電液比例閥的使用要點(diǎn)
1．應(yīng)用場合
(1)電液比例壓力控制。采用電液比例壓力控制可以很方便地按照生產(chǎn)工藝及設(shè)備負(fù)載特性的要求，實(shí)現(xiàn)一定的壓力控制規(guī)律，同時避免了壓力控制階躍變化而引起的壓力超調(diào)、振蕩和液壓沖擊。與傳統(tǒng)手調(diào)閥的壓力控制相比較，可以大大簡化控制回路及系統(tǒng)，又能提高控制性能，而且安裝、使用和維護(hù)都比較方便。在電液比例壓力控制回路中，有用比例閥控制的，也有用比例泵或馬達(dá)控制的，但是以采用比例壓力閥控制為基礎(chǔ)的控制回路被廣泛應(yīng)用。
1)比例調(diào)壓回路。采用電液比例溢流閥可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)成比例調(diào)壓回路，通過改變比例溢流閥的輸入電信號，在額定值內(nèi)任意設(shè)定系統(tǒng)壓力。
電液比例溢流閥構(gòu)成的調(diào)壓回路基本形式有兩種。其一如圖158 (a)所示，用一個直動式電液比例溢流閥2與傳統(tǒng)的先導(dǎo)式溢流閥3的遙控口相連接，比例溢流閥2作遠(yuǎn)程比例調(diào)壓，而傳統(tǒng)先導(dǎo)式溢流閥3除作主溢流外，還起系統(tǒng)的安全閥作用。其二如圖158 (b)所示，直接用先導(dǎo)式電液比例溢流閥5對系統(tǒng)壓力進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，比例溢流閥5的輸入電信號為零時，可以使系統(tǒng)卸荷。安裝在閥5遙控口的傳統(tǒng)直動式溢流閥6，可以預(yù)防過大的故障電流輸入致使壓力過高而損壞系統(tǒng)。
2)比例減壓回路。采用電液比例減壓閥可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)成比例減壓回路，通過改變比例減壓閥的輸入電信號，在額定值內(nèi)任意降低系統(tǒng)壓力。
與電液比例調(diào)壓回路一樣，電液比例減壓閥構(gòu)成的減壓回路基本形式也有兩種。其一如圖159 (a)所示，用一個直動式電液比例壓力閥3與傳統(tǒng)的先導(dǎo)式減壓閥4的先導(dǎo)遙控口相連接，用比例壓力閥3作遠(yuǎn)程控制減壓閥4的設(shè)定壓力，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分級變壓控制；液壓泵1的最大工作壓力由溢流閥2設(shè)定。其二如圖159(b)所示，直接用先導(dǎo)式電液比例減壓閥7對系統(tǒng)壓力進(jìn)行減壓調(diào)節(jié)，液壓泵5的最大工作壓力由溢流閥6設(shè)定。
(2)電液比例速度控制。采用電液比例流量閥（節(jié)流閥或調(diào)速閥）控制可以很方便地按照生產(chǎn)工藝及設(shè)備負(fù)載特性的要求，實(shí)現(xiàn)一定的速度控制規(guī)律。與傳統(tǒng)手調(diào)閥的速度控制相比較，可以大大簡化控制回路及系統(tǒng)，又能提高控制性能，而且安裝、使用和維護(hù)都比較方便。
1)基本回路。圖160所示為電液比例節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路。其中圖160(a)所示為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，圖160 (b)所示為出口節(jié)流調(diào)速回路，圖160(c)所示為旁油路節(jié)流調(diào)速回路。它們的結(jié)構(gòu)與功能的特點(diǎn)與傳統(tǒng)節(jié)流閥的調(diào)速回路大體相同。所不同的是，電液比例調(diào)速閥可以實(shí)現(xiàn)開環(huán)或閉環(huán)控制，可以根據(jù)負(fù)載的速度特性要求，以更高精度實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器各種復(fù)雜的速度控制。將圖中的比例節(jié)流閥換為比例調(diào)速閥，即構(gòu)成電液比例調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路，由于比例調(diào)速閥具有壓力補(bǔ)償功能，所以執(zhí)行器的速度負(fù)載特性即速度平穩(wěn)性要好。
