关于液压比例控制阀性能改进探索

关于液压比例控制阀性能改进探索

罗应义刘晶

广东韶关钢铁集团有限公司512123

摘要：众所周知，在液压系统中，液压比例控制阀是其重要组成部分，可对液压系统的流量、压力和方向进行精准控制。传统液压比例控制阀流量控制方式为进液节流和回液节流相结合，该控制方法易在执行元件形成真空，影响系统控制性能。基于此，本文就从液压比例控制阀性能改进展开分析。

关键词：液压；比例控制阀；性能改进

1、比例控制阀的概述

比例控制阀是一种能使所输出油液的参数随输入电信号参数的变化而成比例变化的液压控制阀，从而实现连续的比例控制。它是一种集开关式电液控制元件和伺服式电液控制元件的优点于一体的新型液压控制元件。这种阀既可以开环控制，也可以加入反馈环节构成闭环控制，有良好的静态性能和能满足一般工业控制要求的动态性能。

直控电液比例控制阀结构如图1所示。通过对比例电磁铁电信号的控制实现油液流量和方向的控制。比例电磁铁将电能转换为机械力，衔铁带动柱塞在电磁力和弹簧弹力的作用下移动。通过外部压力补偿器可限制比例阀的压降，比例阀阀芯对进液和回液可有效分配。近年来，国内外研究者对比例控制阀在液压控制系统中的应用进行了大量研究，该研究在一定程度上提高了控制系统的使用性能。

图1比例控制阀结构图

2、控制方案改进

传统比例控制阀具有进液节流和回液节流两种控制方式，该控制方式液压阀具有较大的压差。为了降低液压阀压降差，提高其使用性能，本文对比例液压阀进行改进，改进后的比例阀具有进液节流或回液节流一种控制方式。改进的比例阀在进液油路和回液油路增加两位三通先导式方向控制阀，如图2所示。

图2

3、改进仿真分析

本文通过仿真软件分别对改进前、后液压缸负载为超越负载和阻性负载时液压缸压力情况进行了仿真。设定的参数为F=4000N，pp=10MPa，A1=20㎝2，A2=20㎝2，Q=110L/min。图3①②为改进前液压缸在阻性负载下液压缸两腔室压力变化曲线图。由图3①可知，液压缸柱塞腔的压力为2.8MPa，液压阀的压降为7.2MPa；由图3②可知，液压缸柱塞杆腔的压力为2MPa，液压阀的压降为9.2MPa。

负载为超越负载时，改进前液压缸两腔室的压力曲线图如图3③④所示。由图3③可知，液压缸柱塞腔的压力为1.25MPa，液压阀的压降为8.75MPa；由图3④可知，液压缸柱塞杆腔的压力为2.5MPa，液压阀的压降为11.25MPa。

图3

改进后液压缸活塞杆为阻性负载，控制方式为进液节流时，液压缸压力变化图如图4⑤⑥所示。由图4⑤可知，活塞腔的压力为2MPa，液压阀压降为2MPa；由图4⑥可知，活塞杆腔的压力为0.03MPa。

改进后液压缸活塞杆所受负载为超越负载，控制方式为回液节流时，液压缸两腔室压力变化图如图4⑦⑧所示。由图4⑦可知，柱塞腔压力为9.8MPa，液压阀压降为0.2MPa。由图4⑧可知，活塞杆腔的压力为14MPa，活塞杆腔无背压，需调节回液节流孔。

图4

结束语

传统比例阀流量控制方式为进液节流和回液节流两个方面，该控制方式液压阀具有较大压差降，耗能较大，且性能不理想。文中对改进方案的可行性进行了仿真论证，仿真结果表明改进的比例阀避免了液压缸真空的形成，提高了系统的工作性能，为新型液压阀的设计应用奠定了基础。

参考文献

[1]班伟.精密气动比例压力阀的关键技术研究[D].杭州：浙江大学，2015.

[2]卢文辉.电液比例阀的结构原理与研究现状[J].机床与液压，2014.