电液比例方向流量控制阀

(1)比例方向节流阀基本特性

比例节流阀基本原理与特性

基本类型

直接作用式

先导控制式

带与不带电反馈

基本原理

输出流量

式中　X——功率阀芯轴向位移(与输入信号成比例)

C——阀口流量修正系数

ρ——油液密度

Δp——阀口前后压力差

W——阀芯周向开口量(根据设计)。同一通径且配用相同直径的阀芯的比例节流阀，常通过改变W实现不同的名义流量

名义流量

Δp＝1MPa(P→A，B→T各0.5MPa，具体数据见样本)时的流量

先导级型式

双比例减压阀

不用主阀芯位移反馈，性能靠元件加工精度保证，运行可靠

双比例节流阀

快速性好，但必须有主阀芯位移反馈

双比例溢流阀

有一定的先导流量损失

双脉宽调制开关阀

快速性好，成本较高

由液动力引起直动式节流阀的功率极限

图1a表明，超过一定压差范围(最大流量与额定流量之比从3.7减小到2.3，额定流量小者比值高)，随着阀口压差的增大，流量反而减少，这是液动力超过驱动力所致

规格选用

容易误解

错将比例方向节流阀1MPa压降时的名义流量，当作普通开关方向阀的名义流量

正确原则

使一定压差下所需的最大流量，与100%最大控制输入信号相对应，最终使控制分辨率提高

不等过流面积方向阀(不对称阀口)

对于单出杆缸，如果面积比A_K∶A_R＝2∶1，则必须选用节流面积比2∶1的阀芯。因为当两个节流孔面积相等时，通过小腔出油时流量增大1倍，阀口压差将是原来的4倍，即液压缸两腔形成4∶1的压差比

图1由液动力引起的直动式节流阀功率域

(2)比例方向节流阀的输入电流-输出流量特性

图2为REXROTH公司4WRE6(四通，电反馈，六通径)比例节流阀的特性曲线。这里表明了电液比例节流阀的若干重要特性

图2比例节流阀典型特性曲线

1)名义流量是压降p＝1MPa(不同公司产品会有所差别)时、输入信号100%时的流量值。根据说明，p为符合DIN 24311规定的压差(进口压力减去负载压力和回油压力)，这表明此处所说的阀口压差，是指P到A(或P到B)阀口压差，加上B到T(或A到T)阀口压差之和，即单个阀口压差为0.5MPa

2)同一通径的阀(同一阀芯直径)有三种不同的名义流量，在于阀口的圆周方向开口量(流量公式中的W)不同所致

3)同一名义流量的阀，各条曲线的差别在于阀口压差(流量公式中的Δp)不同

(3)比例方向节流阀的正确选用

比例方向阀选用示例：设定系统压力12MPa，工进负载压力11MPa，工进速度范围对应流量5~20L/min；快进负载压力6MPa，快进速度范围对应流量60~150L/min

1)通常容易犯的错误是：像普通方向阀那样，以最大流量150L/min作为公称流量来选比例方向阀。据此，如图3a那样，选用阀压降1MPa公称流量150L/min的比例节流阀。这样的选择，形式上是能满足系统的要求，但从图中可见：

快进时，对应于压差6MPa，流量q_V＝150L/min时仅利用额定电流的66%，流量q_V＝60L/min时仅利用额定电流的48%，这样一来，调节范围仅达额定电流的18%

工进时，对工进速度的调节，也只达到总调节范围的10%(20L/min时为47%额定电流，5L/min时为37%额定电流)

图3  比例方向阀选择示例

总体而言，假如阀的滞环为1%~3%，而对应调节范围为10%的情况，则其滞环相当于10%~30%。显然，很难用这样差的分辨率来进行控制

2)正确的原则是：使最大流量尽量接近于与100%额定电流相对应，即尽可能大地利用阀芯行程，以扩大调节范围、提高控制性能

按此原则，就选择了如图3b所示的阀压降1MPa公称流量64L/min的比例节流阀。相应的调节范围分别达到32%(快进)和27%(工进)，可调范围很大，有一个较好的分辨率。同时，重复精度造成的偏差当然也很小