东北大学 液压知识点总结

1、第一章概论1.2电液比例控制的概念从广义上讲，凡是输出量如压力，流量，位移，速度，加速度等能随输入信号连续的按比例 的变化的控制系统都称为比例控制系统。伺服控制也是一种比例控制。比例控制主要用于开环系统，伺服控制主要用于闭环系统。在伺服控制系统中，平衡状态控制信号，理论上为零，而比例控制系统却永远不会为零。比例系统中的主控元件可以有无限种状态，分别对应受控对象的无限种运动；而开关控制中 控制元件只有两种状态。13电液比例控制系统的工作原理及组成。1.3.1工作原理电液比例控制可以分为开环控制和闭环控制。当通过电液比例阀进行开环控制时，输入电压经电子放大器放大后，驱动比例电磁铁使之产 生一个与驱

2、动电流成比例的力，去推动液压控制阀芯。液压控制阀输出一个大功率的液压信号，使执行元件拖动负载以所期望的速度运动。改变输入信号的大小，便可改变负载的运动速度。若需提高控制性能，可以采用闭环控制。这时可在开环控制的基础上增加一个测量反馈元件，不断测量系统的输出量，并将它转换成 一个与之成比例的电压反馈到系统的输入端，同收入信号比较，形成偏差。此偏差信号经放大矫正后加到电液比例阀上,放大成大功率的液压信号P和q去驱动执行元 件，以拖动负载朝着消除偏差的方向运动，直到偏差。趋近于零为止。电液比例控制系统同电液伺服系统相似，只是用电液比例阀取代了伺服系统中的电液伺服阀 而已。13.2电液比例系统的组成。

3、指令元件，电控器，比较元件，电机械转换，液压放大器。液压执行器，输出量，测试反 馈，测试反馈。包含了外反馈回路控制系统的才称为闭环控制系统，不包含外反馈的称为开环系统。如果存在比例阀本身的内反馈也可以构成实际的局部小闭环控制，但一般不称其为闭环系 统。组成电液比例控制系统的基本元件有指令元件比较元件电控器比例阀可分为电机械转换器，液压放大元件两部分液压执行器检测反馈元件14电液比例控制系统的分类比例流量控制系统比例压力控制系统比例流量压力控制系统比例速度控制系统，比例位置控制系统比例力控制系统比例同步控制系统电液比例控制的主要优点一，操作方便，容易实现电器远程控制二，自动化程度高，容易实现编程

4、控制三，工作平稳，控制精度较高四，结构简单，使用元件较少，对污染不敏感 五，系统的节能效果好主要缺点为一，成本较高二，技术较复杂第二章比例电磁铁2.1电机械转换元件的作用及形式2.1.1形式目前生产上应用的电机械转换元件大多采用电磁式设计，并且利用电磁力与弹簧力相互平 衡的原理，实现电机械的比例转换。最常见的有直流伺服电机，步进电机，力矩马达，动圈式力马达，动铁式力马达。动铁式力马达一般称为比例电磁铁。2.L2要求2.1.3比例电磁铁概述比例控制的核心是比例阀。比例阀的输入单元式电机械转换器。比例电磁铁原理：依据法拉第电磁感应原理设计，其产生的机械量与输入电信号的大小成比例，再连续的控制 液压

5、阀阀芯的位置，实现连续的控制液压系统的压力，方向和流量。比例电磁铁是电子技术与液压技术的连接环节，是一种直流行程式电子铁可产生一个与输入 量成比例的输出量力和位移。2.2电磁铁的结构与工作原理2.2.1普通螺线管型电子铁由外壳，激磁线圈，挡板，衔铁组成。当线圈通有直流电流时，线圈便在铁芯中产生磁场，并形成闭合的磁力线路。电磁铁存在两个间隙，一个是工作间隙，另一个是非工作间隙。在电磁铁吸合过程中形成两个变化的磁通，即主磁通和变化的磁通，衔铁所受到的吸力主要 由两部分组成。主磁通产生的力称为端面力，而漏磁通产生的力称为螺管力。两个力的方向 是一致的，这两个力的合力就构成了总的电磁力。2.2.2单向

