北京華德電液換向閥4WEH25L50B/6EG24NE25L

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4WEH32P50B/6EG24NE25L
4WEH25A50B/6CW220-N9ET25L
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北京華德電液換向閥4WEH25L50B/6EG24NE25L

比例閥是一種新型的液壓控制裝置。在普通壓力閥、流量閥和方向閥上，用比例電磁鐵替代原有的控制部分，按輸入的電氣信號連續(xù)地、按比例地對油流的壓力、流量或方向進行遠距離控制。

原理：指令信號經比例放大器進行功率放大，并按比例輸出電流給比例閥的比例電磁鐵，比例電磁鐵輸出力并按比例移動閥芯的位置，即可按比例控制液流的流量和改變液流的方向，從而實現對執(zhí)行機構的位置或速度控制。

在某些對位置或速度精度要求較高的應用場合，還可通過對執(zhí)行機構的位移或速度檢測，構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。

直動式比例溢流閥
直動式比例溢流閥的工作原理及結構見圖3-2,。這是一種帶位置電反饋的雙彈簧結構的直動式溢流閥。它于手調式直動溢流閥的功能*一樣。其主要區(qū)別是用比例電磁鐵取代了手動彈簧力調節(jié)組件。
如圖3-2a所示，它主要包括閥體6，帶位置傳感器1、比例電磁鐵2、閥座7、閥芯5及調壓彈簧4等主要零件。當電信號輸入時，電磁鐵產生相應的電磁力，通過彈簧座3加在調壓彈簧4和閥芯上，并對彈簧預壓縮。此預壓縮量決定了溢流壓力。而壓縮量正比輸入電信號，所以溢流壓力也正比于輸入電信號，實現對壓力的比例控制。
彈簧座德實際位置由差動變壓器式位移傳感器1檢測，實際值被反饋到輸入端與輸入值進行比較，當出現誤差就由電控制器產生信號加以糾正。由圖3-2b所示的結構框圖可見，利用這種原理，可排除電磁鐵摩擦的影響，從而較少遲滯和提高重復精度等因素會影響調壓精度。顯然這是一種屬于間接檢測的反饋方式。

普通溢流閥可以靠不同剛度的調壓彈簧來改變壓力等級，而比例溢流閥卻不能。由于比例電磁鐵的推力是一定的，所以不同的等級要靠改變閥座的孔徑來獲得。這就使得不同壓力等級時，其允許的大溢流量也不相同。根據壓力等級不同，大過流量為2～10L/min。閥的大設定壓力就是閥的額定工作壓力，而設定低壓力與溢流量有關。這種直動式的溢流閥除在小流量場合下單獨作用，作為調節(jié)元件外，更多的是作為先導式溢流閥或減壓閥的先導閥用。另外，位于閥底部德調節(jié)螺釘8，可在一定范圍內，調節(jié)溢流閥的工作零位。
3.2.2先導式比例溢流閥
1.結構及工作原理
圖3-3所示為一種先導式比例溢流閥的結構圖。它的上部位先導級6，是一個直動式比例溢流閥。下部為主閥級11，中部帶有一個手調限壓閥10，用于防止系統(tǒng)過載。
當比例電磁鐵9通有輸入信號電流時，它施加一個直接作用在先導閥芯8上。先導壓力油從內部先導油口（取下螺堵13）或從外部先導油口X處進入，經流道口和節(jié)流3后分成兩股，一股經節(jié)流孔5作用在先導閥芯7上，另一股經節(jié)流孔4作用在閥芯撒謊女上部。只要A油口壓的壓力不足以使導閥打開，主閥芯的上下腔的壓力就保持相等，從而主閥芯保持關閉狀態(tài)。這是因為主閥芯上下有效面積相等，從而主閥芯保持關閉狀態(tài)。這是因為主閥芯上下有效面積相等，而上面有一個軟彈簧向下施加一個力，使閥芯關閉。

