电液比例控制技术讲义2

第二章第二章 电电 机械转换器机械转换器 2 1 引论引论 电 机械转换器是电液控制元件的输入单元 它将控制放大器输入的电信号转换为 机械量 即力 力矩 和位移 作为电液放大器的前置级 它的性能对整个元件的特性有十分重要的影响 它影响稳态控制精度 动态响应性能 抗干扰能力 工作可靠性 常见的有六种电 机械转换器 即直流和交流伺服电机 步进电机 动圈式力马达 动铁式力马达 力矩马达 比例 电磁铁 表 2 1 电 机械转换器对比表 型式比例电磁铁动圈式力马达力矩马达伺服电机 工作原理利用磁路中磁通力图缩 短其长度或磁场使磁路 中磁阻减小的特性 使 衔铁和轭铁间产生吸力 输出机械力 导体 线圈 在磁场中受力 使线圈相对轭 铁移动输出机 械力 控制磁场和永磁 场相互作用 衔 铁相对轭铁转动 输出机械力矩 载流导体 在磁场中 受电磁力 特点一般材料 工艺性好 输出力大 动态性能较 差 贵重材料 工 艺性尚好 机 械力较大 动 态性能好 结构复杂 贵重 材料 动态性能 好 结构复杂 动态性能 一般 应用比例压力阀 比例流量 阀 比例方向阀 比例 复合阀 压力阀 流量 阀 压力阀 方向流 量阀 流量阀 压力阀 2 2 比例电磁铁比例电磁铁 能够把输入的直流电流信号 连续地 按比例地转换成机械力输出 推动液压阀芯位 移 2 2 1 分类分类 力调节型比例电磁铁 具有特定的力电流特性 行程调节型比例电磁铁 具有模拟形式的位移电流特性 表 2 2 比例电磁铁对比表 项目力调节型比例电磁铁行程调节型比例电磁铁 基本 特性 电流 力特性位移 电流特性 工作 原理 衔铁行程没有明显的变化时 改变电 流 I 就可调节其输出的电磁力 衔铁的位置由一个闭环调节回路进行调节 只要电磁铁在其允许的工作区域内工作 其衔铁位置就保持不变 而与所受反力无 关 反馈 环节 由于电子放大器中设置电流反馈环节 在电流值恒定不变时 可使磁通量进 而使电磁力保持不变 配上电反馈环节后 电磁铁的滞环及重复 误差均较小 此外 作用在阀芯上的液动 力也受到控制 与各种可能产生的干扰力 相比 电磁力较小 工作 行程 在控制电流不变时 电磁力在其工作 行程内保持恒定 其有效工作行程约 1 5mm 电磁铁的行程 因其规格而异 一般在 3 5mm 之间 应用行程较小 结构很紧凑 故可用于比 例方向阀和比例压力阀的先导级 将 电磁力转换为液压力 它是一种可调 节型直流比例电磁铁 在其衔铁中充 满工作油液 能够直接推动诸如比例方向阀 流量阀及 压力阀的阀芯 并将其控制在任意位置上 其主要用来控制直接作用式四通比例 方向阀 2 2 2 结构及工作原理结构及工作原理 1 力调节型比例电磁铁 图 2 1 力调节型比例电磁铁结构图 图 2 2 力调节型比例电磁铁原理图 2 行程调节型比例电磁铁 图 2 3 行程调节型比例电磁铁结构图 图 2 4 行程调节型比例电磁铁原理图 3 磁路分析 图 2 5 比例电磁铁磁路图 前端盖极靴工作气隙衔铁非工作气隙 导套导磁外壳 4 反馈特性 加上电感式位移传感器构成闭环控制 可改善滞环特性和非线性 带电流反馈提高了快速响应性能 显著缩短了时间常数 2 2 3 技术要求技术要求 1 应具有水平的吸力 位移特性 即力的大小只与电流信号的大小有关 而与阀可动部分的位置无关 可参见图 2 1 2 磁化曲线是非线性的 应尽量使其呈线性 磁化曲线是磁场强度与磁感应强度的关系曲线 输入控制电流决定磁场强度 磁感应强度决定输出电磁吸力 所以输入控制电流与输出电磁吸力存在非线性 应当改善其特性 使之具有良好的线 性 3 要减少滞环误差 输出力与输入电流的关系特性或稳态特性 存在明显的滞