6、比例电磁铁直流比例电磁铁是电液比例控制元件中应用最广泛的电机械转换器。是装甲式螺线管电磁铁，由于可动部分是衔铁，所以是一种动铁式马达。按比例电磁铁输出位移的形式，除最常见的单向直动式外还有双向直动式。线圈通电后形成的磁路，经壳体，导向套锥端到轭铁而产生斜面吸力；另一路是直接由衔铁 端面到轭铁的输出力。2.3比例电磁铁的特性2.3.1电磁铁的吸力特性衔铁在运动中所受到的电磁力与它的行程之间的关系成为吸力特性A比例电磁铁基本结构。比例电磁铁主要由推杆儿，衔铁，轴承环，隔磁环，导套和限位环组成。导套前后两段由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料焊接。衔铁前端有推杆，用于输出力或者位移；后端装有由弹簧和

7、调节螺钉组成的调零机构。B比例电磁铁工作原理。当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势的作用下形成两条磁路，一 条磁路由前端盖盆型极靴底部沿轴向工座间隙进入衔铁穿过导套后端和导磁外壳回到前端 盖极靴。另一磁路2经盆形极靴锥形周边径向穿过工作气隙进入衔铁，而后与磁路1相汇合。 由于电磁作用，磁通1产生了通常的端面力，磁通2则产生了一定数量的附加轴向力。 两力的综合就得到了整个比例电磁铁的输出力。在工作区域内，电磁力相对于衔铁位移基本呈水平力特性关系。静态吸力特性就是在稳态过程中得到的吸力特性。比例电磁铁的静态吸力位移特性可分为三段吸合区工作区空行程区C比例电磁铁的工作过程。直动式

8、比例电磁铁的吸力特性有以下特点：在其工作行程范围内具有基本水平的位移力特性，因此一定的控制电流对应一定的输出力， 即输出力与输入电流成比例。2.3.2电磁铁的负载特性电磁铁在运动过程中必然要克服机械负载和阻力而做功。对于普通电磁铁，一般都要求电磁吸力大于负载反力对于比例电磁铁，则要求咐铁处于电磁吸力与负载反力相平衡的状态，只有这样，电磁铁才 能正常工作。电磁铁可靠地工作应是吸力特性与负载特性有良好的配合。对于吸合型电磁铁，在吸合过程中电磁吸力特性曲线应在负载反力曲线在上方，而在释放运 动中负载反力必须大于电磁产生的剩磁力。比例电磁铁在工作过程中电磁力总是与负载力相平衡，吸力特性曲线有很多条，而

9、负载多为 弹性负载，他工作时吸力特性与负载特性的配合情况如图负载弹簧的特性曲线与多条犀利特 性曲线相交对应，不同的输入电流，电磁力的曲线水平上下平移，而他与弹簧特性曲线的相 交点，便是对应电流下的工作点由图可以看出，当电流改变时，工作点也改变比例电磁铁正 是利用这一特性来实现电机解信号的比例转换。2.4比例电磁铁的分类与应用2.4.1力控制型比例电磁铁在力控制型比例电磁铁中，衔铁行程没有明显变化时，改变电流就可以调节其输出的电磁力。 由于在电子放大器中设置有电流反馈环节，在电流设定值恒定不变，而词组变化时，可使磁 通量不变，继而使电磁力保持不变。在控制电流不变时，电磁力在其工作行程内保持不变。

10、由于行程较小，力控制型电磁铁的结构很紧凑。由于行程小可用作比例压力阀和比例方向阀的先导级，将电磁力转化为液压力。这种比例电磁铁是一种可调节型直流电磁体，在其衔铁腔中充满了工作油液。力控制型比例电磁铁直接输出力，他的工作行程短，可直接与阀芯和通过传力弹簧与阀芯连 接。2.4.2亍程控制型比例电磁铁在行程控制型比例电磁铁中，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，而与所受反力大小无关。使用行程调节型比例电磁铁，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。电磁铁的行程，因其规格而已，一般在三到5mm之间。形成控