當主閥芯是錐閥，它既小又輕，要求的行程也很小，所以這種閥的響應很快。閥套上有三個徑向分布的油孔，當閥開啟時使油流分散流走，大大減少噪聲。節(jié)流孔4起動態(tài)壓力發(fā)虧作用，提高閥芯的穩(wěn)定性。

                         先導式比例溢流閥
            1—先導油流道   2—主閥彈簧   3.、4、5—節(jié)流口   6—先導閥
            7—外泄口   8—先導閥芯   9—比例電磁鐵   10—安全閥  
            11—主閥級   12—主閥芯   13—內部先導油口螺堵
          A—進油口   B—出油口   X—外部先導油口   Y—外部先導卸油口
與傳統(tǒng)的先導式溢流閥不同，比例溢流閥的壓力等級的獲得是靠改變先導閥的閥座孔徑來實現的。這點與比例直動式溢流閥*相同。較大的閥座孔徑對應著較低的壓力等級。小閥座孔徑可獲得較高的額定值。閥座的孔徑通常由制造廠根據閥座的壓力等級在制造時已經確定。
閥座孔的面積A用來檢測主閥芯上腔的壓力P，當PA的積大于電磁力Fm時，導閥開啟，進而主閥開啟，間接控制主壓力PA.,顯然Px屬于中間變量,這種溢流閥的檢測方式屬于間接檢測方式。從圖中可見，主閥在小閉環(huán)之外，主閥中的各種干擾量，例如摩擦。液動力等的都會影響都得不到抑制，比例電磁鐵也在閉環(huán)之外。所以其壓力偏差和超調量都較大，常達15%以上。改進辦法可以采用直接檢測方式。
2.比例溢流閥的主要性能參數

比例溢流閥的靜態(tài)特性主要由三條特性曲線來表示，見圖3-5.一條為設定壓力PA與輸入電流I之間的關系曲線，稱為控制特性曲線，還有一條是溢流閥的前后壓差與流量的關系曲線。從此圖中可以確定溢流閥的主要性能參數；高，低設定壓力、滯環(huán)、線性度以及穩(wěn)態(tài)調壓偏差等壓力特性。這些性能數據時設計的重要依據。
3.動態(tài)特性
比例溢流閥的動態(tài)特性一般用階躍響應和頻率響應曲線來表示（圖3-6）。從階躍響應曲線可以找到滯后時間τ，響應時間ts及超調量σ（見圖3-6a）。頻率特性曲線可以找出高工作頻率或頻寬。

3.3電液比例流量控制閥
比例流量控制閥的流量調節(jié)作用都在于改變節(jié)流口的開度。它與普通流量閥的主要區(qū)別是用某種電-機械轉換器取代原來的手調機構，用來調節(jié)節(jié)流口的流通面積。并使輸出流量與輸入信號成正比。
按閥口的流量公式有

當紊流時流量系數Cd近似為常數。由上式可見，改變同流面積A（x）可以改變流量，但節(jié)流口的前后壓差Δρ進行壓力補償分為比例節(jié)流閥和比例調速閥。也有采用流量直接反饋型的新原理比例流量閥。
比例方向閥由于具有對進口和出口流量同時節(jié)流的功能。因此，它本質上是個雙路的比例節(jié)流閥。如果從外部加上壓力補償裝置，就能使通過的流量與負載變化無關，具有調速閥的功能。
3.3.1直動式比例節(jié)流閥
比例節(jié)流閥也分為直動式和先導式。直動式的只有一級液壓放大。它的閥芯型式有轉閥、滑閥或插裝式。旋轉節(jié)流式由伺服電機經減速后帶動。移動節(jié)流式用比例電磁鐵驅動。前者習慣上稱為電動式，后者稱為電磁式。先導式多為二級液壓放大，也有三級的特大流量閥，其通徑為63以上。
直動式比例節(jié)流閥的構成是在傳統(tǒng)節(jié)流閥的基礎上，用電-機械轉換裝置代替手動節(jié)流機構而構成。為了提高調解精度還可加上位置檢測裝置。
單純的直動式比例節(jié)流閥產品較少見。早起產品中可見到采用伺服電動機，經減速后驅動轉閥型的比例節(jié)流閥。由于比例方向閥具有節(jié)流功能，實際使用中，常用二位四通比例方向閥來代替比例節(jié)流閥。比例方向閥有兩條通路，因此，作為比例節(jié)流閥使用時，根據過流量的要求，可以只利用其中一個節(jié)流口，也可同時使用兩個節(jié)流口。其連接情況，參見圖3-14所示。二位四通比例方向閥用作比例節(jié)流閥時，如要同時利用兩個通道，其無信號狀態(tài)可以有多種形式供選用。

