【电液比例阀设计分析文献综述4000字】

电液比例阀设计研究文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u17498电液比例阀设计研究文献综述 1180411、电液比例阀相关概述 197661.1电液比例阀概述 1273131.2电液比例阀的特点与分类 1290002、电液比例阀的现状 292302.1电液比例阀发展阶段 2119162.2比例压力阀研究工作综述 38512.3比例流量阀研究工作综述 3210332.4电液比例阀研究展望 416470参考文献 41、电液比例阀相关概述1.1电液比例阀概述电液比例阀是以传统的工业用液压控制阀为基础，采用模拟式电气-机械转换装置将电信号转换为位移信号，连续地控制液压系统中工作介质的压力、方向或流量的一种液压元件。此种阀工作时，阀内电气-机械转换装置根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出。阀芯位移可以以机械、液压或电的形式进行反馈。当前，电液比例阀在工业生产中获得了广泛的应用。1.2电液比例阀的特点与分类比例阀把电的快速性、灵活性等优点与液压传动力量大的优点结合起来，能连续地、按比例地控制液压系统中执行元件运动的力、速度和方向，简化了系统，减少了元件的使用量，并能防止压力或速度变换时的冲击现象。比例阀主要用在没有反馈的回路中，对有些场合，如进行位置控制或需要提高系统的性能时，电液比例阀也可作为信号转换与放大元件组成闭环控制系统。比例阀与开关阀相比，比例阀可简单地对油液压力、流量和方向进行远距离的自动连续控制或程序控制，响应快,工作平稳，自动化程度高，容易实现编程控制，控制精度高，能大大提高液压系统的控制水平。与伺服阀相比，电液比例阀虽然动静态性能有些逊色，但使用元件较少，结构简单，制造较电液伺服阀容易，价格低，效率也比伺服高(伺服控制系统的负载压力仅为供油压力的2/3)，系统的节能效果好，使用条件、保养和维护与一般液压阀相同，大大地减少了由污染而造成的工作故障，提高了液压系统的工作稳定性和可靠性。2、电液比例阀的现状2.1电液比例阀发展阶段在很多工业应用场合并不要求太高的控制精度或响应性，而要求发展一种廉价、节能、维护方便、适应大功率控制及具有一定控制精度的控制技术。比例技术的发展由此往下大致可分为三个阶段：（1）从1967年瑞士Beringer公司生产Kl比例复合阀起[1-3]，到70年代初日本油研公司申请了压力和流量两项比例阀专利为止，标志着比例技术的诞生时期。这一阶段的比例阀，仅仅是将比例型的电——机械转换器(如比例电磁铁)用于工业液压阀，以代替开关电磁铁或调节手柄。阀的结构原理和设计准则几乎没有变化，大多不含受控参数的反馈闭环。其工作频宽仅在1-5Hz之间，稳态滞环在4-7%之间，多用于开环控制。（2）1975年到1980年间，可以认为比例技术的发展进入了第二阶段。采用各种内反馈原理的比例元件大量问世，耐高压比例电磁铁和比例放大器在技术上也日趋成熟。比例元件的工作频宽己达5-15Hz,稳态滞环亦减小到3%左右[4-5]。其应用领域日渐扩大，不仅用于开环控制，也被应用于闭环控制。（3）80年代，比例技术的发展进入了第三阶段。比例元件的设计原理进一步完善，采用了压力、流量、位移内反馈、动压反馈及电校正等手段，使阀的稳态精度、动态响应和稳定性都有了进一步的提高，频宽达到3-50Hz，滞环在19/6-3%之间。同时，由于传感器和电子器件的小型化，还出现了电液一体化的比例元件，电液比例技术逐步形成了80年代的集成化趋势[6-8]。第三个值得指出的进展是电液比例容积元件，各类比例控制泵和执行元件相继出现，为大功率工程控制系统的节能提供了技术基础，而且计算机技术同液压比例技术相结合已成为必然趋势。2.2比例压力阀研究工作综述20世纪80年代初，浙江大学路雨祥提出了压力直接检测原理[9-11]，他应用该原理设计的比例溢流阀获得了德国发明专利。按此原理，国内外研制的比例溢流阀和比例减压阀的性能都获得了显著提高，实现了人们长期以来所追求的等压力特性。从20世纪80年代后期开始，比例压力控制技术的又一进展是采用电气闭环校正，出现了被控压力一压力传感器检测的新一代比例压力阀。