电液比例方向阀特性的应用研究

　　1 引言

　　比例方向阀是以常规电磁方向阀为基础,采用比例电磁铁进行改型,逐步发展并完善起来的。与伺服阀相比,它具有抗污染性强、工作可靠、无零飘、价廉和节能等优点。随着比例方向阀设计原理的进一步完善,并与比例放大器和数字控制技术的结合发展,采用位移电反馈和电校正等技术手段,使比例方向阀静、动态性能都有了相当大的提高。至今,高性能的比例方向阀与流量型电液伺服阀一样,除控制流量的方向外,在阀压降一定的条件下,也能精确地、线性地控制流量的大小。在以比例方向阀作为电液转换和功率放大控制元件的闭环控制系统中,比例方向阀作为系统中的关键元件,其静、动态特性对系统的控制性能有很大的影响。本文通过对比例方向阀静、动态特性的实验研究,证明比例方向阀与伺服阀一样,可以在大多数的工业电液伺服闭环控制系统中得到广泛的应用。

　　2 工作原理

　　选用4WRE6E型带阀芯位移电反馈的四通比例方向阀及与之相配套的VT5005比例放大器来作为应用研究的对象,其工作原理如图1所示。

　　比例方向阀和比例控制放大器相结合组成了一个由控制信号电压UC来控制四通阀芯位移xV的电子-液压机械反馈控制系统。外输入信号UC经过斜坡发生器,补偿部分阀死区的阶跃突跳发生器后,转换成阀芯闭环系统的输入电压Ua,与阀芯位移xV的反馈信号电压Uf相比较,即组成了阀芯位移xV的电气机械闭环控制系统。该比例方向阀的基本参数为额定流量:10L/m(阀压降为1MPa);输入电压:10V。

　　3 实验研究

　　1)实验油路

　　比例方向阀的静、动态特性实验测试系统主要由1170频响分析仪(兼作信号发生器)、1180绘图仪、X-Y函数记录仪、直流测速发电机、计量马达和恒压油源等组成,实验油路如图2所示。

　　2)静态特性实验

　　电液比例方向阀的静态特性可采用流量型电液伺服阀静态特性的实验研究方法,即根据测试空载流量特性、负载流量特性、压力增益特性等曲线和所得的相应参数加以评定。由于比例阀不采用喷嘴-挡板前置级,因而本文不测试零位流量特性,而只对反映其主要静态特性的空载的流量特性进行测试。

　　采用1170频响分析仪输出控制电压UC,以低频三角波作全周期连续重复扫描,在不同供油压力pS下,把比例放大器的输入控制电压UC和测速发电机的输出电压UQ通过X-Y记录仪连续描绘,即得到空载流量QL与控制电压UC之间的静态特性曲线QL-UC,如图3所示。

　　由特性曲线可得比例阀主要的静态指标:线性度[6%;滞回[2%;对称度[6%(补偿零偏后);死区?5%;零偏5%;零飘=0。