直動式比例溢流閥
直動式比例溢流閥的工作原理及結構見圖3-2,。這是一種帶位置電反饋的雙彈簧結構的直動式溢流閥。它于手調式直動溢流閥的功能*一樣。其主要區(qū)別是用比例電磁鐵取代了手動彈簧力調節(jié)組件。
如圖3-2a所示，它主要包括閥體6，帶位置傳感器1、比例電磁鐵2、閥座7、閥芯5及調壓彈簧4等主要零件。當電信號輸入時，電磁鐵產生相應的電磁力，通過彈簧座3加在調壓彈簧4和閥芯上，并對彈簧預壓縮。此預壓縮量決定了溢流壓力。而壓縮量正比輸入電信號，所以溢流壓力也正比于輸入電信號，實現對壓力的比例控制。
彈簧座德實際位置由差動變壓器式位移傳感器1檢測，實際值被反饋到輸入端與輸入值進行比較，當出現誤差就由電控制器產生信號加以糾正。由圖3-2b所示的結構框圖可見，利用這種原理，可排除電磁鐵摩擦的影響，從而較少遲滯和提高重復精度等因素會影響調壓精度。顯然這是一種屬于間接檢測的反饋方式。

  帶位置電反饋的直動式溢流閥
a)工作原理及結構  b）結構框圖
1—位移傳感器  2—比例電磁鐵   3—彈簧座   4—調壓彈簧
5—閥芯   6—閥體   7—閥座   8—調零螺釘

普通溢流閥可以靠不同剛度的調壓彈簧來改變壓力等級，而比例溢流閥卻不能。由于比例電磁鐵的推力是一定的，所以不同的等級要靠改變閥座的孔徑來獲得。這就使得不同壓力等級時，其允許的大溢流量也不相同。根據壓力等級不同，大過流量為2～10L/min。閥的大設定壓力就是閥的額定工作壓力，而設定低壓力與溢流量有關。這種直動式的溢流閥除在小流量場合下單獨作用，作為調節(jié)元件外，更多的是作為先導式溢流閥或減壓閥的先導閥用。另外，位于閥底部德調節(jié)螺釘8，可在一定范圍內，調節(jié)溢流閥的工作零位。
3.2.2先導式比例溢流閥
1.結構及工作原理
圖3-3所示為一種先導式比例溢流閥的結構圖。它的上部位先導級6，是一個直動式比例溢流閥。下部為主閥級11，中部帶有一個手調限壓閥10，用于防止系統(tǒng)過載。
當比例電磁鐵9通有輸入信號電流時，它施加一個直接作用在先導閥芯8上。先導壓力油從內部先導油口（取下螺堵13）或從外部先導油口X處進入，經流道口和節(jié)流3后分成兩股，一股經節(jié)流孔5作用在先導閥芯7上，另一股經節(jié)流孔4作用在閥芯撒謊女上部。只要A油口壓的壓力不足以使導閥打開，主閥芯的上下腔的壓力就保持相等，從而主閥芯保持關閉狀態(tài)。這是因為主閥芯上下有效面積相等，從而主閥芯保持關閉狀態(tài)。這是因為主閥芯上下有效面積相等，而上面有一個軟彈簧向下施加一個力，使閥芯關閉。
當主閥芯是錐閥，它既小又輕，要求的行程也很小，所以這種閥的響應很快。閥套上有三個徑向分布的油孔，當閥開啟時使油流分散流走，大大減少噪聲。節(jié)流孔4起動態(tài)壓力發(fā)虧作用，提高閥芯的穩(wěn)定性。

