比例多路阀课件.pdf

比例多路阀 比例多路阀 一 基本要点 一 基本要点 1 含义 用于控制多负载 多用户 的一组方向阀 外加功能阀 限压 限速 补油等 组成的控制阀组 2 构成 若干方向阀组合 安全阀 补油阀等功能阀 3 串并联 多路阀中每一个方向阀称为联 各联方向阀之间可以是并联的 串联 的 或并串联混合的 4 多路阀的组合 对于比较简单的机械 往往用一台多路阀就可满足一台机械的 所有功能要求 对于比较复杂的 有时就要用多台多路阀来组成一个完整的系 统 5 输入方式 多数多路阀都是手动 即通过改变手柄角度来控制主阀芯的位移 尽管其中的转换过程各异 随着电液比例技术和微电子技术的发展 近年来用 电位器 微机等电信号输入方式的电液比例多路越来越广泛 基本输入方式 基本输入方式 A 手柄 直接 主阀芯运动 B 手柄 先导阀芯运动 液压力 主阀芯运动 C 电信号 电手柄 专用 PLC 微机等 电机械转换器 先导阀芯运动 液压力 主阀芯运动 P240 中的 C D E F 从本质上归为一种 以上 A 为直动型 其余为先导型 以上 A 为直动型 其余为先导型 6 本质上是节流器 多路阀阀口实际上是一个通道 A 类 相当于开关式方向 阀 只是联数多为 1 以上 或一个可变节流口 B 类 C 类 目前广泛应 用的多路阀中 最古老的 A 类只在要求不高的简单机械中使用 大量的是 B 类 在技术比较先进 要求比较高的场合 才逐步开始应用 C 类 称之为电液 比例控制的新型多路阀 以后的讨论中 几乎极少涉及 A 类开关型多路阀 7 由节流阀到流量阀 由第五点 多路阀属于广义流量阀的范畴 因此 从性 能的角度看 与一般流量阀一样 可区分为方向节流阀和方向流量阀 而从 节流阀转变为流量阀时 与一般方向阀一样 可以通过负载压力补偿 或流 量检测反馈来实现 8 负载敏感 负载适应 负载感知 不论是阀控 还是泵控 由于多路阀通 常是多个负载并联工作 只能实现与最高负载联的适应 即只感知到最高负 载的变化 也即只对最高负载的变化产生敏感 二 六通多路阀基本型式与特性 二 六通多路阀基本型式与特性 1 由液压系统传动与控制的设备 可根据其使用场合 区分为固定和行走式两 大类 对于行走式设备 其系统热交换条件较差 因而 在一个工作循环结 束或其它工作停留间隙 都要使油压系统卸压 以减少系统发热 就多路阀 的工作原理而言 其基本原则是 各联都回到中位时 油液通过多路阀中位 通路或卸荷阀以最低压力卸荷 而当任何一联离开中位进入工作状态时 系 统就起压 2 至今 实现这一功能的有两种基本方式 一种靠先导溢流阀 另一种靠中位 通路 正是由于这两种方式不同 引起主阀要有相应的不同结构 与前者对 应的为四通型 与后者对应的为六通型 3 从原理上来讲 四通型具有 P A B T 四个主油口 六通型除了常规的 P A B T 四个主油口之外 另有 P1 C 两个油口 对照第 5 条输入方式的 A B C 区分 目前应用面最广的 B 类 其主阀是六通型 其余 包括最古老用 手柄直接推动 主 阀芯 和最新型的电液比例控制在内的 A C 几乎都是四 通型的 4 四通型多路阀中位卸荷的原理 所有主阀芯都处于中位时 组合在多路阀中 的卸荷阀的先导油路 通过阀体及各个主阀芯端部的小孔道与 T 口相通 系 统卸荷 当任何一主阀芯离开中位时 就切断了先导油路与 T 口的通道 系 统起压 因此 主阀只须要 4 个主油口 5 六通型多路阀中位卸荷的原理 六通阀六个主阀口的含义 P 压力油口 P1 通往 C 口的压力油口 