插装式电闭环比例节流阀的特性研究

　　引言

　　插装式电闭环比例节流阀是盖板式插装阀技术与比例控制技术相结合的电液比例液压元件，通常用于液压回路的流量控制和执行机构的速度控制，是大流量电液控制系统中的重要元件。

　　比例调速阀的流量稳定性要优于比例节流阀。但是当前的比例调速阀，一是压差补偿型，这种阀控制流量小，精度低，在启动和负载阶跃时产生很大的流量超调。二是流量反馈型，这种阀尺寸大，结构复杂，价格昂贵。比例调速阀受恒定压差的限制，最大输出流量就是额定流量。而比例节流阀在较大的压差下，可通过几倍于额定流量的液流。此外，比例节流阀结构简单，成本低，动态响应快，稳定性和可靠性好。对于空载时要求快速，重载时要求低速的系统，使用比例节流阀可减小其规格，有其独特的优点。当系统本身含速度或位置闭环反馈控制，且负载变化不大的场合选用比例节流阀，也比较经济，合理l。所以，研究比例节流阀具有很重要的意义。

　　阀芯位移开环控制的比例节流阀结构简单，成本低廉，抗干扰能力差，只适用于低压小流量的系统。采用主阀芯位置闭环可提高控制精度，其中力反馈闭环无法抑制比例放大器的非线性，比例电磁铁的磁滞效应，先导级的液动力、摩擦力等的干扰，滞环特性在3%左右。为了进一步提高阀的稳态控制精度和动态响应特性，且应用于高压大流量系统，现设计一种插装式电闭环比例节流阀，采用电反馈闭环原理，电反馈闭环范围大，抑制的干扰因素更多，可抑制除负载压力变化外的一切干扰，具有很好的控制精度和动态响应特性。且反馈增益调节方便，可采用PID来改善其稳动态特性。在结构上电反馈阀也比力反馈阀要简单。在先导级和主级之间加人适当的固定液阻，可进一步提高阀的稳定性。而且控制油引方便，先导油液通至主阀出口，无先导油液流量损失。当先导阀关闭时，如果出口压力超过进口压力，主阀芯允许反向流动，此时具有单向阀的功能。

　　1工作原理

　　电闭环比例节流阀，由先导阀、主阀、位移传感器、比例放大器等组成。其工作原理如图1所示。

　　当阀没有电信号输入时，先导阀芯在先导阀弹簧力的作用下使先导阀口关闭，先导阀口为负开口，此时没有油液通过先导阀。主阀进油腔的油液通过开在主阀芯上的阻尼孔到达并充满控制腔，两腔压力相等，由于主阀复位弹簧力和主阀芯上下面积差的原因，主阀口处于关闭状态。

　　当输入一设定的电信号u;时，比例电磁铁输出相应的电磁力，克服先导阀弹簧力，推动先导阀芯移动y，先导阀口打开，先导油液通过先导阀口流至主阀出口。此时主阀控制腔压力低于进油腔的压力，在上下压差作用下，主阀口开启，主阀芯有一位移。先导阀芯所受弹簧力和电磁力相平衡，稳定在某一平衡点上，使输出主阀位移x与输入电信号u;成比例。