                           圖3-3   先導式比例溢流閥
            1—先導油流道   2—主閥彈簧   3.、4、5—節(jié)流口   6—先導閥
            7—外泄口   8—先導閥芯   9—比例電磁鐵   10—安全閥  
            11—主閥級   12—主閥芯   13—內部先導油口螺堵
          A—進油口   B—出油口   X—外部先導油口   Y—外部先導卸油口
與傳統(tǒng)的先導式溢流閥不同，比例溢流閥的壓力等級的獲得是靠改變先導閥的閥座孔徑來實現的。這點與比例直動式溢流閥*相同。較大的閥座孔徑對應著較低的壓力等級。小閥座孔徑可獲得較高的額定值。閥座的孔徑通常由制造廠根據閥座的壓力等級在制造時已經確定。

先導式比例溢流閥原理框架圖

從圖3-4所示的原理框架圖可以看出。閥座孔的面積A用來檢測主閥芯上腔的壓力P，當PA的積大于電磁力Fm時，導閥開啟，進而主閥開啟，間接控制主壓力PA.,顯然Px屬于中間變量,這種溢流閥的檢測方式屬于間接檢測方式。從圖中可見，主閥在小閉環(huán)之外，主閥中的各種干擾量，例如摩擦。液動力等的都會影響都得不到抑制，比例電磁鐵也在閉環(huán)之外。所以其壓力偏差和超調量都較大，常達15%以上。改進辦法可以采用直接檢測方式。
2.比例溢流閥的主要性能參數
1)靜態(tài)特性

圖3-5   溢流閥的靜態(tài)特性曲線
a）設定壓力與輸入電流的關系曲線 b)低設定壓力與
流量關系曲線   c）壓差—流量特性

比例溢流閥的靜態(tài)特性主要由三條特性曲線來表示，見圖3-5.一條為設定壓力PA與輸入電流I之間的關系曲線，稱為控制特性曲線，還有一條是溢流閥的前后壓差與流量的關系曲線。從此圖中可以確定溢流閥的主要性能參數；高，低設定壓力、滯環(huán)、線性度以及穩(wěn)態(tài)調壓偏差等壓力特性。這些性能數據時設計的重要依據。
3.動態(tài)特性
比例溢流閥的動態(tài)特性一般用階躍響應和頻率響應曲線來表示（圖3-6）。從階躍響應曲線可以找到滯后時間τ，響應時間ts及超調量σ（見圖3-6a）。頻率特性曲線可以找出高工作頻率或頻寬。

                                                       b
比例溢流閥的動態(tài)特性曲線
單位階躍響應曲線   b）頻率響應曲線
3.3電液比例流量控制閥
比例流量控制閥的流量調節(jié)作用都在于改變節(jié)流口的開度。它與普通流量閥的主要區(qū)別是用某種電-機械轉換器取代原來的手調機構，用來調節(jié)節(jié)流口的流通面積。并使輸出流量與輸入信號成正比。
按閥口的流量公式有

