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:
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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