【毕业论文】带位移电反馈的二级电液比例节流阀毕业设计说明书

而电液比例阀是在电液伺服技术的基础上，对伺服阀进行简化而发展起来的。

电液比例阀与伺服阀相比虽在性能方面还有定差距，但其抗污染能力强，结构简单，形式多样，制造和维护成本都比伺服阀低，因此在液压设备的液压控制系统应用越来越广泛。

今天，个国家的电液比例技术发展程度将从个侧面反映该国的液压工业技术水平，因此各发达国家都非常重视发展电液比例技术。

我国在电液比例技术方面，目前已有几十种品种规格的产品，年生产规模不断扩大，但总的看，我国电液比例技术与国际水平比有较大差距，主要表现在缺乏主导系列产品，现有产品型号规格杂乱，品种规格不全，并缺乏足够的工业性试验研究，性能水平较低，质量不稳定，可靠性较差，以及存在二次配套件的问题等，都有碍于该项技术进步地扩大应用，急待尽快提高。

基于以上所述，本设计将对电液比例阀中的类二级电液比例节流阀进行设计。

该阀的功率级为二通插装阀，先导级为电液比例三通减压溢流阀。

本说明书各章节安排如下第章给出了电液比例电液阀的定义，概述了电液比例阀特点分类及其发展阶段。

另外还对电液比例流量阀电液比例节流阀作了简单的介绍。

第二章对流量控制的基本原理进行阐述，是本设计理论依据的基础。

第三章是本阀结构设计的详细过程，依次对阀的组成部分如控制盖板插装式主阀先导阀进行了设计计算，并对比例放大器比例电磁铁也进行了介绍与分析。

此章是整个说明书的核心章节。

第四章在结构设计完成之后对阀的具体控制原理和性能参数进行了阐述。

第五章是对比例控制系统的介绍。

由于比例阀在液压系统中最终应用效果将很大部分取决于比例控制系统，故单独章对比例控制系统做个介绍。

由于本次毕业设计是我的第次综合性设计，在设计的过程中，将有定的困难，无论设计概念上的模糊或经验上的缺乏都可能导致设计的失误与不足，在此，恳请各位老师给以指正。

相信我定会圆满完成本次毕业设计任务的。

绪论由于本毕业设计属于电液比例阀这大类，故此先简略介绍下电液比例阀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。

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，系统的节能效果好，使用条件保养和维护与般液压阀相同，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。

下面是开关阀比例阀和伺服阀几种阀的特性比较表电液比例元件和伺服数字开关元件的特性比较性能比例阀伺服阀开关阀过滤精度阀内压降滞环重复精度频宽中位死区有无有价格比比例控制元件的种类繁多，性能各异，有多种不同的分类方法。

按其控制功能来分类，可分为比例压力控制阀，比例流量控制阀比例方向阀比例方向流量阀和比例复合阀。

前两者为单参数控制阀，后两种为多参数控制阀。

比例方向阀能同时控制流体运动的方向和流量，是种两参数控制阀，因此有的书上称之为比例方向流量阀。

还有种被称作比例压力流量阀的两参数控制阀，能同时对压力和流量进行比例控制。

有些复合阀能对单个执行器或多个执行器实现压力流量和方向的同时控制，这种分类方法是最常见的分类方法。

按液压放大级的级数来分，又可分为直动式和先导式。

直动式是由电机械转换元件直接推动液压功率级。

由于受电机械转换元件的输出力的限制，直动式比例阀能控制的功率有限，般控制流量都在以下。

先导控制式比例阀由直动式比例阀与能输出较大功率的主阀级构成。

前者称为先导阀或先导级，后者称主阀功率放大级。

根据功率输出的需要，它可以是二级或三级的比例阀。

二级比例阀可以控制的流量通常在以下。

比例插装阀可以控制的流量达按比例控制阀的内含的级间反馈参数或反馈物理量的形式来分可分为带反馈或不带反馈型。

不带反馈型磁铁的输出推力变化个增量。

而由先导阀阀芯详细受力分析节可知比例电磁铁的输出推力增量与控制腔压力的关系为将式代入式，得到比例电磁铁的输出推力增量值与主阀阀芯的增量之间的关系式将参数代入得该式的数学意义为要使阀芯开度变化，对应的比例电磁铁的输出推力应变化，举例说明，要想使阀芯开度变化，则比例电磁铁的输出推力应变化。

综合上面所述，比例放大器在经比较得出阀芯开度的实际值与经引脚输入的设定值之间的差值后，在比例放大器内经系列特定运算，如应用算法，经由输出引脚来控制比例电磁铁，使得比例电磁铁的输出推力变化个增量。