另一头总是与 P 口相通 A B 工作油口 T 回油口 C 各联阀芯处于中位及中位附近位置时 C 口一 头与 P1 口相通 另一头或直接与 T 口相通 当系统只有一只多路阀 或当系统有 多只多路阀时 从油流方向为最后一只多路阀 或与下一只多路阀的 P 口相联 这就表明 当系统中所有主阀芯都回到中位时 尽管 P 口与 A B T 三个油口都 不相通 但系统马上通过 P P1 C T 的通路 实现卸荷 6 由此 可将六通阀理解为是由 3 位 4 通 2 位 2 通 组成 其中的 2 位 2 通 解决中位卸荷 从下面的切换过程可以看到 这种 3 位 4 通 2 位 2 通 的结构 给六通阀带来了重要的特性 使六通型多路阀得以广泛应用 7 六通阀从中位卸荷的 P1 C T 状态 过渡到 P A B T P A B T 阀口完全打开 的过程 参见 P242 243 1 P P1 C T 阀芯处于中位 P1 C 中位卸荷油口全开 全部压力油以最低压力卸荷 阀芯离开中位 但位移量小于阀口遮盖量 P A 阀口尚未打开 没有油液流 向负载 2 P A B T P1 C T P A 阀口打开 而卸荷阀口关小 但未关闭 部分油液流向负载 另一部分油液以比最低卸荷压力为高的压力 流回油箱 随着阀芯位移量的加大 流向负载的流量逐步增大 流向油箱的那一部分油液的压力 也逐渐升高 这一转变过程引来阀的重要特性 3 P A B T 卸荷口全部关闭 由于系统只配置安全阀 所以油源油液全部进入系统 由此可得出 过程的实质是 先为旁路节流 后油源全流量通过多路阀主阀口进入系统 以后的分析可知 6 通阀很难构成负载压力补偿或负载适应控制 8 流量微调与压力微调特性 六通型多路阀的基本特性为 流量 压力损失特性 阀芯行程 压力特性 阀芯行程 操作力特性 微调特性 其中最为重要的为微调特性 其中最为重要的为微调特性 微调特性本质上是一种初级的手动比例控制特性 输入 横座标 为主阀芯位移 输出为进入系统的流量或负载口压力 比例控制特性有较大的零位死区 也即比例控制范围较小 比例控制范围受系统压力的很大影响 压力高 比例范围小 正由于此地比例控制范围本身就小 又受系统压力影响 其可控作用 实 际上只相当于阀口打开的开始一小段 不仅有一个与四通阀口开缓冲槽一样的缓冲 效果 而且还可以稍微调节一点低速档 仅此而已 因此 在工程上 将此称为微调特 性 要比叫比例特性更合理 六通多路阀附加的负流量控制系统 P243 图 10 5 六通多路阀附加的负流量控制系统 P243 图 10 5 P1 至 C 回路上加流量检测元件 将旁路回油流量转化为压力信号 将这个与旁路流量成正比的压力信号引出来 传递到变量泵 变量泵应是压力控制型变泵 且泵的输出流量与输入压国力信成反比例 称为负流 量控制系统 当然也可以采用输出流量与输入压国力信成正比例的变量泵 此时需要对压力信号 进行某种方式的转换 称为负流量控制系统 三 四通多路阀基本型式与特性 3 1 开中心多路阀 四通多路阀基本型式与特性 3 1 开中心多路阀 1 开中心负载敏感系统 本质上是定量泵 负载敏感三通补偿器 见 P244 图 10 6 整个多路阀组 三通压力补偿器 2 每片多路阀阀口 二通压差补偿器 3 由梭阀 5 等组成最高负载压力采集系统 2 流量阀的负载压力补偿与系统的负载适应控制 1 负载适应 负荷敏感 负荷传感 负载感知 负载匹配 负载敏感 是一种有关节能型液压系统的概念 负载敏感 指系统能自动地将 负载所需压力或流量变化的信号 传到敏感控制阀或泵变量控制机构的敏感腔 