液压与气压传动作者王积伟章宏甲液压与气压传动4课件.ppt

Chapter 4 控制元件 本章主要内容： 4.1 阀的概述 4.2 阀心的结构和性能 4.3 常用液压控制阀 4.4 常用气动控制阀 4.5 液压叠加阀、插装阀和多路阀 4.6 电液伺服控制阀 4.7 电液比例控制阀 4.8 气动比例/伺服、*数字控制阀 4.9 气动逻辑控制元件 Part 4.1 阀的概述 Part 4.1.1 阀性能的基本要求 Part 4.4 常用气动控制阀 Part 4.5 液压叠加阀、插装阀和多路阀 Part 4.6 电液伺服控制阀 Part 4.7 电液比例控制阀 Part 4.8 电液数字控制阀 Part 4.8.1 增量式数字阀 Part 4.8.2 脉宽调制式数字阀 Part 4.8.3 脉码调制（PCM）的流量、压力控制原理 Part 4.9 气动比例/伺服、*数字控制阀 Part 4.10 气动逻辑控制元件 Part 4.11 集成式多功能元件 School of Mechanical Engineering 东南大学机械工程学院 第四章 控制元件 液压与气压传动 如果信号是确定的周期信号或其他给定信号，可经预先编程由计算机产生脉宽调制信号；如果信号是不确定的，则信号源需经模数转换器A/D转换后输入计算机，计算机再将信号进行脉宽调制后输出 。 系统也可采用模拟信号控制。此时将计算机通道切断，输入的模拟信号由脉宽调制器完成脉宽调制，经功率放大后驱动高速开关阀和执行元件。计算机控制和模拟信号控制时功放部分是相同的 。 高速开关阀有二位二通和二位三通两种，两者各有常开和常闭两类。其电-机械转换器可采用力矩马达，高速开关电磁铁，动圈、磁致伸缩元件，压电晶体元件等。为减少泄漏和提高压力，一般采用球阀或锥阀结构，但也有采用喷嘴挡板阀的。以下介绍两种高速开关数字阀 。 School of Mechanical Engineering 东南大学机械工程学院 第四章 控制元件 液压与气压传动 1. 球阀型二位三通高速开关阀 图4-102所示为早期的高速开关阀，由先导级两个二位三通阀（图中双点画线以上）和主级两个二位三通球阀组成。脉冲信号使力矩马达通电时，衔铁偏转，若使先导级球阀2向下运动，关闭压力油口PP，L2腔与回油腔PR接通，球阀4在液压力PP作用下向上运动，工作腔PA与PP相通。 与此同时，球阀1受PP作用处上位，L1腔与PP相通，球阀3向下关闭，断开PP腔与PR腔通路。反之，如力矩马达反向偏转时，情况刚好相反，工作腔PA则与PR腔相通。这种阀的额定流量仅1.2L/min，工作压力则可达20MPa，最短切换时间为0.8ms 。 图4-102 球阀型二位三通 高速开关阀 School of Mechanical Engineering 东南大学机械工程学院 第四章 控制元件 液压与气压传动 2. 锥阀型高速开关电磁阀 图4-103 锥阀型高速开关电磁阀 （二位二通，常闭） 1—阀心 2—铁心 3—固定元件 4—线圈 5—弹簧 图4-103所示为二位二通高速电磁常闭开关阀。当线圈4通电时，与阀心1为一体的铁心2被固定元件3吸引而使阀开启，油液P口流入T口。为防止开启时阀因稳态液动力而关闭和减小控制电磁力，该阀通过射流对铁心的作用来补偿液动力。断电时则由弹簧5复位。该阀的行程为0.3mm,动作时间3ms，控制电流0.7A，额定流量12L/min 。 School of Mechanical Engineering 东南大学机械工程学院 第四章 控制元件 液压与气压传动 脉码调制（PCM）的流量控制原理是，用二进制编码的n列脉冲驱动的n个并联高速开关数字阀与大小不同的固定节流孔串联， 通过各阀的启闭，用不同固定节流孔的组合来控制总流量的大小。脉码调制对应于控制阀个数将产生量化误差（如4个阀将产生16个阶梯形流量），阀在换向时也易产生振动。两者都可用适当的方法解决 。 PCM压力控制的原理是，在恒压油源后设置一固定节流孔，其后并联连接n个大小不同的节流孔与高速开关数字阀的串联组合，在固定节流孔与并联组件的连接处即为控制压力腔。用n列脉冲驱动n个并联的高速开关数字阀，通过各高速开关阀的启闭组合便可调节控制压力的大小。 School of Mechanical Engineering 东南大学机械工程学院 第四章 控制元件 液压与气压传动 PCM可使系统节能，在用高速开关数字阀进行控制时，能将高频流体输出进行反调制，已用于注塑成型机和建筑机械等系统的控制。 数字阀除可直接用于液压缸和液压马达的节流调速外，还可用于液压泵的变量控制，构成数字变量泵。数字阀目前已在注射机、压铸机、工程机械、机床、汽