经过这过程后，差值将消除，主阀阀芯开度将精确的处于调定值上，这样就完成了个控制过程。

即实现了主阀阀芯开度由比例放大器的输入端来调定的控制过程。

而由第二章流量控制的基本原理中式，在主阀节流口前后压差不变的情况下，节流阀的流量与其阀芯开度成正比关系，那么比例放大器的输入端就最终控制了整个节流阀的流量。

下面将对节流阀的性能指标进行分析静态性能指标滞环电液比例阀的输入电流在正负额定值之间作次往复循环时，同输出值压力或流量对应的输入电流存在差值。

通常规定差值中的最大值与额定电流的百分比为电液比例阀的滞环误差。

滞环误差越小，电液比例阀静态性能越好，般允许最大滞环误差为。

线性范围及线性度为了保证电液比例阀输出的流量或压力与输入的电流成正比变化，般将压力电流流量电流的工作范围取在特性曲线的近似直线部分，这个工作范围称为电液比例阀的线性范围。

线性度是指线性范围内特性曲线与直线的最大位移相对于额定输入电流的百分比。

选择电液比例阀时，应选线性范围宽及线性度小的阀。

分辨率电液比例阀输出的流量或压力发生微小变化或时，所需要的输入电流的最小变化量与额定输入电流的百分比称为分辨率。

分辨率小，静态性能好，但分辨率不能过小，否则会使阀的工作不稳定。

重复精度在压力或流量下重复输入电流，多次输入电流的最大差值与额定输入电流的百分比称为重复精度。

重复精度越小阀的性能越好。

动态性能指标阶跃响应当给定的输入电流为阶跃信号时，输出的压力或流量达到稳定状态所需的时间称为阶跃时间，它的大小反映了比例阀动作的灵敏度。

阶跃时间般应小于。

所谓稳定状态系指输出信号大于调定值的的工况。

频率响应当加入频率为的正弦扰动时，在稳定状态下输出和输入的复数比值关系称为频率响应。

电液比例阀的频率响应定义在增益为滞后相位角为处，该处的频率越高，阀的性能越好。

国产阀般为。

电液比例控制系统在比例阀的结构设计完成之后，而因为比例阀将最终应用于比例控制系统中，故在本说明书的最后章对比例控制系统做个简单的介绍。

现代微电子技术的发展，特别是计算机技术的普及与发展，为实现各类工艺过程的最佳控制提供了技术基础。

因此，工程控制理论的应用已逐步从航天航空和军事工程领域普及到民用工业部门。

电液比例控制技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁，已经成为现代控制工程的基本技术构成之，在近年中得到了迅速发展。

它与传统的电液伺服技术相比，具有可靠节能和廉价等明显特点，已应用于相当广泛的领域，形成了颇具特色的技术分支。

目前，已引起工程控制界的密切而广泛重视，在机电液体化和工程设备实现计算机控制的技术革命过程中，电液比例控制技术将获得更新更快的发展。

比例控制系统是电液控制技术的项新发展，是微电子技术与液压技术间的接口。

德国博世公司开发的农业拖拉机液压提升器电子控制系统，引入了比例阀可编程序控制器和数据总线技术，使其电控系统功能更加完善，成本显著降低，迅速占领了欧美各种拖拉机的应用市场。

反馈的概念反馈就是指通过适当的检测装置将信号全部或部分返回输入量与输入量进行比较，比较的结果叫偏差。

因此，基于反馈基础上的检测偏差用以纠正偏差的原理又称为反馈控制原理。

同样，采用反馈控制原理的控制系统为反馈控制系统。

闭环控制与开环控制不包含外反馈的控制系统称为开环系统。

比如比例阀控制液压缸或马达系统可以实现速度位移转速和转矩等的控制。

开环系统的系统方框图如图所示。

输入指令放大器比例阀控制对象速度力位置转速转矩液压源缸马达图开环控制系统示意图由于开环控制系统的精度比较低，无级调节系统输入量就可以无级调节系统输出量力速度以及加减速度等。

这种控制系统的结构组成简单，系统的输出端和输入端不存在反馈回路，系统输出量对系统输入控制作用没有影响，没有自动纠正偏差的能力，其控制精度主要取决于关键元器件的特性和系统调整精度，所以只能应用在精度要求不高并且不存在内外干扰的场合。

闭环控制包含外反馈回路的控制系统称为闭环控制系统，如果在比例阀本身的内反馈，也可以构成实际的局部小闭环控制。

但般也不称为闭环系统。

反馈检测输入指令放大器缸马达控制对象速度力位置转速转矩液压源电流比例阀图闭环控制系统示意图闭环控制系统即反馈控制系统的优点是对内部和外部干扰不敏感，系统工作原理是反馈控制原理或按偏差调整原理。

这种控制系统有通过负反馈控制自动纠正偏差的能力。

下图为反馈控制系统框图。

主反馈局部反馈偏差信号输入信号比较元件扰动输出反馈元件并联校正元件控制对象执行元件放大变换元件串联校正元件给定元件主反馈信号图典型的反馈控制系统框图反馈也带来了系统的稳定性问题。

这类系统是检测偏差用以纠正偏差或者说是靠偏差进行控制，而在工作过