當紊流時流量系數Cd近似為常數。由上式可見，改變同流面積A（x）可以改變流量，但節(jié)流口的前后壓差Δρ進行壓力補償分為比例節(jié)流閥和比例調速閥。也有采用流量直接反饋型的新原理比例流量閥。
比例方向閥由于具有對進口和出口流量同時節(jié)流的功能。因此，它本質上是個雙路的比例節(jié)流閥。如果從外部加上壓力補償裝置，就能使通過的流量與負載變化無關，具有調速閥的功能。
3.3.1直動式比例節(jié)流閥
比例節(jié)流閥也分為直動式和先導式。直動式的只有一級液壓放大。它的閥芯型式有轉閥、滑閥或插裝式。旋轉節(jié)流式由伺服電機經減速后帶動。移動節(jié)流式用比例電磁鐵驅動。前者習慣上稱為電動式，后者稱為電磁式。先導式多為二級液壓放大，也有三級的特大流量閥，其通徑為63以上。
直動式比例節(jié)流閥的構成是在傳統(tǒng)節(jié)流閥的基礎上，用電-機械轉換裝置代替手動節(jié)流機構而構成。為了提高調解精度還可加上位置檢測裝置。
單純的直動式比例節(jié)流閥產品較少見。早起產品中可見到采用伺服電動機，經減速后驅動轉閥型的比例節(jié)流閥。由于比例方向閥具有節(jié)流功能，實際使用中，常用二位四通比例方向閥來代替比例節(jié)流閥。比例方向閥有兩條通路，因此，作為比例節(jié)流閥使用時，根據過流量的要求，可以只利用其中一個節(jié)流口，也可同時使用兩個節(jié)流口。其連接情況，參見圖3-14所示。二位四通比例方向閥用作比例節(jié)流閥時，如要同時利用兩個通道，其無信號狀態(tài)可以有多種形式供選用。

3.4電液比例方向閥
電業(yè)比例方向閥是一種具有液流方向控制功能和流量控制功能的負荷閥。在壓差恒定的條件下，通過它的流量與輸入電信號成比例，而流動的方向取決于比例電磁鐵是否受到刺勵。常見的有二位四通和三位四通滑閥式。利用插裝式元件組成比例方向閥需要較多的元件，制造和控制都較為復雜。
3.4.1比例方向閥的結構及控制特點
1.比例方向閥的結構特點
由于電液比例方向閥是在開關型換向閥和電液伺服閥的基礎上發(fā)展起來的，他們之間有很多異同點。
        比例閥閥芯與閥套的徑向間隙約為3-4μm，與普通換向閥相當，而伺服閥的配合間隙約為0.5μm左右。因此抗污染能力比伺服閥強的多。
        為了減小中位泄露，比例閥的閥芯通常具有一定的搭接量。搭接量一般為額定控制電流的10%~15%。這使比例閥有較大的死區(qū)，雖然死區(qū)達10%以上，但可在電子放大器中進行補償，使死區(qū)大限度的減小。
        比例方向閥的閥芯形狀是經特別加工和修整的，以適應同時對進、出口實行準確節(jié)流。一般方向閥閥芯臺肩是直角形的，而比例方向閥的閥芯則開有多至8個節(jié)流槽，節(jié)流槽口得幾何形狀為三角形，矩形，圓形或他們的組合。這些節(jié)流口有時稱為控制槽，在圓周上均勻分布，且左右對稱或成某一比例。通常比例系數為1/2。用來適應控制對稱執(zhí)行器或非對稱執(zhí)行器的需要。
2.比例方向閥的閥芯運動控制特點
一般的方向閥開啟過程總是先通過死區(qū)，然后全開，直至本質上消除節(jié)流作用為止。而比例方向閥通過死區(qū)后進入節(jié)流階段，而且節(jié)流槽的軸向長度永遠大于閥芯行程。這樣做可以使控制口總具有節(jié)流功能。而伺服閥閥芯與閥套的配合通常無死區(qū)，零位附近是伺服系統(tǒng)（特別是位置伺服系統(tǒng)）的主要工作點，因此，伺服閥的工作行程較小。從上面閥芯運動控制分析中可知：比例方向閥的閥口壓降比伺服閥約低一個數量級，約為2.5~8bar，但比電液換向閥的較高。比例電磁鐵的控制功率約為伺服閥的10倍以上，比電液換向閥的略高或相當。
現代電液比例方向閥中引入了各種內部反饋控制和采用零搭接，因此在滯環(huán)、重復精度、分辨率及線性等方面的性能與電液伺服閥幾乎相當，但在動態(tài)響應方面還比性能高的伺服閥稍差。
3.比例方向閥的中位機能及應用場合
三位四通比例方向閥也像電液換向閥那樣，具有不同的中位機能，以適應控制系統(tǒng)的特別要求。各種中位機能的獲得，是通過保持閥套的沉割槽和閥芯的臺肩長度不變，只改變節(jié)流口得軸向長度來實現。如圖3-27所示為幾種控制槽與閥套配合的情況。通過不同的配合可以得到不同的閥機能。圖中上部為職能符號，下部為結構簡圖。
圖3-27a所示為左右對稱的O型中閉閥芯與閥套配合的情況。如前所述，為減小泄露和簡化制造工藝，閥芯與閥套有約10%~15%的搭接量。在圓周上對稱開有若干個三角槽，在兩個方向上節(jié)流面積相等。節(jié)流槽的數量根據應用需要而定。這種閥主要用于對稱執(zhí)行器。從P到A或從P到B的壓降基本一樣，能對對稱的液壓缸或油馬達提供良好的控制。
圖3-27b所示為對稱的P型中位節(jié)流型閥芯。在中位時，它能使P到A和B油口提供節(jié)流路徑。T油孔堵死。中位的節(jié)流是靠閥芯臺肩上的矩形節(jié)流槽與閥套形成一個不大的開口量而獲得的，允許約3%的額定流過。這種閥主要用于控制液壓馬達，在中位時向馬達提供必要的補油。因為液壓馬達在突然停止時會出現泄露或抽空現象。提供補油后，馬達的停止和啟動都會變得平穩(wěn)。