11、制型比例电磁铁主要用来控制四通比例方向阀。通过配上店反馈环节后，电磁铁的滞环及重复误差均较小。在先导阀中，受控压力作用在一个较大的控制面积上，因此共使用的调节力要大得多，而干 扰力的影响并不大。先导式比例阀可不带电反馈机构。形成控制比例，电磁铁是在力控制型比例电磁铁的基础上，将弹簧布置在阀芯的另一端，得 到的。2.4.3位置调节型比例电磁铁比例电磁铁衔铁的位置，通过位移传感器检测，鱼比例放大器一起构成位置反馈系统，就形 成了位置调节型比例电磁铁。只要电磁铁运行在允许的工作区域内，其衔铁就保持与输入电信号相对应的位置不变，而与 所受反力无关系，它的负载刚度很大。位置调节型比例电磁铁多用于控制精度

12、要求较高的比例阀上。在结构上，除了衔铁的一端接上位移传感器外，其余与力控制型形成控制型比例电磁铁基本 相同。位置调节型比例电磁铁用在比例方向阀和比例流量阀上，可控制阀口开度；用在比例压力阀 上，可获得精确的输出力。这种电磁铁具有很高的定位精度，负载刚度大，抗干扰能力强。由于这类比例电磁铁是一个位置反馈系统，故要与配套的比例放大器一起使用。第三章电液比例控制阀3.1概述按其控制功能来分类，可以分为比例压力控制阀，比例流量控制阀，比例方向控制阀，比例 符合法。前两者为单参数控制阀，后两者为多参数控制阀。按压力放大级的级数来分，又可以分为直动式和先导式。按比例控制阀内含的级间反馈参数和反馈物理量的形

13、式可以分为带反馈和不带反馈型。反馈型又可以分为流量反馈，位移反馈，力反馈。比例阀按其主阀芯的形式来分，又可以分为滑阀式和插装式。电液比例阀的组成A电机械转换元件B液压先导级C液压功率放大器D检测反馈元件E液 压执行器3.2电液比例压力控制阀3.2.1比例溢流阀作用：,构成液压系统的恒压源。二，将控制信号值为零，即可获得卸荷功能，此时液压系统不需要压力油，油液通过主阀口 低压流回油箱。三，比例溢流阀可方便地构成压力负反馈系统或与其他控制元件构成复合控制系统。直动型比例溢流阀普通直动溢流阀带位置反馈的直动溢流阀先导型比例溢流阀普通先导型比例溢流阀带位置反馈先导型比例溢流阀直接检测式比例溢流阀3.2

14、.2比例减压阀比例减压阀是使阀的出口压力与进口压力的差连续的或按比例的随电信号而变化的压力控 制阀，可实现按控制要求精确降低系统某一支路的油液压力，使同一系统有两个或多个不同 压力。其减压原理是利用油液在某个地方的压力损失，使出口压力与进口压力的差值按比例变化， 并保持出口压力恒定，故又称定值减压阀。先导型比例减压阀先导型比例减压阀与先导型比例溢流阀工作原理基本相同，它们的先导阀完全一样，不同的 只是主阀，溢流阀采用常闭式锥阀，减压阀采用常开式滑阀直动式三通比例减压阀直动式三通比例减压阀是利用减压阀增大的出口压力来控制出油口和回油口的导通，达到精 确控制出口压力，并保护执行元件的目的。制动是三

15、通比例减压阀用作多级。先导式三通比例减压阀。当调定放大器输入电压后比例电磁铁输出电磁力，此时阀输出压力有一个相应值。若因某种干扰使出口压力降低，将引起先导阀芯向左移动，左边可变节流口增大，右边可变 节流口减小，先导阀腔及主阀上腔压力上升，在上腔压力上升和下腔压力下降的共同作用下 主阀芯向下运动，主阀可变节流口开大，至使出口压力上升，这样就使输出压力保持在调定 值。当输出压力增大，超过调定值时，先导阀芯向右移动，先导阀左边可变节流口减小，右边可 变节流口增大，致使先导阀内腔压力和主阀上腔压力下降，主阀芯上移，使进油口与出油口 相通，此时相当于溢流阀3.3电液比例方向控制阀在压差恒定条件下，电液比