使其 压力参量发生变化 这功能就是所谓负载敏感 或称负荷感知 负荷传感 从而调整 供油单元的运行状态 使其几乎仅向系统提供负载所需要的液压功率 压力与流量的 乘积 最大限度地减少压力与流量两项相关损失 负载敏感是从基本原理角度 对这 种系统的称呼 而从其达到的实际工程效果角度 常称为负载适应 负载匹配或功率 匹配 有时直称节能系统 现今的负载敏感控制主要有三种 见另页 由上也可看出 1 负载敏感是个系统问题 而不单是个控制阀的问题 其技术含量 主要在油 源及相应的控制部分 只在大闭环系统中 才牵涉到液动机部分 2 实施负载适应节能 具体说来 是提高原动机利用效益 减小系统发热 达到 机械设备结构紧凑和节能的目的 2 负载补偿 负载补偿 是流量控制阀范围的一个技术问题 它要介决的问题是 在负载压力 大幅度变化 主要干扰 和 或油源压力波动 次要干扰 时 通过流量阀的流量能保持 其调定值不变 传统的办法就是在节流口的两端加上压力补偿器 见后 负载压力补偿控制 是通过消耗一部分无用的能量 来换取工作节流阀口的压差 基本不变 如前所述 负载敏感是为了节能 其工程实际 就是在节流阀 单个节流阀 方向节流阀 方向阀 多个并联的方向节流阀 多路阀 的基础上 加上压力补偿器 使其成为调速阀 不考虑电液控制等新技术 仅考察传统的所谓机液压力补偿机理 有两种基本的 压力补偿器 串联于主油路的二通压力补偿器 并联于主油路的三通压力补偿器 这两种补偿器 其工程实际应用上有重要的差别 1 三通压力补偿器多置于 节流器 节流阀口 方向节流阀口 多路 方向节流 阀阀口 进口 油源与节流器之间 而二通压力补偿器 既可置于进口 也可在 出口 节流器与负载之间 2 通常情况下 配置二通压力补偿器的系统 为定压系统 负载变化时 补偿器保 持节流器前后压差不变 克服负载而多余的或大或小的压差 都消耗在补偿器 的补偿阀口上 二通补偿器只能起到负载压力补偿作用 3 三通压力补偿器的特点在于 在保持节流器阀口压差不变的情况下 总是使泵 出口压力实时地比负载压力高出一个定压差 补偿器阀口压差 从而达到了 负载适应 3 不同层次上的不同应用 1 一般 单向 流量阀 二通补偿器仅仅起负载压力补偿 三通补偿器在起到负载压力补偿的同时 使系统具有负载适应的功能 2 方向流量阀 功能同前 3 多路阀 二通压力补偿器 使单联实现负载压力补偿 三通压力补偿器 使系统实现负载适应 最高负载联 3 2 闭中心多路阀 3 2 闭中心多路阀 闭中心负载敏感系统 本质上是变量泵 负载敏感 见 P246 图 10 7 整个多路阀系统 压力控制型变泵 1 每片多路阀阀口 二通压差补偿器 3 由梭阀 5 等组成最高负载压力采集系统 优点 节能 存在问题 当变量泵与执行器 液压缸或马达距离很远时 工程实例 徐工重型汽车起重机电液控制系统 3 3 抗流量饱和多路阀 LUDV 3 3 抗流量饱和多路阀 LUDV 油源流量不足时 各联 用户 之间工作速度比例关系仍保持原设定值不变 满足 多用户同步操作 而速度比例不变的要求 见附录 10 1 10 2 工作原理 P252 图 10 11 本质 每个片多路的工作阀口的二通压差补偿器的压差均相同 二次压力均采自最 高负载压力 没有 LUDV 的后果 最高负载压力的一联的流量不足 速度下降最多 而且最高负 载压力联往往是系统中最重要的一联 结论 结论 系统基本特点 由多功能负载敏感泵来的油液 通过操作者控制调定的可变节流口 和压力补偿器 到各个负载回路 由于节流口处压差 P P1