2)機(jī)床微進(jìn)給電液比例控制回路。圖161所示為機(jī)床微進(jìn)給電液比例控制回路原理圖，采用了傳統(tǒng)調(diào)速閥l和電液比例調(diào)速閥3，以實(shí)現(xiàn)液壓缸2驅(qū)動機(jī)床工作臺的微進(jìn)給。液壓缸的運(yùn)動速度由其流量q2（q2 =q1-q3）決定。當(dāng)q1＞q3時，活塞左移；而當(dāng)q1＜q3時，活塞右移，故無換向閥即可實(shí)現(xiàn)活塞運(yùn)動換向。此控制方式的優(yōu)點(diǎn)是：用流量增益較小的比例調(diào)速閥即可獲得微小進(jìn)給量，而不必采用微小流量調(diào)速閥；兩個調(diào)速閥均可在較大開度（流量）下工作，不易堵塞；既可開環(huán)控制也可以閉環(huán)控制，可以保證液壓缸輸出速度恒定或按設(shè)定的規(guī)律變化。如將傳統(tǒng)調(diào)速閥1用比例調(diào)速閥取代，還可以擴(kuò)大調(diào)速范圍。
(3)電液比例方向速度控制。采用兼有方向控制和流量的比例控制功能的電液比例方向閥或電液伺服比例閥（高性能電液比例方向閥），可以實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的換向及速度的比例控制。下面給出幾個實(shí)例。
1)焊接自動線提升裝置的電液比例控制回路。圖162(a)所示為焊接自動線提升裝置的運(yùn)行速度循環(huán)圖，要求升、降最高速度達(dá)0.5m/s，提升行程中點(diǎn)的速度不得超過0.15m/s，為此采用了電液比例方向節(jié)流閥1和電子接近開關(guān)2（所謂模擬式觸發(fā)器）組成的提升裝置電液比例控制回路，如圖162 (h)所示。工作時，隨著活塞擋鐵逐步接近開關(guān)2，接近開關(guān)輸出的模擬電壓相應(yīng)降低直到ov，通過比例放大器去控制電液比例方向閥，使液壓缸5按運(yùn)行速度循環(huán)圖的要求通過四桿機(jī)械轉(zhuǎn)換器將水平位移轉(zhuǎn)換為垂直升降運(yùn)動。此回路對于控制位置重復(fù)精度的大慣量負(fù)載是相當(dāng)有效的。
2)深潛救生艇對接機(jī)械手的電液比例控制系統(tǒng)。在救援失事潛艇的過程中，需要深潛救生艇與失事艇對接，建立一個生命通道，將失事艇內(nèi)的人員輸送到救生艇內(nèi)，完成救援任務(wù)。救生艇共有兩對對接機(jī)械手，是救生艇的重要執(zhí)行裝置，具有局部自主功能，圖163所示為其對接原理（僅給出一對機(jī)械手）。當(dāng)深潛救生艇1按一定的要求停留在失事艇9上方后，通過對稱分布的4只液壓缸驅(qū)動的對接機(jī)械手的局部自主控制，完成機(jī)械手與失事艇對接裙7初連接、救生艇對接裙7與失事艇對接裙自動對中、收緊機(jī)械手使兩對對接裙正確對接等3步對接作業(yè)過程，以解決由于風(fēng)浪流、失事艇傾斜等因素，難于直接靠近的救生艇的動力定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)救生艇與失事艇的對接問題。為了避免因重達(dá)50t的救生艇的慣性沖擊力損壞機(jī)械手，在伸縮臂預(yù)手爪之間設(shè)有壓縮彈簧式緩沖裝置4，并通過計(jì)算機(jī)反饋控制手臂液壓缸，減小手爪5與甲板間的接觸力；同時采用電液比例系統(tǒng)對機(jī)械手進(jìn)行控制，使其具有柔順功能。
圖164所示為機(jī)械手的電液比例控制系統(tǒng)原理（圖中只畫出了一只機(jī)械手的控制回路，其他3只機(jī)械手的控制回路與其相同）。系統(tǒng)的執(zhí)行元件為實(shí)現(xiàn)對接機(jī)械手?jǐn)[動和伸縮兩個自由度的液壓缸10和液壓缸11及驅(qū)動手爪開合的液壓缸12，其中擺動和伸縮兩個自由度采用具有流量調(diào)節(jié)功能的電液比例換向閥5和6實(shí)現(xiàn)閉環(huán)位置控制，兩位四通電磁換向閥8和9結(jié)合實(shí)現(xiàn)手臂的柔順控制。手爪缸12的運(yùn)動由電液比例換向閥7控制。系統(tǒng)的油源為定量液壓泵1，其供油壓力由溢流閥3設(shè)定，單向閥2用于防止油液向液壓泵倒灌，單向閥4用于隔離手爪缸12與另外兩缸的油路，防止動作相互產(chǎn)生干擾。