16、例方向阀的流量与输入电信号的幅值成正比例，而流动方向取决 于比例电磁铁是否受激励。诗句有风向控制功能和流量控制功能的两参数控制符合阀。3.3.直动型比例方向阀阀体左右两端各有比例电磁铁，阀体中阀芯四油对中复位弹簧二和五定位。滑阀四台4上开有圆形和左右对称的节流槽。两电磁铁均不通电时阀芯四在对中弹簧作用下处于中位。当电磁铁1有信号电流输入时，电磁力直接作用在阀芯上比例电磁铁推力与相应的对中弹簧 五的弹簧平衡而定位在与输入信号成正比的位置上。节流槽开口量的大小取决于输入电流信号的强弱。液流方向取决于哪个电磁铁接收信号。3.3.2先导型比例方向阀直动型比例方向阀因受比例电磁铁电磁力的限制，只能用于小

17、流量系统在大流量系统中过大 的液动力将是阀不能开启或不能完全开启，应使用先导型比例方向阀吗？先导型比例方向阀 有两种，一种是以传统电液动方向阀为基础发展而成的，其先导阀是双向三通比例减压法主 阀为液动式比例方向阀，二是在伺服阀简化基础上发展而成的，称作伺服比例方向阀和廉价 伺服阀。普通先导式比例方向阀位置反馈型先导式比例方向阀整体式比例方向阀3.3.3中位机能与阀芯结构中位机能2阀芯结构3.4电液比例流量控制阀电液比例流量控制阀的流量调节作用都是通过改变节流阀口的开度来实现的。它与普通流量 阀的主要区别是用比例电磁铁取代原来的手动调节机构，直接或间接地调节主流阀口的流通 面积，并使输出流量与输

18、入电信号成正比。比例方向阀具有对进口和出口流量同时节流的功能，因此它本质上是双路的比例截流阀。如 果从外部加上压力补偿装置就能使通过的流量与负载变化无关，具有调速阀的功能。3.4.1利用方向阀做流量控制比例流量控制阀的流量调节作用在于改变节流口的开度。他是用电机械转换器取代普通节流 阀的首调机构，调节节流口的流通面积是输出流量与输入信号成比例。比例流量阀分为比例节流阀和比例调速阀。直动型比例节流阀比较少见，由于比例方向阀具有节流功能，实际使用中则以二位四通比例 方向阀代替比例节流阀。3.4.2节流阀当阀的输入电信号为零时，先导阀芯在反馈弹簧预压缩力的作用下，处于图示位置，系先导 控制阀口为负开

19、口，控制油不流动，主阀上腔的压力与进口压力相等。由于弹簧力和主阀芯 上下面积差的原因，主阀口处于关闭状态，这是无论进口压力有多高，都没有流量从a 口流 向bDo当输入足够大的电信号时，电磁力克服反馈弹簧的预压缩力，推动先导阀先下移，先导阀口 打开，控制油经过固定液阻，先导阀口，主阀出口，沿油液流动方向压力有损失。故主阀上 腔的控制压力低于进口压力，在压差的作用下，主阀芯产生位移，阀口开启，与此同时，主 阀芯位移经反馈弹簧转化为反馈力作用在先导阀芯上，当反馈弹簧的反馈力与输入电磁力达 到平衡时，先导阀芯便稳定在某一平衡点上，从而实现主阀芯位移与输入电信号的比例控制。 当阀处于初始位置时，主阀芯节

20、流口四和先导阀芯节流口三处于关闭状态进口 a处压力油分 别经过油路作用在主阀芯的三个正反端面上，此时主阀芯处于受力平衡状态，保持不动，液 体也就没有流动。3.4.3比例调速阀比例调速阀是在传统调速阀的基础上，将其手调结构改用比例电磁铁而成的。比例调速阀是由压力补偿器和比例节流阀构成的。因为比例调速阀只有ab两个主油口，又称为二通比例调速阀。压力补偿器的减压阀位于节流阀主节流口的上游，且与主节流口串联，减压阀阀芯由一小刚 度弹簧保持在开启位置上。节流阀芯也由一小刚度弹簧保持关闭。比例电磁铁接受输入电信号产生电磁力作用于阀芯，阀芯向下压缩弹簧，阀口打开，液流自 a口流向b口。阀的开口量与控制电信号