對稱的YX型中位節(jié)流型閥芯。這種閥芯處于中位時P油口封團，A和B與T油口經節(jié)流孔相通。中位時，矩形節(jié)流槽的開口量可通過的流量也是約為額定流量的3%左右。這種閥主要用于面積比接近1:1的單出活塞缸。它可以消除中位時由于閥芯的泄露而引起的活塞緩慢外伸現象，也可以防止有桿腔的液壓力放大作用。在單出桿缸用于超越負載的場合，或某次平衡回路、液控單向閥回路的場合，有時就必須采用這種閥芯形式。
圖3-27d為O3中閉型閥，這是因為閥芯右側臺肩的外側沒有節(jié)流開口的緣故。因此左移時B油口與T油口互不相通。圖3-27e為YX型中位節(jié)流型閥芯，中位時P口封閉，A和B與T口節(jié)流相通有一矩形槽橫跨在B與T口上。閥芯左移時B與T口互不相通，這兩種閥芯主要用于差動連接回路。
此外，還有多種有實用價值的中位機能。表3-1給出了對稱閥芯及不對稱閥芯的中位機能、流通狀態(tài)及應用場合?？晒┰O計時選擇使用。
從本質上說，由于電液比例方向閥的閥芯可以定位在任何一位置上，即位置是無級可調的，它就再不局限于3位閥了。其實，他可以作成四位或五位四通的型式。例如一個四位置的閥中有四個功能位置，如圖3-28所示。設兩電磁鐵電流為零時中位是位置2，電磁鐵a的指令信號從零增加至控制電流的40%時定位在位置3上，*控制電流時定位在位置4上。而當電磁鐵b的指令信號從0至*增長時，閥芯主檢定位在閥位1的位置上?？梢?，合理的利用比例閥的多工作位置特點，并與適當的點控制器配合使用，僅用一個比例方向閥就可以實現加速、減速、平衡、差動、快速及慢速等多種功能，可大大簡化液壓控制系統(tǒng)。

4.不對稱閥芯
由于比例方向閥能對進口和出口同時進行節(jié)流控制，當用于控制不同的執(zhí)行機構時會出現一些新問題。例如，對稱的閥芯，即左右兩邊節(jié)流面積相同的閥芯，應用于控制對稱執(zhí)行器時不會產生大的問題。但當應用于單出桿液壓缸等非對稱執(zhí)行器時情況就不一樣。
設差動液壓缸的兩側有效面積比為2比1.如果進口和出口兩側的節(jié)流面積相等時，所得的閥壓力降便為1：4.