术优势显著 重大工程和装备关系国计民生，投资决策和管理控制十分谨慎严格，在技术上更是要求先进与可靠、高效与安全以及经济合理并体现环保和可持续发展。重大工程和装备往往融合众多学科领域新技术特别是微电子和计算机信息技术，以及先进材料和工艺。 只有基于全局和综合的技术和管理的把握，

电液比例阀性能测试实验指导书

电液比例阀性能测试实 验指导书 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

电液比例阀性能测试实验指导书 实验项目 1. 电液比例方向阀性能实验 2. 电液比例溢流阀性能实验 3. 电液比例调速阀性能实验 唐山学院机电工程系

实验一电液比例溢流阀性能测试 一、实验液压原理图 二、液压元件配置 1－变量叶片泵 2－先导式溢流阀 3－电磁阀 4－电液流量伺服阀2FRE6~20/10QM 5－蓄能器 6－被试阀电液比例溢流阀 DBETR-10B/80M 7、8－压力传感器 9－加载用节流截止阀 10－流量传感器 11、12－截止阀 13－压力表 三、实验内容 1、稳态压力控制特性测试 测试阀控制电流与阀输出压力之间关系，画特性曲线，计算死区、滞环、非线性度。 2、稳态负载特性（压力-流量特性） 测试控制输入电流、输出压力、负载干扰（流量）之间关系。 3、输入信号阶跃响应测试（选做） 测试阀输出压力相对一定幅值输入电信号阶跃变化的过渡过程响应特性，画特性曲线，计算滞后时间、上升时间、过渡过程时间等。

4、频率响应特性测试 测试阀对一组不同频率的等幅正弦输入信号的响应特性，画频响特性曲线（博德图），算幅频宽、相频宽。 四、实验方法 测试电回路接线操作： 1）压力传感器－把P A、P B压力传感器信号线分别扦入控制面板上的模拟信号输入口1、2口。 2）电液比例溢流阀－把比例溢流阀电磁铁A线圈扦入比例溢流阀放大器电磁铁A扦座上，位移传感器信号线扦入放大器的阀蕊反馈扦座。 比例溢流阀放大器输入测试信号、输出测试信号用四蕊测试线分别扦入 控制面板上的模拟信号输入口5、6口上，差动信号输入信号用二蕊测 试线扦入控制面板上的模拟信号输出口1口上。转换开关转入自动位 置。 3）电液比例流量阀－把比例流量阀电磁铁A线圈扦入比例流量阀放大器电磁铁A扦座上，位移传感器信号线扦入放大器的阀蕊反馈扦座。 电液比例流量阀放大器差动输入信号号用二蕊测试线分别扦入控制面板 上的模拟信号输出口2口上。转换开关转入自动位置。 4）流量传感器－把大流量传感器、小流量传感器信号线分别扦入控制面板上的脉冲信号输入口1、2口上（模拟输入信号分别9、10通道）。 软件操作 每个电液比例溢流阀性能实验之前都必须先根据流量来调节开口度，即开度设置画面。而且其信号发生器的幅度都为-10V~+10V；起止频率为。同时流量计参数中的量程为0~5。 1、稳态压力控制特性 测试油回路各阀体操作： 1）打开截止阀9、11，关闭截止阀12、电磁阀3； 2）调节变量泵1，使输出流量为10L/min，由小流量传感器(10)观测输出流量为0L/min； 3）调节溢流阀2，调整压力为8MPa，做安全阀用。压力由压力表1观测； 4）向电液比例流量阀输入一定幅值电信号，使流过被试电液比例溢流阀6的流量为3L/min，流量由流量传感器10观测； 5）向被试阀6输入频率为，在起始电流和额定电流之间变化的三角波电流信号，由压力传感器9测出被试阀6进口压力值； 5）以电流信号横坐标，以输出压力为纵坐标，画p—i特性曲线。

电液比例阀工作原理

电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。 螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。 滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。 出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，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高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术 节约能量、降低油温和提高控制精度，同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰，现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与