21、对应。行程控制型比例电磁铁提供位置反馈，可使 其开口量更为准确。3.4.4定差溢流型比例调速阀定差溢流型比例调速阀是由节流阀与定差溢流阀并联而成的组合阀，他能补偿因负载变化而 引起的流量变化。溢流节流阀能使系统压力随负载变化，没有调速阀中减压阀口处的压力损失，功率损失小， 是一种较好的节能元件，但其流量稳定性略微差一些，尤其在小流量工况下更为明显。在进油口设置溢流节流阀，通过溢流阀的压力补偿作用，能达到稳定流量的作用。溢流节流阀也称为旁通调速阀。这种定差调速阀一般应用于速度稳定要求不高，且功率较大的进口节流系统中。定差溢流型比例调速阀工作原理如图。3.5压力补偿器压力补偿器适用于保持比例换向阀

22、阀口两端压差一定的器件。补偿器的工作原理是通过调节给定弹簧的预紧力来调节比较机构的平衡状态。当输出压力，给定弹簧的力与输入压力平衡时，阀的开度保持不变，输出压力就维持不变。 若输出压力发生变化，平衡状态被破坏，阀的开度就发生变化，最终输入量发生变化，从而 使输出压力维持在给定弹簧设置的压力上，实现压力补偿。3.5.1进口压力补偿器二通进口压力补偿器。在二通进口压力补偿器中，调节阀口和检测阀口是串联的，当阀芯处于平衡位置，而负载压 力变化时，作用于检测口的压力将将保持为常数，当弹簧很软，调节位移又很短时，弹簧力 的变化也就很小，从而压力差近似为常数，只有当弹簧进一步被压缩，调节阀芯才会调节阀 口

23、的过流截面变化。因此，只要负载压力增加，阀就能很好地起到调节作用。三通进口压力补偿器。三通压力补偿器对于二通压力补偿器而言，尽管他对效率的改善不太明显，但在某些情况下， 他能通过更换二通压力补偿器的控制阀芯儿方便的构成，其负载取压点与二通压力补偿器相 对应，分辨率和等流量特性与二通压力补偿器一样，这种补偿装置要和定量泵配套使用。3.5.2出口压力补偿器对于需要改变负载方向的工作系统，使用进口压力补偿器是有条件的。可采用出口压力补偿 器，这种出口压力补偿器按使用情况布置在执行器的一个或两个油口上，出口压力补偿器总 是位于负载和阀之间，并保持从a和b到油箱的压差为常数。3.6电液比例复合阀从广义上

24、说，把两种以上不同的液压功能复合在一个整体上所构成的液压元件可称为复合 阀，若其中至少有一种功能可以实现电液比例控制，这样的法可称作电液比例符合阀，因此 比例复合阀有多种控制功能。最简单的比例符合阀是比例方向阀，他复合了方向和流量控制两种功能。常用的比例符合法，有压力补偿警服合法和比例压力流量复合法等，其中后者又被称为pq 法和比例功率调节阀。它是由先导式比例溢流阀，鱼比例节流阀组成的一个复合法。比例溢流阀的主阀同时在复合阀中间做三通压力补偿器为比例节流阀进行压力补偿，从而获 得较稳定的流量。通过节流阀的流量仅取决于节流阀的开口面积，也就是说取决于通入比例电磁铁的信号电 流。第四章电液比例容积

25、控制4.1容积泵的基本控制方法比例变量泵和马达按其控制方式可分为比例排量，比例压力，比例流量和比例功率控制四大 类。在液压系统中，节流控制或称流阻控制，是实现各种控制功能的基本手段。节流调速控制系统的功率损失主要由两部分组成，节流损失和溢流损失。能量消耗的原因，究其本质，有两个，流量不适应，压力不适应。解决这一问题的办法是采用容积调速控制。4.1.1流量适应控制流量适应控制是指泵共给系统的流量自动的与系统的需要相适应，是为完全消除溢流损失而 设计的。流量适应控制的基本办法是采用变量泵。变排量型变量泵。A自动调节式变量机构，也称限压式变量泵。B机液伺服变量机构。C电液伺服变量机构。流量敏感型变量泵。恒压变量泵。恒压变量泵是指当流量做适应调节，压力变动