采用这种原理可将电一机械转换器的非线性和先导阀的非线性扰动都包含在闭环之内，因而可实现无静差控制，同时利用电气校正也可以很方便地改善阀的稳定性和快速性。为完善这一技术，国外还发展了将A/D、D/A转换器、放大器与检测单元集成为一体的压力传感器，降低了生产成本、提高了可靠性和精度，这一技术将成为比例压力控制的主要手段。文献[12-13]州一采用B型液桥的直接检测型比例溢流阀的性能进行了仿真及优化设计，改善了比例溢流阀的性能。国外学者曼科(SMamco)对带先导流量恒定器的减压阀[14]和多种先导级结构的直接检测型溢流阀进行了仿真和试验研究。文献[15]提出在主阀芯上开不同圆形槽的方法改善了先导式比例溢流阀的压力特性。文献[16]研究了在滑阀上开槽的方式来消除滑阀的稳态液动力并用这种方法设计了单级的大流量溢流阀，取得了与双级控制同样的效果。2.3比例流量阀研究工作综述目前最基本的比例流量阀为仅控制阀口开度的比例节流阀。早在20世纪60年代末就出现了比例电磁铁直接驱动的单级比例节流阀[17]，这种阀由于受电一机械转换器输出力及行程的限制和稳态液动力的影响，只适用于小流量场合。20世纪80年代后期，国外首先出现了位移电反馈型二通比例节流阀。这种阀能对两个方向的油液进行控制，只用一个阀就可以控制差动液压缸的双方向动作。同期，国内浙江大学[18]也研制出了采用双向比例电磁铁控制的双可变节流曰作先导阀和主阀位移力反馈的二通型比例节流阀。文献[19]提出了一种优先型的比例流量阀，该阀的定差减压阀采用了二通型结构，使得二通调速阀控制回路也具有节流特性，同时还可带动两个负载，而二通流控阀则只能控制单个执行机构。德国亚探工业大学((AachenTH)研制出主阀芯位移[20-21]和流量传感器位移双电反馈的比例流量阀，用主阀芯位移电反馈来改善阀的稳定。瑞典林克平大学(linkopingUniversity)的安德森((B.R.Andersen)在其博士论文中提出一种新的比例节流阀，该阀利用在主阀芯上开槽的方法实现位移一流量反馈[22]，并同时产生主阀芯的速度反馈，所以稳定性较好。文献[23]提出一种新的流量控制原理，应用该原理的比例流量阀不仅具有较高的控制精度和抗干扰能力，而目从根本上消除了流量阀在启动和负载压力阶跃扰动过程中存在的大流量超调。文献[24-25]针对现有大通径电液比例调速阀控制精度不高的不足，根据压差——电气——而积补偿原理，采用先导式阀体结构形式，设计了能对大流量进行精确控制的电液比例调速阀。2.4电液比例阀研究展望目前，无论是电液伺服阀还是电液比例阀，都无法同时满足液压控制系统高速、高精度、大流量、低成本、抗污染等要求。为此，必须开发一种全新的液压阀技术，能够综合这两类阀的长处，克服它们的短处，这就是超高速电液比例阀[26-27]。超高速电液比例阀能实现液压控制系统液流方向和流量的控制功能，满足系统高速、高精度、大流量、低成本、抗污染的综合要求。超高速电液比例阀是采用动圈式电——机械转换器作为驱动装置的电——液信号转换元件，控制性能很好，某些性能指标达到甚至超过了电液伺服阀，尤其是在频率响应方而更优越，可达300Hz以上。另一方而，与传统伺服阀不同，其中不存在喷嘴一类的细小节流曰，故抗污染能力强，无需高成本的过滤措施，工作可靠性高。提高电液比例阀的性能指标如频响、线性度和负载能力等，有助于提高电液比例控制系统的整体特性，这也是电液比例阀技术的发展趋势。参考文献兰叶深,李胜,阮健.一种2D电液比例阀的设计与静态特性实验研究[J].机床与液压.2016(17)张连凯,龚宪生,刘巍,华元恒.高弹性塑料合金联轴器温度场有限元分析[J].西部皮革.2017(04)缑绍飞,黄志豪,孙倩倩.浆液循环泵联轴器膜片失效原因分析[J].设备管理与维修.2017(07)雷晓顺,侯帅,秦璇,王杨芬,孟凡虎,王柯.电液比例阀控液压马达系统的模糊PID恒速控制[J].流体传动与控制.2016(01)覃展斌,陈飞飞,金波,张璐璐.电液比例阀阀心位置控制PID自整定方法[J].浙江大学学报(工学版).2015(08)陈莹,申屠胜男,孙杰,阮健,左强,励伟.