电液比例控制技术的研究

电液此倒控制技术的研究 许振保１，赵春娥２ （１．泰山学院，山东泰安２７１０２１；２．泰山职业技术学院。山东泰安２７１０００） 摘要：电液比例控制用输入的电信号来调制液压参数，使之连续成比例的变化，具有控制原 理简单、控制精度高、抗污染能力强、价格适中等特点，受到人们的普遍重视。综述了电液比例 控制技术的国内外发展现状及发展趋势。通过对配电带电作业机器人作业平台的高空作业车 举升臂系统的分析与研究，提出了电液比例技术适用于高空作业车举升臂液压驱动系统。 关键词：电液比例控制；液压驱动；举升臂 中图分类号：ＴＨｌ２文献标志码：Ｂ文章编号：１６７１－５２７６（２０１０）０１－００５２－０３ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＥｌｅｃｔｒｏ－ｈｙｄｒａｕｌｉｃＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＸＵＺｈｅｎ．ｂａ０１。ＺＨＡＯＣｈｕｎ．ｅ２ （１．ＴａｉｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉａｎ２７１０２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＴａｉｓｈａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，Ｔａｉａｎ２７１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｓｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏ－ｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｐｒｏｐｅｒｔｉｏｎａｌｌｙｍｏｄｕｌａｔｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｐａｒａｍｅ－ｔｅｒｂｙｉｎｐｕｆｆｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｓｉｇｎａｌ．ＴｈｅＵＳＧｏｔｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｍｐｌｅｃｏｎｔｒｏｌｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｈｉｇｈｃｏｎｔｒｏｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．ｓｔｒｏｎｇｒｅｓｉｓｔｉｂｉｌ时ｏｆｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｍｉｄｄｌｅｐｒｉｃｅ．ＳＯｉｔｇｅｔｓｐｅｏｐｌｅ’Ｓｒｉｆｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｃｔｕａｌｉｔｉｅｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｔｅｃｈ－ｎｏｌｏｇｙａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｔｈｅｒａｉｓｅ－ｒｉｓｅａｒｍｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｈｉｇｈｔａｓｋｖｅｈｉｃｌｅｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏ－ｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｉｖｅ；ｒａｉｓｅ－ｒｉｓｅａｒｍ １电液比例控制技术的概况 １．１电液比例技术的发展背景及特点现代电液控制技术的发展追溯到二次大战时期。由于军事需要，对武器和飞机的自动控制系统的研究取得了很大的进步。战争后期，喷气技术取得突破性进展。由于喷气式毪行器速度很高，因此对控制系统的快速性、动态精度和功率质最比都提出了更高的要求。工程需要是现代电液控制技术发展的推动力。１９４０年底在飞机上首先出现了电液伺服系统，其滑阀由伺服电动机拖动，惯茸很大，限制了系统的动态特性。１９世纪５０年代初出现了高速响应的永磁式力矩马达。５０年代后期又出现了以喷嘴挡板阀作为先导级的电液伺服阀，使电液伺服系统成为当时响应最快、控制精度最高的伺服系统。６０年代各种结构的伺服阀相继问世，电液伺服阀技术已日臻成熟。印年代后期人们对工艺过程控制提出了更高的要求。现代电子技术特别是微电子集成技术和计算机技术的发展，为工程控制系统提供了充分而且廉价的现代电子装置，各类民用１Ｉ＝程对电液控制技术的需求更加迫切和广泛。传统的电液伺服阀对流体介质的清清度要求十分苛刻，制造成本和维修费用较高，系统能耗也较大，难以为各工业用户所接受，而传统的开关控制又不能满足高品质控制系统的要求。因此，人们希望开发出一种可靠、廉价、控制精度和响应特性均能满足工业控制系统实际需要的电液控制技术…。 从１９６７年瑞士布林格尔公司生产ＫＬ比例复合阀起，到２０世纪７０年代初日本油研公司申请＿ｒ压力和流量比例阀二项专利为止，是比例阀的诞生时期。这一阶段的比例阀，仅是将比例型的电一机械转换器（如比例电磁铁）用于工业液压阀，以代替开关电磁铁或调节手柄，阀的结构原理和设计准则几乎没有变化，大多不含受控反馈闭环，其工作频宽仅在１—５Ｈｚ之间，稳态滞环在４％一７％之间，多用于开环控制。 １９７５～１９８０年间，比例技术的发展进入了第二阶段。采用各种内反馈原理的比例元件大量问世，耐高压比例电磁铁和比例放大器在技术上也日趋成熟，比例元件的工作频宽已达５～１５Ｈｚ，稳态滞环也减小到３％左右。其应用领域日渐扩大，开环闭环均可适用…。‘ ２０世纪８０年代以来，比例技术的发展进入了第三阶段。比例元件的设计原理进一步完善，采用ｒ压力、流量、位移内反馈及电校正等手段。在８０年代末、９０年代初，随着电子技术的高速发展，比例技术出现了质的飞跃。除了因制造成本所限，比例阀在中位仍保留死区以外，它的稳态和动态特性均已和工业伺服阀无异。另一项重大进展是，比例技术开始和插装阀相结合，形成了８０年代电液比例插装技术。同时，由于传感器和电子器件的小型化，还出现了电液一体化的比例元件，电液比例技术逐步形成了８０年代的集成化趋势。同时电液比例容积元件，各类比例控制泵和执行元件也相继出现。 因此，从电液比例技术的发展过程可以看出，电液比例技术发展到目前阶段，已经能用伺服比例阀替代传统的 作者简介：许振保（１９７８一）。男，山东宁阳人，助教，工学硕士，主要从事控制工程研究。 ?５２?ｈｔｔｐ：／／ＺＺＨＤ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎＥ－ｍａｉｌ：ＺＺＨＤ＠ｃｈａｉｎａｊｏｕｍａｌ．ｎｅｔ．ｃａ《机械制造与自动化》万方数据