以伸縮缸11為例，說明系統(tǒng)的控制原理如下。當(dāng)電磁鐵6YA通電使換向閥9切換至左位時，伸縮液壓缸便與比例閥6接通，此時，通過閥6的比例控制器控制比例電磁鐵3YA和4YA的輸入電信號規(guī)律，可以實(shí)現(xiàn)液壓缸活塞的位置控制，系統(tǒng)工作在位置隨動狀態(tài)。當(dāng)6YA斷電并且3YA和4YA之一通電時，液壓缸11的無桿腔與有桿腔通過換向閥9的Y型機(jī)能連通并接系統(tǒng)的回油，使液壓缸的兩腔卸荷，活塞桿可以隨負(fù)載的運(yùn)動而自由運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)伸縮的柔順功能。這樣既能保證該機(jī)械手與失事艇上的目標(biāo)環(huán)初連接，同時也為其他3只機(jī)械手對接創(chuàng)造了條件，叉可以緩沖因救生艇運(yùn)動而帶來的慣性力，避免損壞機(jī)械手。擺動液壓缸回路得控制原理與伸縮缸類同。
本系統(tǒng)的特點(diǎn)為：通過電液比例方向閥與電磁換向閥的配合控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的柔順功能；通過設(shè)置緩沖裝置和電液比例環(huán)控制，使深潛救生艇的對接機(jī)械手不致因慣性沖擊的因素而損壞，并提高了對接的成功率。
3)無縫鋼管生產(chǎn)線穿孔機(jī)芯棒送人機(jī)構(gòu)的電液比例控制系統(tǒng)。圖165所示為無縫鋼管生產(chǎn)線穿孔機(jī)芯棒送人機(jī)構(gòu)的電液比例控制系統(tǒng)原理，芯棒送人液壓缸行程為1.59m，最大行駛速度為1.987m/s，啟動和制動時的最大加（減）速度均為30m/s2，在兩個運(yùn)動方向運(yùn)行所需流量分別為937L/min和l68L/min，系統(tǒng)采用公稱通徑10的比例方向節(jié)流閥為先導(dǎo)控制級，通徑50的二通插裝閥為功率輸出級，組合成電液比例方向節(jié)流控制插裝閥。采用通徑10的定值控制壓力閥作為先導(dǎo)控制級，通徑50的二通插裝閥為功率輸出級，組合成先導(dǎo)控制式定值壓力閥，以滿足大流量和快速動作的控制要求。采用進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)節(jié)速度和加（減）速度，以適應(yīng)阻力負(fù)載；采用液控插裝式錐閥鎖定液壓缸活塞，采用接近開關(guān)、比例放大器、電液比例方向節(jié)流閥等的配合控制，控制加（減）速度或斜坡時間，控制工作速度。
2．使用注意事項(xiàng)
(1)在選擇比例節(jié)流閥或比例方向閥時，一定要注意，不能超過電液比例節(jié)流閥或比例方向閥的功率域（工作極限）。
(2)注意控制油液污染。比例閥對油液污染度通常要求為NASl638的7～9級(ISO的16/13，17/14，18/15級)，決定這一指標(biāo)主要環(huán)節(jié)是先導(dǎo)級。雖然電液比例閥較伺服閥的抗污染能力強(qiáng)，但也不能因此對油液污染掉以輕心，因?yàn)殡娨罕壤刂葡到y(tǒng)的很多故障也是由油液污染引起的。
(3)比例閥與放大器必須配套。通常比例放大器能隨比例閥配套供應(yīng)，放大器一般有深度電流負(fù)反饋，并在信號電流中疊加著顫振電流。放大器設(shè)計(jì)成斷電時或差動變壓斷線時使閥芯處于原始位置，或是系統(tǒng)壓力最低，以保證安全。放大器中有時設(shè)置斜坡信號發(fā)生器，以便控制升壓、降壓時間或運(yùn)動加速度或減速度。驅(qū)動比例方向閥的放大器往往還有函數(shù)發(fā)生器以便補(bǔ)償比較大的死區(qū)特性。
比例閥與比例放大器安置距離可達(dá)60m，信號源與放大器的距離可以是任意的。
(4)控制加速度和減速度的傳統(tǒng)的方法有：換向閥切換時間延遲、液壓缸內(nèi)端位緩沖、電子控制流量閥和變量泵等。用比例方向閥和斜坡信號發(fā)生器可以提供很好的解決方案，這樣就可以提高機(jī)器的循環(huán)速度并防止慣性沖擊。