一种新型2D电液比例方向阀的实验研究[J].液压气动与密封.2016(04)叶文军,阮健,贾文昂.2D阀控电液激振器的优化设计和实验研究[J].流体传动与控制.2015(01)朱波,裘云杰,周志强.便携式电液比例阀故障诊断仪研制及测试[J].设备管理与维修.2017(08)毛燕语,杨友胜,李明杰.旋转式水液压比例阀的动态特性仿真研究[J].液压与气动.2017(07)杨浩,杨勇.基于先导高速开关阀控比例阀的仿真研究[J].液压与气动.2015(06)黄增,金瑶兰,李博.伺服比例阀的发展[J].液压与气动.2015(01)张弓,于兰英,吴文海,柯坚.高速比例阀的统一建模与非量纲分析[J].系统仿真学报.2014(03)王桂良,周秦源,向言丽.基于Fluent的复杂通道比例阀的数值模拟研究[J].机床与液压.2016(02)邹维,蒋凯,叶树明.稳流型高效PWM比例阀控制器的设计[J].机床与液压.2014(05)邓文亮,强宝民.比例阀测试指标与标准探讨[J].液压气动与密封.2015(04)左强,吕敏健,赵伟,阮健.正开口2D数字伺服阀的静态特性实验研究[J].液压气动与密封.2015(11)时梦,阮健,李胜,郭剑波,吕敏健.2D数字伺服阀的简介[J].液压气动与密封.2015(11)邹正佳,李胜,阮健,陈夷平.2D数字伺服阀的动态特性试验研究[J].浙江工业大学学报.2015(04)韩叶忠,阮健,洪孝鹏.2D阀控高频电液振动台的设计及其特性分析[J].液压与气动.2016(06)阮健,李胜,裴翔,俞浙青,朱发明.2D阀控电液激振器[J].机械工程学报.2009(11)丁方园.本安型二维（2D）电液比例换向阀的设计与研究[D].浙江工业大学2017刘奎.二维（2D）电液伺服阀用湿式力矩马达的研究[D].浙江工业大学2016朱兆良.2D比例阀关键技术的研究[D].浙江工业大学2016孙杰.2D数字伺服阀及其调试装置的研究[D].浙江工业大学2016崔凯.大流量2D数字伺服阀控制器的研究[D].浙江工业大学2015胡俊飞.电液高频疲劳试验机的控制系统设计研究[D].浙江工业大学2015余健.2D电液伺服开关阀设计研究[D].浙江工业大学2016R.Amirante,P.G.Moscatelli,L.A.Catalano.Evaluationoftheflowforcesonadirect(singlestage)proportionalvalvebymeansofacomputationalfluiddynamicanalysis[J].EnergyConversionandManagement.2016(3)BoraEryilmaz,BruceH.Wilson.Unifiedmodelingandanalysisofaproportionalvalve[J].JournaloftheFranklinInstitute.2015(1)Cristofori,Davide,Vacca,Andrea.Themodelingofelectrohydraulicproportionalvalves.JournalofDynamicSystems,MeasurementandControl,TransactionsoftheASME.2015Elmer,K.F.,Gentle,C.R.Aparsimoniousmodelfortheproportionalcontrolvalve.ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartC:JournalofMechanicalEngineeringScience.2011HubertusMurrenhoff.TrendsinValveDevelopment.OlhydraulikundPnenmatik.2013BurrowsCR.Somechallengesfacingfluidpowertechnology,opportunitiesforinternationalcollaborationa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