比例换向阀压降的计算方法和阀通径选择

    0 前言

    自20世纪60年代后期比例液压技术问世以来,经过三十多年的发展,引入受控参数的反馈、校正和优化设计,优秀产品的频宽已达50Hz,一般的也在20Hz左右,除了为降低成本仍保留中位死区外,性能已能与工业伺服阀相比。因其性价比高,且使用维护要求较低,在机电一体化设备中得到越来越广泛的应用。

    与开关式普通换向阀不同,比例换向阀的阀口开度在控制电流的作用下,可以在0到最大之间无级变化,因此除了换向外还有流量调节作用,其特点是进油节流作用与回油节流作用同时存在。比例换向阀的这种特性使它在应用时对阀通径的选择与电磁换向阀不同。正确的通径选择可以使阀具有良好的控制信号分辨率,通径选择过大会因控制信号分辨率的降低而影响液压执行器的控制精度。理想的阀通径是在工作压力下最大控制信号时,恰好能通过执行器最高速度所需的流量。本文将对这一问题进行讨论,并给出工程上简便实用的阀通径选择计算方法。

    1 比例换向阀通径的选择依据

    普通电磁换向阀的阀口或者全闭,或者全开,没有中间状态。这种阀在设计时控制流道中液体流速在额定流量下不大于限定值(例如6~8m/s)以减少阀内压力损失。阀口的开度则做到阀口处的流速与阀口后流速大致相同,以避免液流的扩散损失。在选择油路中换向阀的通径时,只要保证阀的额定流量大于系统工作时的最大阀口过流量即可,这样就能把阀内压力损失控制在产品性能规定的范围内。

    比例换向阀因其阀口开度可变,故样本提供的工作特性是形式不同的流量-压降曲线。例如意大利atos比例换向阀对应100%阀芯行程(此时控制电流最大)的工作曲线形式如图1所示。

    它以阀压降为横坐标,流量为纵坐标,均取对数坐标,且明确说明$p/表示阀二端的总压降,每个流量通道各占50%0。上海立新液压件厂生产的力士乐比例换向阀工作曲线以曲线族表示压降、流量和控制电流三者之间的关系,如图2所示。

    图中曲线族表示不同阀压降下的流量,同样说明Δp指/进口和出口控制台肩的总压降0。

    一般较易犯的错误是把阀的进口油压与出口油压之差作为阀的总压降。实际上阀的进出口油压差并未全部消耗在阀口上,其中有相当一部分用于推动负载作功了。即阀压降应为:

Δp=(p_P-p_A)+(p_B-p_T)

    仅当无负荷,即pA=pB时$p才等于换向阀进出油口油压之差。只要求出液压系统各种工况下阀的$p,就能根据系统对流量的相应要求,通过查对不同通径比例换向阀的工作曲线,选到能满足系统要求的通径规格。为了提高控制灵敏度,还应尽量做到与阀在系统中的最大工作流量相对应的控制电流接近阀的最大输入电流。